Стенд для испытания механических передач

 

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ, содержащий кинематически соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фазным ротором и синхронную машину с управляемым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый инвертор, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй элементы сравнения, датчик и регулятор момента нагружения, отличающий с я тем, что, с целью расширения номенклатуры испытуемых передач , он снабжен преобразователем частоты,, силовым управляе1« 1м коммутатором , пороговым исполнительным элег ментом и программным блоком, к пер вому выходу которого подключены преобразователь частоты и первый элемент сравнения, второй вход последнего соединен с выходом датчика частоты, выход первого элемента сравнения связан с входом ,,порогового исполнительного элемента, выход которого подключён к управляющему входу силового коммутатора, один полюс последнего связан с якорной обмоткой синхронной машины и входом датчика частоты , второй полюс соединен с выходом преобразователя частоты, который силовым входом подключен к питающей сети и статорной обмотке асинхронного двигателя, выход регулятора момента связан с управляющим входом зависимого инвертора, а вход регулятора момента соединен с выходом вто (Л рого элемента сравнения, к двум входам которого подключены второй выход программного блока и датчик момента, устанавливаемый на валу испытуемой передачи, третий выход программного блока связан с управляющим входом статического возбудителя, силовой ел выход которого соединен с обмоткой Слд возбуждения синхронной 4aшйны. 2. Стенд по п. I, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что синхронная машина включает дополнительную обмотку возбуждения, перпендикулярную к основной , а стенд снабжен установленным в цепи постоянного тока асинхронно-вентильного каскада шунтом и подключенным к нему усилителем мощности, выход которого связан с дополнительной обмоткой возбуждения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1153251

4 (5) ) С 01 М 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сравнения, второй вход последнего соединен с выходом датчика частоты, выход первого элемента сравнения связан с входом,порогового испопнительного элемента, выход которого подключен к управляющему входу силового коммутатора, один полюс последнего связан с якорной обмоткой синхронной машины и входом датчика частоты, второй полюс соединен с выходом преобразователя частоты, который силовым входом подключен к питающей сети и статорной обмотке асинхронного двигателя, выход регулятора момента связан с управляющим входом зависимого инвертора, а вход регулятора момента соединен с выходом втоp0r0 элемента сравнения, к двум входам которого подключены второй выход программного блока и датчик момента, устанавливаемый на валу испытуемой передачи, третий выход программного блока связан с управляющим входом статического возбудителя, силовой выход которого соединен с обмоткой возбуждения синхронной мавкны.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2!) 3620639/25-28 (22) 11.07.83 (46) 30.04.85. Бюл. И- 16 (72) М. А. Боровиков, И, Н. Белов и Г. М. Иванов (71) Ульяновский политехнический институт и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском. хозяйстве и на транспорте (53) 621.843(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

11 790091, кл. Н 02 Р 5/00, 1978.

2. Электротехническая промышленность. Сер. "Электропривод". М., 1983, вып. 3 (113) с.11-14 (прототип). (54)(57) 1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ, содержащий кинематически соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фаэным ротором и синхронную машину с управляемым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый инвертор, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй элементы сравнения, датчик и регулятор момента нагружения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения номенклатуры испытуемых передач, он снабжен преобразователем частоты,. силовым управляемым коммутатором, пороговым исполнительным эле; ментом и программным блоком, к пер вому выходу которого подключены преобразователь частоты и первый элемент

2. Стенд по n. ), о т л и ч а— ю шийся тем, что синхронная машина включает дополнительную обмотку возбуждения, -перпендикулярную к основной, а стенд снабжен установленным в цепи постоянного тока асинхрон" но-вентильного каскада шуитом и подключенным к нему усилителем мощно-сти, выход которого связан с дополнительной обмоткой возбуждения.

1153251 2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано в стендах для испытаний механических передач большой мощности, работающих при повышенных скоростях вращения.

