Експериментальні дослідження і визначення параметрів електроприводу постійного струму з попередньою корекцією сигналів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Експериментальні дослідження і визначення параметрів електроприводу постійного струму з попередньою корекцією сигналів

Сидоренко В.М.

Серед головних складових електромеханічного оснащення, що мають потребу вирішення задачі підвищення надійності, особливо в післяремонтний період, у першу чергу, необхідно виділити електричні двигуни постійного струму (ДПС).

Підвищення надійності ДПС нерозривно зв'язане з безперервним контролем їх параметрів і технічного стану, тобто, проблемою технічної діагностики [1]. Досвід показує, що впровадження засобів діагностики стану є одним з найважливіших факторів підвищення економічної ефективності використання машин і механізмів у виробництві.

Відомі підходи, та низка методів технічного діагностування складних електромеханічних об'єктів. Так чи інакше кожний з пропонованих підходів має потребу в знанні параметрів ДПС. Відомі підходи до визначення параметрів базуються на знанні миттєвих значень струму і напруги в якірному колі ДПС при живленні його від полігармонічного джерела напруги, у якості якого можуть виступати тиристорні чи транзисторні перетворювачі [2]. При цьому гостро постає проблема підвищення точності обробки дискретних сигналів струму і напруги у системі перетворювач-ДПС, які мають розривний характер. Авторами [3-6] запропоновано спосіб та алгоритми корекції сигналів, які дозволяють відкоригувати виміряні сигнали струму і напруги на етапі його обробки і знизити похибки визначення їх параметрів.

В даній роботі приводяться результати експериментальних досліджень по визначенню електромагнітних параметрів ДПС на основі методики [2] із застосуванням вищезазначених методів корекції на основі виміряних дискретних сигналів струму і напруги.

Мета роботи. Обґрунтування доцільності застосування методів корекції дискретних сигналів струму і напруги з метою підвищення точності визначення електромагнітних параметрів ДПС при живленні його від перетворювача напруги.

Матеріал і результати досліджень. Для експериментальної перевірки запропонованих методів корекції на прикладі визначення параметрів ДПС було виконано дослідження електроприводу з ДПС незалежного збудження серії П-12, з параметрами, наведеними у табл. 1. Живлення двигуна здійснювалось від тиристорного регулятора напруги (ТРН), включеного в фазу лабораторного автотрансформатора (рис. 1). Кути керування ТРН встановлювались на рівні Вал двигуна при такому живлені залишається нерухомим.

Таблиця 1 -

Каталожні дані П-12

Програма експериментальних досліджень мала наступний вигляд:

За допомогою комп'ютеризованого вимірювально-діагностичного комплексу (ВДК) здійснювалось вимірювання миттєвих значень струму і напруги у якірному колі ДПС при мкс при значеннях кута управління

Виконувалась корекція сигналів струму і напруги методом, запропонованим у [3-6].

Виконувався розрахунок активного опору якоря та індуктивності якірного ланцюга ДПС згідно з методикою, запропонованою у [2], спочатку з використанням дискретних значень некоригованого сигналу, а потім скорегованого. Результати оцінювались шляхом порівняння значень оцінок коефіцієнта детермінації (див. нижче).

Контроль та вимір миттєвих значень напруги і струму двигуна виконувався за допомогою датчиків фірми LEM.

Рисунок 1 - Схема експериментальної установки

Значення досліджуваних сигналів струму і напруги наведені на рис. 2.

Рисунок 2 - Експериментальні сигнали струму і напруги у системі ТРН-ДПС

Сенс методики, що використовувалась для визначення параметрів ДПС, полягає у наступному [2]. При живленні якоря ДПС від ТРН з кутами управління (рис. 2), сигнал напруги на неперервних ділянках має вигляд лінійно змінної функції , де - максимальне значення напруги при включенні тиристора, , - значення напруги при закриванні тиристора, - інтервал дискретизації, - кількість відліків на інтервалі проводимості тиристора.

Рисунок 3 - Миттєві значення напруги та струму якоря

Тепер задачу визначення параметрів можна звести до знаходження коефіцієнтів рівняння (1) за виміряними дискретними значеннями струму якоря у моменти часу.

