[go: up one dir, main page]

RU2009455C1 - Method for determining inertia moment of solid body - Google Patents

Method for determining inertia moment of solid body Download PDF

Info

Publication number
RU2009455C1
RU2009455C1 SU5014224A RU2009455C1 RU 2009455 C1 RU2009455 C1 RU 2009455C1 SU 5014224 A SU5014224 A SU 5014224A RU 2009455 C1 RU2009455 C1 RU 2009455C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
inertia
moment
direct current
stator
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.И. Копейкин
С.И. Малафеев
Original Assignee
Копейкин Анатолий Иванович
Малафеев Сергей Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Копейкин Анатолий Иванович, Малафеев Сергей Иванович filed Critical Копейкин Анатолий Иванович
Priority to SU5014224 priority Critical patent/RU2009455C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009455C1 publication Critical patent/RU2009455C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: method involves steps of attaching a reference solid body to the rotor of the electrical motor under test, interposing the stator of the electrical motor in a self-excited oscillator circuit, measuring a period of self-sustaining oscillations, calculating the inertia moment of the rotor. The stator is excited by a controlled direct current. EFFECT: more accurate measurement results. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения моментов инерции твердых тел, в том числе роторов синхронных электрических машин. The invention relates to measuring technique and is intended to determine the moments of inertia of solids, including rotors of synchronous electric machines.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение технической реализации способа измерения моментов инерции твердых тел. The purpose of the invention is to improve the accuracy and simplify the technical implementation of the method of measuring the moments of inertia of solids.

На чертеже приведена функциональная схема установки для измерений моментов инерции твердых тел, поясняющая сущность способа. Установка содержит регулируемый источник постоянного тока 1, амперметр 2, испытуемый синхронный двигатель 3 с системой фаз на статоре 4 и постоянными магнитами на роторе 5 и валом 6, на котором закрепляется эталонное тело 7, фазосдвигающий фильтр 8, усилитель мощности 9 и частотомер 10. Способ может быть реализован применительно к синхронным двигателям с постоянными магнитами, электромагнитным возбуждением и любым другим активным ротором. The drawing shows a functional diagram of the installation for measuring the moments of inertia of solids, explaining the essence of the method. The installation comprises an adjustable direct current source 1, ammeter 2, the tested synchronous motor 3 with a phase system on the stator 4 and permanent magnets on the rotor 5 and a shaft 6, on which is mounted a reference body 7, a phase-shifting filter 8, a power amplifier 9 and a frequency meter 10. Method can be implemented in relation to synchronous motors with permanent magnets, electromagnetic excitation and any other active rotor.

В установке одна из обмоток статора 4 синхронного двигателя 3 подключена через амперметр 2 к регулируемому источнику постоянного тока 1, две другие обмотки соединены между собой через последовательно соединенные фазосдвигающий фильтр 8 и усилитель 9, на валу 6 двигателя 3 закрепляется эталонное тело 7, к выходу усилителя 9 подключен частотомер 10. In the installation, one of the stator windings 4 of the synchronous motor 3 is connected through an ammeter 2 to an adjustable direct current source 1, the other two windings are interconnected via a phase-shifting filter 8 and an amplifier 9 connected in series, a reference body 7 is fixed to the shaft 6 of the motor 3, to the output of the amplifier 9 connected frequency counter 10.

При подключении одной из обмоток статора синхронного двигателя 3 к источнику постоянного тока 1 в результате взаимодействия магнитного потока, создаваемого этой обмоткой, и потока, создаваемого постоянными магнитами ротора 5, происходит ориентация ротора 5 в положение, соответствующее минимуму энергии электромеханической системы (нулевое). Обмотка с постоянным током в данном случае выполняет роль регулируемой электрической пружины с жесткостью С, пропорциональной току I в обмотке постоянного тока, т. е. С= КпI, где Кп - коэффициент пропорциональности.When one of the stator windings of a synchronous motor 3 is connected to a direct current source 1 as a result of the interaction of the magnetic flux generated by this winding and the flux created by the permanent magnets of the rotor 5, the rotor 5 is oriented to the position corresponding to the minimum energy of the electromechanical system (zero). The DC winding in this case plays the role of an adjustable electric spring with a stiffness C proportional to the current I in the DC winding, i.e., C = K p I, where K p is the proportionality coefficient.