Известен стенд для испытания механической трансмиссии, содержащий кинематически связываемые с испытуемой трансмиссией приводную и нагру- 10 зочную синхронные машины, связанный с валом приводной машины вспомогательный двигатель постоянного тока, и систему управления нагрузкой и частотой вращения L13.

t5

Недостаток известного стенда заключается в том, что он не позволяет испытывать трансмиссии с разными и некратными значениями скоростей ведущего и ведомого валов, à gp также в его инерционности из-за управления нагружением по цепи возбуждения синхронной машины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо- 25 му результату является стенд для испытания механических передач, содержащий кинематическн соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фазным ротором и синхрон- ЗО ную машину с управляемым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый инвертор, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй элементы сравнения, датчик и регулятор момента нагружения (21.

Однако на данном стенде можно испытывать передачи только с ограниченным соотношением скоростей выходных валов из-за условия необходимости обеспечения двигательного режима асинхронного двигателя при рабате с синхронным генератором по схеме взаимной нагрузки1 т.е. ограниченную номенклатуру передач.

Цель изобретения — расширение номенклатуры испытуемых передач.

Указанная цель достигается тем. 50 что стенд для испытания механических передач, содержащий кинематически соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фазным ротором и синхронную машину с управля- 55 емым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый ннвертар, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй элементы сравнения, датчик и регулятор момента нагружения, снабжен преобразователем частоты, силовым управляемым коммутатором, пороговым исполнительным элементом и програмным блоком, к первому выходу которого подключены преобразователь частоты и первый элемент сравнения, второй . вход последнего соединен с выходом датчика частоты, выход первого элемента сравнения связан с входом порогового исполнительного элемента, выход которого подключен к управляющему входу силового коммутатора, адин полюс последнего связан с якорной обмоткой синхронной машины и входом датчика частоты, второй полюс соединен с выходом преобразователя частоты, который силовым входом подключен к питающей сети и статорной обмотке асинхронного двигателя, выход регулятора момента связан с управляющим входом зависимого инвертара, а вход регулятора момента соединен с выходом второго элемента сравнения, к двум входам которого подключены вroрой выход программного блока и датчик момента,,устанавливаемый на валу испытуемой передачи, третий выход программного блока связан с управляю-, щим входом статического возбудителя, силовой выход которого соединен с обмоткой возбуждения синхронной машины.

Кроме того, синхронная машина включает дополнительную обмотку возбуждения, перпендикулярную к основной, а стенд снабжен установленным в цепи постоянного тока асинхронно-вентильнаго каскада шунтом и подключенным к нему усилителем мощности, выход которого связан с дополнительной обмоткой возбужцения.

На чертеже изображена принципиальная блок-схема стенда.

Стенд содержит приводной асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, синхранную машину 2, кинематнчески соединенную с асинхронным двигателем испытуемой механической передачей 3.

Обмотка ротора асинхронного двигателя 1 соединена с выпрямителем 4, выход настоянного тока которого связан с силовым входом зависимого инвертора 5, который соединен с питающей сетью переменного тока и статарпередачу 3 получает вращающий момент от асинхронного двигателя 1. В результате этого на выходе синхронной машины 2 генерируется переменное напряжение частоты f,,информация о

I которой снимается датчиком 15 частоты и поступает на один вход первого элемента 16 сравнения, на другой вход которбго подан сигнал U„ с первого выхода программного блока 18.

При достижении минимального, заранее задаваемого рассогласования на выходе первого элемента 16 сравнения срабатывает пороговый исполнительный элемент 17, выходным сигналом которого замыкается силовой коммутатор.11,; тем самым осуществляется синхронизация синхронной машины 2 с выходом преобразователя 6 частоты и ее перевод в режим синхронного двигателя, вращающего испытуемую передачу 3 с заданной частотой вращения. Процесс разгона заканчивается, и стенд подготовлен к отработке программы нагружения, которая выполняется по сигналу

