Стенд для испытания передач

 

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕДАЧ , содержащий приводной двигатель переменного тока и тормозной синхронный генератор, предназначенные для кинематического соединения с валами испытуемой передачи, механически связднный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель ,- систему управления, включающую предназначенный для установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство, регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и источник постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения его технологических возможностей, в качестве приводного двигателя использован асинхронный двигатель с фазным ротором, статор которого соединен сЯкорем синхронного генератора, стенд снабжен последовательно связывающими ротор со статором асинхронного двигателя i неуправляемым трехфазным выпрямителем и ведомым сетью инвертором, соеди (Л ненным с выходом регулятора момента, и согласующим усилителем, входящим в систему управления и связывающим датчик момента с дополнительным сравнивающим устройством, которое соединено через фильтр с основным сравнивающим устройством, а обмотка возбуждения синхронного генератора з подключена к источнику постоянного ел тока. Э5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистических

РЕСПУБЛИК (19) <В

А з(я) t 01 И 13/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОткРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3544447/25-28 (22) 18.01.83 (46) 07.06.84. Бюл. N 21 (72) N.À.Áîðîâèêîâ, Г.N.Èâàíîâ, В.И.Новиков, И.Н.Белов и В.Н.Ермак (71) Ульяновский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизации электроприводов в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (53) 621.833(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 538266, кл. 5 01 N 13/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 790091, кл. Н 02 P 5100, 1978 (прототип). (54)(57) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕДАЧ, содержащий приводной двигатель переменного тока и тормозной синхронный генератор, предназначенные для кинематического соединения с валами испытуемой передачи, механически связанный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель; систему управления, включающую предназначенный для установки на одном иэ валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство, регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройство фильтр и источник постоянного тока, отличающий с я тем, что, с целью расширения его технологических возможностей, в качестве приводного двигателя использован асинхронный двигатель с фаэным ротором, статор которого соединен с.якорем синхронного генератора, стенд снабжен последовательно связывающими ротор со статором асинхронного двигателя неуправляемым трехфаэным выпрямителе и ведомым сетью инвертором, соединенным с выходом регулятора момента, и согласующим усилителем, входящим в систему управления и связывающим датчик момента с дополнительным сравнивающим устройством, которое соединено через фильтр с основным сравнивающим устройством, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к источнику постоянного тока.

109б516

Недостаток известного стенда заключается в ограниченных технологиЧеских возможностях, так как он не позволяет испытывать передачи с некратным и иррациональным соотношением скоростей ведущего и ведомого валов, зависящим от отношения числа пар полюсов тормозного и приводной машин, а также обладает невысоким быстродействием из-за необходимости управления нагружением по цепям возбуждения и требует применения довольно сложных демпфирующих устройств, компенсирующих не только колебательные свойства испытуемой передачи, но и склонность синхронных машин к качаниям при работе по схеме взаимной нагрузки.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей стенда.

Указанная цель досгигается тем, что в стенде для испытания передач, содержащем приводной двигатель переменного тока и тормозной синхронный генератор, предназначенные для кинематического соединения с валами испытуемой передачи, механически связанный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель, систему управления, включающую предназначенный для установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство, регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и источник постоянного тока, в качестве приводного двигателя использован асинхронный двигатель с фазным ротором, статор которого соединен с якорем синхронного генератора, стенд снабжен последовательно связывающими ротор со статором асинхронного двигателя неуправляемым трехфазным выпрямителем и ведомьм сетью инвертором, соединенным с выходом регулятора момента, и согласующим усилителем, входящим в систему управления и связывающим датчик момента с дополнительным сравнивающим устройством, которое соединено через фильтр с ocHQEHbM сравнивающим устройством,, а обмотка возбужде ния синхронного генератора подклочена к источнику постоянного тока, с приводного двигателя используется синхронный электродвигатель, фильтр связан с датчиком момента, а обмотка

55 возбуждения тормозного синхронного генератора подключена к системе управления 3 2 3.