Для создания незатухающих колебаний ротора относительно нулевого положения используется режим качающегося магнитного поля, который обеспечивается при соединении двух обмоток статора по схеме автогенератора, т. е. между собой через последовательно соединенные фазосдвигающий фильтр 8 и усилитель 9. При соответствующем выборе частотной характеристики фазосдвигающего фильтра 8 качания ротора 5 переходят в автоколебательный режим с периодом
T = 2

Figure 00000001
, (1)
где J - момент инерции колеблющейся части;
К - коэффициент передачи цепи вал-двигатель.To create undamped oscillations of the rotor relative to the zero position, the oscillating magnetic field mode is used, which is ensured by connecting two stator windings according to the oscillator circuit, that is, through a series-connected phase-shifting filter 8 and amplifier 9. When the frequency response of the phase-shifting filter 8 is appropriately selected rotor 5 go into self-oscillating mode with a period
T = 2
Figure 00000001
, (1)
where J is the moment of inertia of the oscillating part;
K is the gear ratio of the shaft-motor circuit.

Уравнение (1) свидетельствует о том, что если определены период колебаний Т и коэффициент К передачи цепи вал-двигатель, то легко может быть вычислен момент инерции I колеблющейся части. Основное затруднение вызывает определение коэффициента К передачи цепи вал-двигатель, который зависит от периода колебаний. Однако известно, что этот коэффициент применительно к синхронным двигателям прямо пропорционален электромагнитной жесткости и, следовательно, величине постоянного тока I в обмотке статора 4 двигателя 3, т. е. Equation (1) indicates that if the oscillation period T and the transmission coefficient K of the shaft-motor circuit are determined, then the moment of inertia I of the oscillating part can be easily calculated. The main difficulty is the determination of the transmission coefficient K of the shaft-motor circuit, which depends on the period of oscillation. However, it is known that this coefficient as applied to synchronous motors is directly proportional to electromagnetic stiffness and, consequently, to the value of direct current I in the stator winding 4 of motor 3, i.e.

К= γС= γ КпI, (2)
где γ - коэффициент пропоpциональности.
K = γ C = γ K p I, (2)
where γ is the proportionality coefficient.

Это дает основание выполнить измерение момента инерции ротора синхронного двигателя по двум экспериментам, состоящим в воспроизведении незатухающих колебаний ротора двигателя с закрепленным на нем эталонным телом 7 и без него, но при одной и той же частоте. This makes it possible to measure the moment of inertia of the rotor of a synchronous motor according to two experiments, consisting in reproducing undamped oscillations of the rotor of the motor with and without a reference body 7 mounted on it, but at the same frequency.

В первом эксперименте ротор 5 двигателя остается свободным. Одну из обмоток статора 4 подключают к источнику постоянного тока 1, две другие обмотки соединяют между собой через последовательно соединенные фазосдвигающий фильтр 8 и усилитель 9. Последовательно с обмоткой постоянного тока включают амперметр 2, а к выходу усилителя 9 подключают частотомер 10. В результате такого включения обмоток ротор 5 совершает незатухающие колебания. По показаниям амперметра 2 определяют ток Iо в обмотке постоянного тока статора двигателя, а по показаниям частотомера 10 определяют период Т (частоту f= 1/T) колебаний. Период Т колебаний связан с моментом инерции Jо ротора синхронного двигателя соотношением
T = 2