, (1)

Оцінки коефіцієнтів рівняння (1) розраховувались за методом найменших квадратів в результаті розв'язку системи нелінійних рівнянь, що витікають з умови (2) [7]:

, (2)

де - кількість відліків на інтервалі проводимості тиристора; - згладжуючий поліном -ої степені ( для отримання більш стійких рішень).

Альтернативою методу [2] може бути використаний метод розрахунку індуктивності та опору з використанням рівняння електричної рівноваги якірного ланцюга (3).

. (3)

Опір якірного ланцюга знаходиться з (3), де похідна струму в точці максимуму дорівнює нулю . Індуктивність знаходиться за допомогою взяття похідної струму в момент відкривання тиристора та побудови дотичної до характеристики миттєвих значень струму.

У якості оцінки адекватності отриманого розв'язку використовувалась оцінка коефіцієнту детермінації як міра співпадання миттєвих розрахованих та експериментальних значень струму якоря [7]:

. (4)

Результати експериментальних досліджень по визначенню параметрів ДПС до та після корекції наведені у табл. 2. На рис. 4 зображено один з варіантів апроксимації неперервної ділянки сигналу струму до та після корекції функцією (1) при .

струм напруга електромагнітний двигун

Рисунок 4 - Апроксимація неперервної ділянки сигналу струму до та після корекції функцією (1) за середніми значеннями оцінок параметрів при

З результатів видно, що застосування методу корекції у даному випадку дає змогу підвищити точність визначення параметрів ДПС, підстановка яких у (1) забезпечує більш точну апроксимацію сигналу струму, про що свідчить підвищення оцінки коефіцієнта детермінації на 1-2%.

Таблиця 2 -

Результати розрахунку параметрів ДПС двома методами до та після корекції

Висновки

Як показує аналіз результатів експериментальних досліджень, запропонований метод корекції дискретних полігармонічних сигналів струму і напруги у системі ТРН-ДПС дозволяє підвищити точність визначення праметрів ДПС, про що свідчить підвищення коефіцієнта детермінації регресійної нелінійної моделі апроксимації неперервної ділянки сигналу струму як міри адекватності визначення параметрів на 1-2%.

Література

1. Черный А.П. Определение снижения ресурса асинхронных двигателей по показаниям качества преобразования энергии // Збірник наукових праць Кіровоградського національного технічного університету. Вип. 15. - Кіровоград, 2004. - С. 160-168.

2. Черный А.П., Артеменко А.Н. Определение параметров двигателей постоянного тока по переходным характеристикам в квазиустановившемся режиме // Вестник НТУ «ХПИ». Вып.43. - Харьков, 2004. - С. 40-43.

3. Сидоренко В.Н., Черный А.П. Метод коррекции информационных сигналов при решении задач диагностики электропривода. Контроль і управління в складних системах. (КУСС-2001). Тези доповідей шостої міжнародної науково-технічної коніеренції. М. Вінниця, 8-12 жовтня 2001 року. - Вінниця: УНІВЕРСУМ - Вінниця, 2001. - C. 144.

4. Сидоренко В.Н.,Черный А.П., Ковырин А.Н., Яговкин А.С. Синтез алгоритмов коррекции сигналов при измерении выходных параметров преобразователей // Вісник КДПУ. Вип. 1 - Кременчуг, 2002.

5. Патент України № 64218А, 7П01К31/24, Спосіб вимірювання параметрів тиристорних електроприводів та пристрій для його реалізації / Сидоренко В.М., Родькін Д.Й., Чорний О.П., Ковирін О.М., Лашко Ю.В. - № 2003042858; Заявлено 02.04.2003. Опубл. Бюл. № 2, 2004.

6. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на службовий твір № 8436, Комп'ютерна програма для корекції сигналів струму і напруги у комп'ютеризованих вимірювально-діагностичних комплексах для діагностики параметрів тиристорних електроприводів / Сидоренко В.М., Родькін Д.Й., Чорний О.П., Ковирін О.М. Дата реєстрації 24.09.03.

7. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн., Т.2, Пер. с англ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 1986. - 386 c.

Размещено на Allbest.ru