УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ ВЕКТОРА ЭДС ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Устройство определения частоты вектора ЭДС электродвигателей переменного тока
Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при подключении выбегающего асинхронного электродвигателя к преобразователю частоты (ПЧ).
Для обеспечения безударного подключения выбегающего асинхронного электродвигателя к ПЧ с наименьшим переходным током и моментом необходимо обеспечить не только совпадение фаз векторов ЭДС электродвигателя и напряжения ПЧ, но и равенство их частот. В связи с этим необходимо определять не только фазу вектора ЭДС двигателя, но и ее частоту. Сигнал пропорциональный частоте ЭДС двигателя, поступающий на вход задания выходной частоты ПЧ, обеспечит требуемую частоту его выходного напряжения, равную частоте ЭДС электродвигателя.
8
Известно устройство дискретного контроля фазы вектора ЭДС асинхронного электродвигателя (А.с. СССР №600681, МПК H02P 5/40, H02P 1/26, опубл. 30.03.78 г.), наводимой в обмотках его статора затухающим потоком ротора содержащее трансформатор присоединения, формирователи сигнала, дешифратор, преобразовывающий 6-разрядный входной код в логическую "1" на одном из 12 выходов.
Недостатком данного устройства является низкая точность контроля пространственного положения (фазы) вектора ЭДС электродвигателя, обусловленная формированием только двенадцати контролируемых зон. Обеспечивая точность контроля фазы вектора ЭДС двигателя в 30°, устройство не дает информации о частоте ЭДС.
8
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является устройство определения фазы вектора ЭДС электродвигателей переменного тока (патент RU №2038689, МПК H02P 5/40, опубл. 27.06.1995 г.), содержащее трансформатор присоединения, блок преобразования фаз, двенадцать формирователей сигналов и дешифратор, причем выводы вторичной обмотки трансформатора присоединения соединены с входами блока преобразования фаз, выходы которого соединены с входами формирователей сигнала, выходы которых соединены с соответствующими входами дешифратора, имеющего двадцать четыре выхода.
В данном устройстве результирующие векторы напряжений формируются при помощи резисторного блока преобразователя фаз, что обеспечивает контроль фазы вектора ЭДС в пределах зоны в 15°.
Недостатком данного устройства является то, что наряду с повышением точности контроля фазы вектора ЭДС двигателя в два раза, данное устройство также не определяет частоту ЭДС двигателя и, следовательно, не может создать условий для обеспечения оптимального переходного процесса при его подключении к ПЧ.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей заключающихся в формировании выходного сигнала, пропорционального частоте ЭДС, выбегающего электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок преобразования фаз, выполненный с возможностью подключения к статорной обмотке электродвигателя и двенадцать формирователей сигнала, причем выходы блока преобразования фаз соединены с входами формирователей сигнала, отличающееся тем, что дополнительно введены схема контроля четности, две дифференцирующие цепи, логический элемент НЕ, логический элемент ИЛИ и преобразователь частота-напряжение, причем выходы формирователей сигнала подключены к входам схемы контроля четности, выход которой присоединен к входу первой дифференцирующей цепи и к входу логического элемента НЕ, выход которого соединен с входом второй дифференцирующей цепи, а выходы дифференцирующих цепей присоединены к входам логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу преобразователя частота-напряжение, выход которого соединен с выходом устройства.
2-1
2-6
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 - диаграммы напряжений  и u-u.
Устройство (фиг. 1) содержит блок преобразования фаз 1, выполненный с возможностью подключения к статорной обмотке электродвигателя 2, формирователи сигнала 3-14, схему контроля четности 15, две дифференцирующие цепи 16 и 17, логический элемент НЕ 18, логический элемент ИЛИ 19 и преобразователь частота-напряжение 20. Выходы блока преобразования фаз 1 соединены с входами формирователей сигнала 3-14, выходы которых подключены к входам схемы контроля четности 15, выход которой присоединен к входу первой дифференцирующей цепи 16 и к входу логического элемент НЕ 18, выход которого соединен с входом второй дифференцирующей цепи 17, а выходы дифференцирующих цепей 16 и 17 присоединены к входам логического элемента ИЛИ 19, выход которого подключен к входу преобразователя частота-напряжение 20, выход которого соединен с выходом устройства.
Данная полезная модель работает следующим образом.
1-1
1-12
Фазные напряжения статорной обмотки электродвигателя 2 поступают на входы блока преобразования фаз 1, на выходах которого формируются синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе на угол 15°, которые поступают на входы формирователей сигнала 3-14, которые преобразуют синусоидальные напряжения в напряжения логических уровней u-u, причем положительная полуволна напряжений соответствует уровню логической "1", а отрицательная - уровню логического "0" (фиг. 2).
1-1
1-12
2-1
Выходные напряжения u-u формирователей сигнала 3-14 поступают на входы схемы контроля четности 15, на выходе которой устанавливается сигнал логической "1", если количество логических "1" во входных сигналах нечетное, в противном случае на выходе устанавливается сигнал логического "0". В связи с тем, что при переходе вектора ЭДС из одной зоны в 15° в другую соседнюю напряжения  изменяются только в одном разряде (на одном входе), то на выходе схемы контроля четности 15 формируется последовательность импульсов u (фиг. 2) с частотой в 12 раз выше частоты ЭДС двигателя.
2-1
2-2
2-3
2-4
2-5
Выходной сигнал u схемы контроля четности 15 поступает на вход логического элемента НЕ 18 и инвертируется в сигнал u. Дифференцирующие цепи 16 и 17 дифференцируют фронты входных сигналов и формируют короткие импульсы u и u, которые логически суммируются логическим элементом ИЛИ 19, в результате чего на его выходе и на входе преобразователя частота-напряжение 20 формируется последовательность импульсов u с частотой в 24 раз выше частоты ЭДС электродвигателя (фиг. 2).
2-5
2-6
Преобразователя частота-напряжение 20 преобразует последовательность импульсов в аналоговый сигнал, пропорциональный частоте ЭДС электродвигателя. В связи с тем, что частота импульсов u на входе преобразователя напряжение-частота 20 в 24 раза выше частоты ЭДС электродвигателя, достигается высокая скорость и точность получения сигнала u, пропорционального ЭДС электродвигателя на выходе устройства.
В предлагаемой полезной модели схема контроля четности может быть выполнена на интегральных микросхемах типа 1564ИП5, включенных по пирамидальной схеме. В качестве преобразователя частота-напряжение можно использовать микросхему КР1108ПП1.