Figure 00000002

или, с учетом формулы (2):
T = 2
Figure 00000003
. (3)
Во втором эксперименте ротор синхронного двигателя 3 жестко соединяют с эталонным телом 7 с известным моментом инерции Jэ и возбуждают незатухающие колебания ротора. Так как момент инерции колеблющейся части (Jо+Jэ) во втором эксперименте больше, чем в первом, то период колебаний увеличивается. Регулированием тока в обмотке постоянного тока статора синхронного двигателя 3 устанавливают период колебаний ротора с закрепленным эталонным телом равным Т и измеряют величину тока I, соответствующую этому режиму. Соотношение между периодом колебаний Т и током I в обмотке постоянного тока статора при этом имеет вид
T = 2
Figure 00000004
(4)
Приравняв правые части уравнений (3) и (4) и выполнив математические преобразования, получим формулу
Jo= J
Figure 00000005
, (5)
по которой по измеренным значениям токов Io и I в обмотке постоянного тока статора синхронного двигателя 3 и значению момента инерции Jэ эталонного тела 7 вычисляют момент инерции Jо ротора 5.In the first experiment, the rotor 5 of the engine remains free. One of the stator windings 4 is connected to a direct current source 1, the other two windings are connected to each other through a phase-shifting filter 8 and an amplifier 9 connected in series. An ammeter 2 is connected in series with the DC winding, and a frequency meter 10 is connected to the output of the amplifier 9. As a result of this inclusion windings of the rotor 5 performs undamped oscillations. According to the readings of ammeter 2, the current I о in the DC winding of the stator of the motor is determined, and according to the readings of the frequency meter 10, the period T (frequency f = 1 / T) of the oscillations is determined. The period T of oscillations associated with the moment of inertia J about the rotor of the synchronous motor by the ratio
T = 2
Figure 00000002

or, taking into account the formula (2):
T = 2
Figure 00000003
. (3)
In the second experiment, the rotor of the synchronous motor 3 is rigidly connected to the reference body 7 with a known moment of inertia J e and excite undamped oscillations of the rotor. Since the moment of inertia of the oscillating part (J o + J e ) in the second experiment is greater than in the first, the period of oscillations increases. By adjusting the current in the DC winding of the stator of the synchronous motor 3, the oscillation period of the rotor with the fixed reference body is set to T and the current value I corresponding to this mode is measured. The relationship between the oscillation period T and the current I in the DC stator winding in this case has the form
T = 2
Figure 00000004
(4)
Equating the right sides of equations (3) and (4) and performing mathematical transformations, we obtain the formula
J o = J
Figure 00000005
, (5)
according to which the measured values of currents I o and I in the DC winding of the stator of the synchronous motor 3 and the value of the moment of inertia J e of the reference body 7 calculate the moment of inertia J about the rotor 5.

Таким образом, поскольку измерения производятся на одной частоте, то есть в одной точке частотной характеристики коэффициента передачи цепи вал-двигатель, а его значение не определяется и в явном виде не входит в вычислительную формулу (5), то, следовательно, повышается точность измерения момента инерции ротора синхронного двигателя. Измерение постоянного тока с помощью современных электроизмерительных приборов выполняется просто и с высокой точностью. Thus, since the measurements are made at the same frequency, i.e., at one point of the frequency response of the shaft-motor transmission coefficient, and its value is not determined and is not explicitly included in the computational formula (5), therefore, the measurement accuracy of the moment is increased inertia of the rotor of a synchronous motor. Direct current measurement with modern electrical measuring instruments is simple and high precision.

Определение момента инерции ротора синхронного двигателя производится без его разборки, непосредственно в собранной машине, относительно реальной оси вращения, сформировавшейся в результате установки ротора и с учетом влияния подшипников, что также обеспечивает повышение точности измерений. The moment of inertia of the rotor of a synchronous motor is determined without disassembling it, directly in the assembled machine, relative to the real axis of rotation, formed as a result of the installation of the rotor and taking into account the influence of bearings, which also improves measurement accuracy.

