7.12 Мікропроцесорний вимірювач моменту інерції

В даному параграфі розглядається метод визначення моменту інерції, який використовує зразкові моменти інерції та обмежений діапазон кутових швидкостей обертання в режимі самогальмування електричної машини, в якому момент опору лінійно залежить від кутової швидкості :

, (7.20)

де а – тангенс кута нахилу характеристики опору.

Тоді рівняння руху електричної машини відповідно з першим і другим зразковими моментами інерції в процесах самогальмування мають вигляд:

, , (7.21)

де - номінальна кутова швидкість обертання; - момент інерції електричної машини; - час.

Після логарифмування рівнянь (7.21)

, (7.22)

і вилучення складової з (7.22) рівняння перетворення для визначення моменту інерції запишеться так:

. (7.23)

Структурна схема для реалізації цього способу вимірювання моменту інерції наведена на рис.7.22. Мікропроцесорна система MCU проводить вимірювання кутової швидкості і за допомогою таймера обчислює час t. Вони необхідні для визначення значення моменту інерції.

U_A U_B U_C

MCU

Блок ке-

рування

Рисунок 7.22

Алгоритм роботи мікропроцесорного вимірювача моменту інерції наведено на рис.7.23.

Рисунок 7.23

Рисунок 7.23

7.13 Мікропроцесорний вимірювач пускового моменту

Залежність пускового моменту від кута повороту ротора є досить важливим параметром, який значною мірою визначає якість пускових характеристик електричної машини.

Структурна схема засобу вимірювання залежності наведена на рис.7.24.

Рисунок 7.24

З метою підвищення швидкодії і точності вимірювання залежності розглянемо метод неперервного контролю. Зовнішній привідний двигун, що представляє собою електричну машину з редуктором, який з невеликою наперед заданою швидкістю обертає ротор об’єкта контролю (ОК) і одночасно вимірюється момент на його роторі та кутове положення ротора протягом одного повного оберту ротора. Швидкість обертання ротора ОК має бути такою, щоб відтворити умови досліду короткого замикання , але щоб на протязі часу вимірювання залежності температура обмоток статора ОК не перевищила розрахункове робоче значення.

Вимірювання здійснюють за таким алгоритмом. Об’єкт контролю встановлюють на основі вимірювального перетворювача жорстко і його ротор за допомогою муфти МС з’єднують з вихідним валом привідного двигуна ПД, а живлення ОК і ПД відбувається від електричної мережі за допомогою пускових пристроїв. ПД на основі вимірювального перетворювача встановлено балансирно. Процесом вимірювального контролю керує мікропроцесорна система MCU. Перед вмиканням привідного двигуна і об’єкта контролю до електричної мережі в оперативній пам’яті MCU встановлюється початкова адреса і довжина буфера, в якому будуть зберігатися масиви виміряних значень моменту і кута повороту ротора. Потім MCU переходить на програму запуску ОК і ПД. Привідний двигун обертає через муфту ротор об’єкта контролю. В результаті контрольований параметр передається з ротора ОК на муфту МС і на корпус привідного двигуна. При цьому на сенсор зусилля (СЗ) через вимірювальний важіль діє сила , пропорційна . Напруга на виході сенсора зусилля, пропорційна , через аналого-цифровий перетворювач MCU записується в оперативну пам’ять. Після завершення одного повного оберту ротора ОК привідний двигун і об’єкт контролю знеструмлюють, а в оперативній пам’яті MCU сформується масив виміряних значень сили . Причому адреса масиву виміряних значень упорядкована за кутовим положенням ротора. Після цього визначається масив (рис.7.25) результатів вимірювання пускового моменту , де - прискорення вільного падіння; - довжина вимірювального важеля.

Рисунок 7.25

Суттєвим недоліком методу неперервного контролю залежності є часткове порушення умови виконання досліду КЗ (S  1), що приводить до появи методичної похибки (рис.7.26). З метою вилучення методичної похибки та зменшення впливу випадкової похибки від дії дисипативних моментів замість асинхронного привідного двигуна застосовано кроковий.

Рисунок 7. 26

Суть покрокового методу полягає в тому, що вимірювання залежності пускового моменту від кутового положення ротора здійснюється в покроковому режимі роботи крокового двигуна, причому вимірювання пускового моменту здійснюється в режимі зупинки у кожному кутовому положенні ротора після завершення перехідного процесу в перетворювачі.

Структурна схема засобу вимірювання, що реалізує покроковий метод, наведена на рис.7.27.

Рисунок 7.27

Основними складовими наведеної схеми є: ОК - об’єкт контролю; МС - муфта спряження; КД - кроковий двигун; ХР - хвильовий редуктор; ВВ - вимірювальний важіль з довжиною l; СЗ - сенсор зусилля; МПК - мікроконтролер; ЕВН - електронний варіатор напруги; БККД - блок керування кроковим двигуном.

Метод реалізується в такій послідовності. В момент часу, коли мікроконтролер через БККД встановлює на вході крокового двигуна 4-бітовий двійковий код і фіксує його в початковому кутовому положенні ₁, з певною затримкою МПК формує також 8-бітовий двійковий код на вході електронного варіатора, в результаті чого на ОК подається номінальна напруга живлення U_кн. Після завершення перехідного процесу в перетворювачі, вимірюється пусковий момент і встановлюється за допомогою КД нове кутове положення ротора.