Способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора
METHOD OF MEASUREMENT OF THE TORQUE ON THE MOTOR SHAFT AND THE FREQUENCY OF ROTATION OF ITS ROTOR

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено в качестве способа измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора.
Аналогом предлагаемого изобретения является метод измерения частоты вращения, предусматривающий преобразование датчиком измеряемой частоты вращения в частоту электрических импульсов, измеряемых частотомером (Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин / О.Д. Гольдберг; Изд. 2-е, испр. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.) [1]. При этом в зависимости от применяемого типа датчика измерительные устройства могут быть в том числе фотоэлектрическими.
Недостатком прототипа является ограничение функциональных возможностей: измерение данным методом только частоты вращения.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ измерения крутящего момента (RU 2152011 С1, 23.06.1998) [2], включающий измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала, на котором установлены оптические отражатели под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источников излучения и фотоприемных устройств, формирующих импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, интервал между которыми используют в качестве меры измеряемого крутящего момента. При этом в качестве источников излучения используют одну излучающую марку, а при вращении упругого вала формируют автоколлимационные изображения излучающей марки от соответствующих оптических отражателей таким образом, что указанные изображения последовательно во времени попадают на фоточувствительную поверхность одного фотоприемного устройства.
Недостатком прототипа является ограничение функциональных возможностей: измерение данным способом только крутящего момента.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей способа: измерение как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора без увеличения количества используемых источников излучения и фотоприемных устройств.
Указанная цель достигается тем, что в способе измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора, включающем измерение угла взаимного разворота концов базового участка упругого вала под действием крутящего момента с помощью оптико-электронного преобразователя, состоящего из источника излучения и фотоприемного устройства, формирующего импульсы, представляющие развернутую во времени последовательность импульсов, на концах базового участка упругого вала располагают два идентичных друг другу диска с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения; оба диска помещают между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством и источником излучения; длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента; период следования импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя.
На чертеже представлена блок-схема, поясняющая предлагаемый способ измерения момента на валу двигателя и частоты вращения его ротора.
На блок-схеме показаны двигатель 1 и нагрузочное устройство 2, находящиеся на одной оси вращения и соединенные между собой упругим валом 5; оптико-электронный преобразователь, состоящий из источника излучения 3 и фотоприемного устройства 4. На концах базового участка упругого вала 5 расположены два идентичных друг другу диска 6 с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
Двигатель 1 создает на валу момент, приводящий его во вращение, а нагрузочное устройство 2 создает момент сопротивления вращению вала. Действие данных моментов, приложенных к упругому валу 5, приводят к его деформации (скручиванию). На концах базового участка упругого вала 5 расположены два идентичных друг другу диска 6 с единообразными сквозными отверстиями, находящимися на одинаковом расстоянии от оси вращения. Данные диски находятся между источником излучения и фотоприемным устройством так, что их сквозные отверстия в процессе вращения вала периодически оказываются на одной оси с фотоприемным устройством 4 и источником излучения 3. Это позволяет излучению проходить через данные отверстия от фотоприемного устройства 4 к источнику излучения 3. Фотоприемное устройство 4 и источник излучения 3 являются составными частями оптико-электронного преобразователя, который формирует развернутую во времени последовательность электрических импульсов. Период следования данных импульсов используют для вычисления частоты вращения ротора двигателя. За счет скручивания упругого вала 5 под действием приложенных к нему моментов диски 6 смещаются относительно друг друга и, следовательно, смещаются относительно друг друга отверстия в дисках, через которые проходит излучение от источника 3 к фотоприемному устройству 4. За счет изменения степени перекрытия пути прохождения излучения от источника 3 к фотоприемному устройству 4 изменяется длительность импульсов, формируемых фотоприемным устройством. Значения длительности импульсов, формируемых фотоприемным устройством, используют в качестве меры измеряемого крутящего момента.
Таким образом, параметры электрических импульсов, сформированных одним оптикоэлектронным преобразователем, могут быть применены для определения как крутящего момента на валу двигателя, так и частоты вращения его ротора.
Источники информации
1. Гольдберг О.Д. Испытания электрических машин / О.Д. Гольдберг; Изд. 2-е, испр. - М.: Высш. шк., 2000. - 255 с.
2. Патент на изобретение РФ №2152011, МПК G01L 3/12, 2000.