Использование предлагаемого способа в приемочных и научно-исследовательских испытаниях синхронных двигателей и других изделий позволит повысить эффективность испытаний. Using the proposed method in acceptance and research tests of synchronous motors and other products will improve the efficiency of the tests.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1755080, кл. G 01 M 1/10, 1989. (56) Copyright certificate of the USSR N 1755080, cl. G 01 M 1/10, 1989.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ТВЕРДОГО ТЕЛА, заключающийся в том, что два твердых тела, одно из которых - ротор электродвигателя, а другое жестко связано с его валом, вводят в автоколебательный режим включением обмотки статора электродвигателя в схему автогенератора, измеряют период колебаний указанных тел и по его значению определяют момент инерции одного из них, отличающийся тем, что в качестве твердого тела используют эталонный элемент, в качестве электродвигателя - синхронный двигатель, обмотку статора которого дополнительно возбуждают постоянным током, при значении которого период колебаний остается неизменным как для ротора с указанным элементом, так и без него и по соотношению
Jo= J
Figure 00000006
,
где J0 - момент инерции ротора;
Jэ - момент инерции эталонного элемента;
I0 - постоянный ток без эталонного элемента;
I - постоянный ток с эталонным элементом,
определяют момент инерции ротора синхронного двигателя.
METHOD FOR MEASURING THE INERTIA MOMENT OF A SOLID BODY, consisting in the fact that two solids, one of which is the rotor of the electric motor, and the other is rigidly connected to its shaft, are introduced into self-oscillation mode by turning on the stator winding of the electric motor in the oscillator circuit, measure the oscillation period of these bodies and its value is determined by the moment of inertia of one of them, characterized in that a reference element is used as a solid, a synchronous motor is used as an electric motor, the stator winding of which is additionally excited they choke with direct current, at the value of which the oscillation period remains unchanged both for the rotor with the indicated element, and without it and in relation
J o = J
Figure 00000006
,
where J 0 is the moment of inertia of the rotor;
J e - moment of inertia of the reference element;
I 0 - direct current without a reference element;
I - direct current with a reference element,
determine the moment of inertia of the rotor of the synchronous motor.
SU5014224 1991-11-28 1991-11-28 Method for determining inertia moment of solid body RU2009455C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5014224 RU2009455C1 (en) 1991-11-28 1991-11-28 Method for determining inertia moment of solid body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5014224 RU2009455C1 (en) 1991-11-28 1991-11-28 Method for determining inertia moment of solid body

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009455C1 true RU2009455C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21590380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5014224 RU2009455C1 (en) 1991-11-28 1991-11-28 Method for determining inertia moment of solid body

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009455C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150062C1 (en) * 1999-03-25 2000-05-27 Мельниченко Игорь Юрьевич Gas-return mechanism of self-loading weapon
RU2715044C1 (en) * 2018-12-19 2020-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Марийский государственный университет" Method of measuring moment of inertia of asynchronous electric motor
RU2725897C1 (en) * 2019-08-02 2020-07-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Excitation method of mechanical self-oscillations

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2150062C1 (en) * 1999-03-25 2000-05-27 Мельниченко Игорь Юрьевич Gas-return mechanism of self-loading weapon
RU2715044C1 (en) * 2018-12-19 2020-02-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Марийский государственный университет" Method of measuring moment of inertia of asynchronous electric motor
RU2725897C1 (en) * 2019-08-02 2020-07-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Excitation method of mechanical self-oscillations

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2521788C2 (en) Electric drives survey and test bench
Ojo et al. Measurement and computation of starting torque pulsations of salient pole synchronous motors
Miller Methods for testing permanent magnet polyphase AC motors
RU2009455C1 (en) Method for determining inertia moment of solid body
RU2172936C1 (en) Method for measurement of body moment of inertia
CN114729976B (en) Method and device for calibrating a regulator of an electric machine
RU2077036C1 (en) Resonance method of measurement of moment of inertia of articles of type of bodies of revolution
CN109581221A (en) A kind of method for accurate testing of PWM driving source magneto efficiency
Sudan et al. The measurement of transient torque and load angle in model synchronous machines
McCann et al. Investigation of direct flux measurements in switched reluctance motors
RU2011203C1 (en) Method of measuring current of generator with brushless excitation
SU761857A1 (en) Apparatus for measuring electric machine shaft power
JPH0534423A (en) Method for calculating characteristic of linear induction motor
SU1606945A2 (en) Apparatus for graduating and testing angular accelerometers
US3422668A (en) Device for measuring mechanical vibration
Arshad et al. Rated starting performance of solid pole synchronous motors from reduced voltage factory tests
Jovanovic et al. Off-line testing of reluctance machines
SU1325309A1 (en) Device for measuring electric motor static movement
SU1043481A1 (en) Electromagnetic method for measuring ferromagnetic article diameter
RU2141631C1 (en) Device measuring torque of magnetic clutch
SU1397849A1 (en) Device for measuring and registering the load angle of synchronous machine
RU34752U1 (en) Device for measuring and recording the internal angle of a synchronous machine
RU57456U1 (en) DEVICE FOR MEASURING TORQUE ON THE SHAFT OF AN ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTOR
SU864204A1 (en) Device for measuring magnetization of ferroregisters
SU849118A1 (en) Device for measuring energy loss for rotating hysteresis