Контроль активной мощности электропривода металлорежущих станков

Введение. Системы стабилизации мощности резания повышают производительность станков, позволяют улучшить использование электропривода и режущего инструмента. Однако непосредственное измерение мощности резания невозможно и поэтому для её оценки измеряют мощность, потребляемую асинхронным электроприводом станка [1].

Описание конструкции устройства. Устройство измерения активной мощности состоит из трёх последовательно соединенных функциональных схем: первая – согласующие усилители, на входы которых с измерительных сопротивлений подаются напряжения u_i, u_u, отображающие мгновенные значения тока и напряжения, потребляемые электроприводом; вторая – умножитель сигналов, которые поступают от согласующих усилителей, третья – фильтр низких частот (ФНЧ),соединённый с выходом умножителя. Конструктивно устройство выполнено на двух микросхемах. Согласующие операционные усилители и ФНЧ представлены интегральной схемой TL084, а умножитель – интегральной схемой AD734.

Вычисление активной мощности в устройстве. Предположим, что угол сдвига по фазе между током и напряжением в нагрузке равен φ. Выразим мгновенные значения электрических величин с помощью их действующих значений:

где U_i.д. и U_u.д. – отображения действующих значений тока и напряжения в электроприводе. Напряжения u_u и u_i поступают на входы согласующих операционных усилителей. На выходах усилителей имеем напряжения:

где K₁, K₂ – коэффициенты передачи операционных усилителей.

После перемножения значений u′_u и u′_i на выходе умножителя имеем напряжение u_y, которое представлено постоянной и переменной составляющими:

где K₃ – коэффициент передачи умножителя, а K′ = K₁K₂K₃.

Сигнал u_y поступает на вход ФНЧ [2]. Так как ФНЧ исключает переменную составляющую, то напряжение – U_Р на его выходе, с учётом собственного коэффициента передачи – K₄, определяется выражением

и пропорционально активной мощности, потребляемой электроприводом.

Вывод. Рассмотренное устройство обладает простотой схемного решения, а также повышенной точностью измерения (не более 0,1% от полной шкалы значений мощности) и высоким быстродействием (ширина полосы входного сигнала до 10 МHz), что подтверждается результатами эксперимента.

Библиографический список:

1. Корытин А.М. Автоматизация типовых технологических процессов и установок / А.М. Корытин. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – С. 291-297.
2. Крекрафт Д. Аналоговая электроника. Техносфера / Д. Крекрафт, С. Джерджли. – М., 2005. – С. 208-217.