Ui, поступающему со второго выхода программного блока 18 через второй элемент 14 сравнения и регулятор 13 момента на управляющий вход зависимого инвертора 5. В результате .этого асинхронный двигатель 1 создает дополнительный ускоряющий момент в направлении вращения испытуемой передачи 3, который передается синхронной машине 2. Так как последняя продолжает вращаться с прежней частотой вращения, определяемой частотой питания .f с преобразователем частоты, то возникает тормозной момент, нагружающий передачу 3, который преобразуется синхронной машиной 2 в электромагнитный и через замкнутый силовой коммутатор 11 и преобразова-. тель 6 частоты передается в статор асинхронного двигателя 1; тем самым, образуется замкнутый силовой контур из взаимонагружаннцихся электрических машин, в которои может циркулировать мощность, значительно превышающая мощность, потребляемую стендом из внешней сети переменного тока н используемую лишь дйя покрытия всех потерь в стенде, кроме потерь сколь.жения асинхраниого двйгателя, кото5 рые ВОзмещаются прн- пОИОщи завиеииОГО инвертора 5. Сигнал, пройорцнональнЫЙ созданной нагрузке, снимается с датчика 12 момента и сравнивается на

3 1 153251 4 ной обмоткой асинхронного двигателя

1, образуя тем самым схему асинхронно-вентильного каскада. Преобразователь 6 частоты силовым входом связан с питающей сетью.. Синхронная машина

2, кроме основной (продольной) обмотки 7 возбуждения, содержит дополнительную (поперечную) обмотку 8 возбуждения, напряжение на которой регулируется в функции выпрямленного тока ротора асинхронного двигателя 1, снимаемого с шунта 9 в цепи выпрям-. ленного тока ротора и подаваемого иа управление согласующим усилителем .10 мощности, который и обеспечивает регулирование напряжения на обмотке 8 возбуждения. Статорная обмотка синхронной машины 2 соединена с одним полюсом силового управляемого коммутатора 11, другой полюс которого свя- 2О эан силовым выходом регулируемой частоты преобразователя 6 частоты.

Система управления нагрузкой содержит датчик 12 момента нагружения,, регулятор 13 момента нагружения и второй элемент 14 сравнения. Система управления разгоном стенда содержит датчик 15 частоты, соединенный со статорной обмоткой синхронной машины

2, первый элемент 16 сравнения и пороговый исполнительный элемент 17.

Управление разгоном и нагружением стенда осуществляется от программного блока 18, от которого управляется и статический возбудитель 19, питающий 35 основную обмотку 7 возбуждения синхронной машины 2.

Стенд работает следующим образом.

В исходном положении силовой управляемый коммутатор 11 разомкнут, напряжение питающей сети частоты f„ подано. Сигналом 0 первого выхода программного блока 18 устанавливается заданная частота f на выходе преобразователя 6 частоты. По сигналу

U со второго ВыхоДа программного блока 18, поступающему череэ регулятор 13 момента.на управляющий вход зависимого инвертора 5, уменьшается величина противо-ЭДС последнего, в о результате чего асинхронный двигатель

1 разгоняется по схеме асиихронновентильного каскада. Одновременно по сигналу U c третьего выхода програм.Много блока 18, поступающему на управляющий вход статического возбудителя 19, подвозбуждается синхронная машина 2, которая через испытуемую

Составитель 1О. Красненко

Редактор Е. Копча Техред Л.Коцюбняк Корректор М.Самборская

Заказ 2498/36 Тираж 897 Нодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S 115325 втором элементе 14 сравнения с заданным сигналом U с программного блока

18. Рассогласование отрабатывается регулятором 13 момента.

Дополнительная обмотка 8 возбуждения синхронной машины ? обеспечивает демпфирование колебаний момента нагрузки передачи 3, свойственных синхронным машинам, работающим па- . раллельно с сетью. Выбором параметров передаточной функции согласующеro усилителя 10 обеспечивается эффективное подавление упомянутых колебаний и, следовательно, требуемое ускорение процесса нагружения испытуемой передачи 3.

Предлагаемый стенд обеспечивает увеличение передаточного отношения испытуемых передач пропорционально отношению частот питающей сети и регулируемого выхода преобразователя частоты и тем самым расширение номенклатуры испытуемых передач.