На чертеже изображена общая схема стенда для испытания передач, 1

Изобретение относится к машиностроению„ а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании передач вращательного движения с крайним, некратным и иррациональным соотношением скоростей ведущего и ведомого валов и электрическим нагружением с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть. fQ

Известен стенд для испытания передач, содержащий кинематически соединяемые испытуемой передачей машину постоянного тока и асинхронную машину с фазным ротором, электрически соединенные по схеме машинно-вентильного каскада через выпрямитель в роторной цепи, кинематически связанную с валом машины постоянного тока дополнительную асинхронную машину с фазным ротором и установленный в роторной цепи основных машин дополнительный выпрямитель, связывающий роторные цепи основных машин и дополнительной (1 1. р>

Недостаток такого стенда заклю— чается в том, что в связи с использованием в качестве приводной машины постоянного тока с управлением по цепям возбуждения стенд имеет при нагружении низкое быстродействие и позволяет испытывать передачи с ограниченными скоростями выходных валов.

Наиболее близким к изобретению

35 по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является стенд для испытания передач, содержащий приводной двигатель переменногс тока и тормозной синхронный генера-тор, предназначенные для кинематического соединения с валами испытуе-. мой передачи, механически связанный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель, систему угравления, включающую предназначенный для установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство,, БО регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и ис точник постоянного тока. В качестве

3 1096

Стенд содержит приводной асинхронный двигатель 1 с фазным ротором и тормозной синхронный генератор 2, кинематически соединенные испытуемой передачей 3. Кроме механической связи, двигатель 1 и генератор 2

5 имеют электрическую связь, осуществляемую путем подключения статора двигателя 1 к якорю генератора 2.

В цепь ротора асинхронного двигателя 1 включен трехфазный мостовой неуправляемый выпрямитель 4 и ведомый сетью инвертор 5, соединенные между собой и со статором двигателя 1 по схеме асинхронного вснтильного каскада для управления при помощи системы управления моментом двигателя 1 путем регулйровки величины напряжения U> на входе инвертора 5. На одном валу с приводным двигателем 1 расположен дополнительный регулируемый электродвигатель 6, например, постоянного тока, который управляется от преобразователя 7, подключенного к первичному источнику питания. На валу дополнительного электродвигателя 6 расположен измеритель 8 скорости, соединенный своим выходом с вторым входом блока 9 сравнения, на первый вход которого пода30 ется задание по скорости U><. Выход блока 9 сравнения связан с входом регулятора 10 скорости-, выход которого соединен с входом управления преобразователя 7, в результате чего обеспечивается регулировка режимов работы дополнительного электродвигателя 6 и одновременно стабилизация скорости.

Система управления моментом при40 водного двигателя 1 состоит из сравнивающего устройства 11, на первый вход которого подается задание по моменту U @, второй вход соединен с выходом устанавливаемого на валу испытуемой передачи 3 датчика 12 мо45 мента, а выход связан с входом регулятора 13 момента, выход последнего соединен с входом управления инвертором 5. Для обеспечения эффективного демпфирования колебаний первый вход дополнительного сравнивающего устройства 14 соединен с выходом регулятора 13 момента, второй вход устройства 14 связан с выходом согласующего усилителя 1 5, вход которого соеди-5 нен с выходом датчика 12 момента, а выход дополнительного сравнивающе" го устройства 14 соединен с входом фильтра 16,. который своим выходом соединен с третьим входом сравнивающего устройства 11. Обмотка возбуждения тормозного синхронного генератора 2 подключена к источнику постоянного тока (не показан).

Стенд работает следующим образом.

Разгон осуществляется с помощью дополнительного электродвигателя 6 после подачи напряжения на преобразователь 7 формированием нужного закона изменения момента дополнительного электродвигатепя 6 в процессе разгона, например, путем формирования в преобразователе 7 специального контура управления моментом (контура тока) или путем плавного увеличения напряжения на входе блока 9 сравнения до величины, соответствующей заданной скорости вращения. При этом сигнал LI „, задания момента нагрузки на первом входе сравнивающего устройства 11 должен равняться нулю, а на выходе регулятора 13 момента будет такое напряжение0 „, при котором у инвертора 5 после появления напряжения на статоре приводного двигателя 1 будут максимальные углы управления, что соответствует максимальной ЭДС, вводимой в цепь ротора приводного двигателя 1, так что он не может развивать момента. После разгона подается напряжение на обмотку возбуждения тормозного синхронного генератора 2, в результате чего в цепи статора появляется напряжение, обеспечивающее готовность стенда к испытаниям.

Нагружение испытуемых передач 3 осуществляется подачей сигнала (.1З, задания момента на первый вход сравнивающего устройства 12. При этом на его выходе, т.е. на входе регулятора 13 момента, напряжение также увеличивается, тем самым изменяется напряжение U управления инвертором так, что вводимая в цепь ротора приводного двигателя 1 ЭДС инвертора 5 уменьшается, двигатель 1 увеличивает свой момент на валу, тем самым увеличивается момент на ведущем валу испытуемой передачи 3. Это приводит к увеличению угла поворота магнитной оси ротора тормозного синхронного генератора 2 относительно оси поля его статора, в котором появляется активная составляющая тока, и генератор 2 вырабатывает тормозной момент, при этом он потребляет меха10965

5 ническую мощность Р с ведомого мех вала испытуемой передачи 3, преобразует ее в электрическую мощность

Р и отдает ее в цепь с атора приводного асинхронного двигателя 1.

Мощность 5Р о потерь, возникающая в процессе нагружения и идущая также на покрытие потерь холостого хода, потребляется с вала дополнительного электродвигателя 6.

Одновременно с этим в системе управления моментом нагружения приводного двигателя 1 происходят следующие процессы. На выходе дополнительного сравнивающего устройства 14 формируется корректирующий сигнал, в первый момент повторяющий выходной сигнал U,,„ регулятора 13 момента, соответствующий напряжению, а в дальнейшем изменяющийся в зави- 20 симости и от сигнала с датчика 12 момента, преобразованного в согласующем усилителе 15. Выходной сигнал датчика 12 момента воздействует также на второй вход сравнивающего уст- 25 ройства 11 как сигнал главной обратной связи. Выходной сигнал дополнительного сравнивающего устройства 14 преобразуется фильтром 16 и подается на третий вход сравнивающего устройства 11. Совместное действие задающего сигнала U „ на первом входе сравнивающего устройства 11, сигнала главной обратной связи с датчика 12 момента на его втором входе и с выхода фильтра 16 на третьем входе и последующее преобразование результирующего сигнала с выхода сравнивающего устройства 11 регулятором 13 момента в напряжение U» управления инвертором 5 приводит к формированию быстрого процесса нагружения при эффективном демпфировании колебаний момента нагрузки испытуемой передачи 3 при наличии в ней существенных упругих звеньев. По окончании переходного процесса сигнал на выходе фильтра 16 должен равняться нулю, а сигнал с выхода датчика 12 момента оказыва,— ется практически равным сигналу U>,, задания. Для этого коэффициент передачи согласующего усилителя 15 подбирается так, чтобы в установившемся режиме на выходе дополнительного сравнивающего устройства 14 сигнал был равен нулю. Так как из-за наличия нелинейностей добиться этого во всем диапазоне изменения моментов нагрузки и скоростей испытуемой передачи 3 не представляется возможным, устанавливается фильтр 16 низких частот, параметры которого .подбираются1так, чтобы сигнал на его выходе в установившемся режиме был равен нулю и, кроме того, уровень выходного сигнала в динамических режимах обеспечивал желаемый характер нагружения.

При выборе приводного асинхронного двигателя 1 и тормозного синхронного генератора 2 должно соблюдаться условие

1gS =1

I гпе l — передаточное число испытуемой передачи 3, как отношение скоростей ее ведущего и ведомого валов; о- — отношение числа пар полюсов синхронного генератора 2 и асинхронного двигателя 1;

S — скольжение с которым работает асинхронный двигатель 1, Величина S может быть принята в пределах 0,1 — 0,8 при плавном изменении этой величины, т.е. при любом ее значении в указанном интервале.

Именно это обстоятельство и позволяет практически снять ограничения по соотношению скоростей ведущего и ведомого валов испытуемой передачи 3 и использовании машин переменного тока.

Мощность дополнительного электродвигателя 6 при мощностях нагружения порядка 500 — 1000 кВт не превьппает

10 % от мощности приводного двигателя 1 и тормозного генератора 2.

Такая конструкция стенда обеспечивает проведение испытаний передач с некратным и иррациональным соотношением скоростей ведущего и ведомого валов при одновременном повьппении быстродействия нагружения и тем самым расширение технологических возможностей стенда.

Редактор Р.Цицика Техред Т.Фанта

Корректор А.Зпмокос

Заказ 3815/30 Тираж 823 Подписное

ВШ1И1П! Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/3

Филиал ППП Патент", r.ужгород, ул.Проектная, 4