Стенд для испытания механических передач
Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для испытания механических передач при электрическом способе нагружения с рекуперацией энергии торможения в питающую сеть. Целью изобретения является снижение металлоемкости и энергоемкости стенда путем исключения необходимости применения согласующего редуктора и одной электрической машины при испытании как высокоскоростных, так и низкоскоростных передач. Пуск стенда производится на холостом ходу при подключении к сети 5 переменного тока преобразователя 6 частоты и подаче выходного напряжения с блока 10 задания частоты вращения через второе 16 и третье 17 дополнительные суммирующие устройства, обеспечивающие требуемую частоту вращения приводной асинхронной машины 1 и соответственно испытуемой передачи 2. Нагружающий момент задается блоком 11 задания момента, по сигналу которого возрастает частота преобразователя 6 частоты и частота вращения магнитного поля приводного двигателя 1. Так как частота вращения его ротора, задаваемая нагрузочной машиной 4, неизменна, то возрастают скольжение двигателя 1 и его момент, что приводит к увеличению мощности, отдаваемой в сеть 5 нагрузочной машиной 4, и ее тормозного момента. 1 ил.
союз советских.
РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 М 3/02
Р,E ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 3; А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ил. 1 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР (21) 4335401/25-28 (22) 30 ° 11.87 (46) 30.06.89. Бюл. У 24 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.П.Кормухов, А.И.Школьников, А.Я.Эргард и Г.П.Дубовицкий (53) 62 1.833(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 1153251, кл. G 01 М 13/02, 1983. Авторское свидетельство СССР Ф 1295255, кл. С 01 М 13/02, 1985. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для испытания механических передач ч при электрическом способе нагружения с рекуперацией энергии торможения в питающую сеть. Целью изобретения является снижение металлоемкости и энергоемкости стенда путем исключения необходимости применения согласующего редуктора и одной электри„„SU„, 1490524 А1 2 ческой машины при испытании как высокоскоростных, так и низкоскоростных передач. Пуск стенда производится на холостом ходу при подключении к сети 5 переменного тока преобразователя 6 1 частоты и подаче выходного напряжения с блока 10 задания частоты вращения через второе 16 и третье 17 дополнительные суммирующие устройства, обеспечивающие требуемую частоту вращения приводной асинхронной машины 1 и соответственно испытуемой передачи 2. Нагружающий момент задается блоком 11 задания момента, по сигналу которого возрастает частота преобразователя 6 частоты и частота вращения магнитного поля приводного двигателя 1; Так как частота вращения его ротора, задаваемая нагрузочной машиной 4, неизменна, то возрастают скольжение двигателя 1 и его момент, что приводит .к увеличению мощности, отдаваемой в сеть 5 нагрузочной машиной 4, и ее тормозного момента. 1490524 Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для испытания механических передач при электрическом способе нагружения с рекуперацией энергии торможения н питающую сеть. Целью изобретения является снижение металлоемкости и энергоемкости стенда путем исключения необходимости применения согласующего редуктора и одной электрической машины при испытании как высокоскоростных, так и низкоскоростных передач. На чертеже изображена общая схема 15 стенда. Стенд содержит приводной асинхронный двигатель 1 с коротко замкнутым ротором, кинематически соединяе- 2р мый с ведущим валом испытуемой передачи 2, с ведомым валом которой ки— нематически соединяются датчик 3 момента и нагружающая асинхронная машина 4 с фаэным ротором. 25 Приводной двигатель 1 подключен к сети 5 переменного тока через преобразователь 6 частоты. Обмотка нагружающей машины 4 подключена к сети 5 переменного тока через блок 7 синх- 3р рониэации, а ее обмотка ротора через дополнительный преобразователь 8 частоты. Схема управления стендом, кроме укаэанного датчика 3 момента, включает в себя кинематически соединенный с валом нагружающей машины 4 датчик 9 частоты вращения, блок 10 задания частоты вращения, блок 11 задания момента, первый 12 и второй 13 40 частотомеры и основное 14 и ° четыре дополнительных 15-18 суммирующих устройств. Входы основного суммирующего устройства 14 подключены к выходам датчика 3 момента и блока 11 задания момента, входы первого дополнительного суммирующего устройства 15 подключены к выходам первого частотомера 12, измеряющего частоту сети 5, и датчика 9 частоты вращения, входы второго дополнительного суммиру5Р ющего устройства 16 подключены к выходам датчика 9 частоты вращения и блока 10 задания частоты вращения, входы третьего дополнительного суммирующего устройства 17 подключены к 55 выходам основного 14 и второго 16 дополнительного суммирующих устройств. Выходы третьего дополнительного сумn = n (1-S) = -----(1 — Б) (1) 60f 6 (о P 1 где n — частота вращения магнитного 1о поля приводного двигателя 1; P — число пар полюсов магнит1 ного поля двигателя 1; S — скольжение двигателя 1. Нагружающий тормозной момент создается нагружающей машиной 4, используемой в режиме синхронного генератора, работающего параллельно с сетью 5, для чего обмотка ее ротора питается от дополнительного преобразователя 8 частоты. Частота вращения поля обмотки статора и нагружающей машины 4 опредеоо ляется числом ее пар полюсов Р и частотой сети 5 f . (2) и о+= 601 /Рс Частота вращения поля, создаваемого обмоткой ротора нагружающей машины 4, по отношению к ее ротору n eg определяется частотой выходного дополнительного преобразователя 8 частоты и ов 60f /P q (3) Направление вращения этого поля зависит от фазировки подключения дополнительного преобразователя 8 частоты к обмотке ротора нагружающей машины 4. Взаимодействие полей статора и ротора нагружающей машины 4 создает на ее валу синхронный момент М, при этом поля друг по отношению мирующего устройства 17 подключены к управляющему входу преобразователя 6 частоты, выход первого дополнительного суммирующего устройства 15 подключен к первому входу четвертого дополнительного суммирующего устройства 18, второй вход которого через второй частотомер 13 подключен к силовому выходу дополнительного преобразователя 8 частоты, и выход четнертого дополнительного суммирующего устройства 18 подключен к управляющему входу этого преобразователя. Устройство работает следующим образом. Вращающий момент создается приводным двигателем 1, частота вращения которого и определяется часто1 той f ныходного напряжения преобра6 зователя 6 частоты: 14905 к другу неподвижны и частота вращения ее ротора п4 равна в зависимости от фазировки подключения дополнительного преобразователя 8 частоты сумме или разности частот вращения полей п = п + n = --(f + f ) . (4) 4 О4 - OS Р— Я. Знак "+" в выражении (4) соответствует случаю, когда поле ротора вращается по отношению к ротору в направлении, противоположном вращению ротора; знак — соответствует случаю, когда поле ротора вращается в ту же сторону, что и ротор ° Таким образом, имеется возможность испытывать передачи 2 с частотой вращения выходного вала как больше синхронной частоты поля нагружающей машины 4, так и меньше этой частоты, причем без согласующего редуктора, так как нужное значение частоты вращения ее ротора п можно обеспечить, установив соответствующую величину частоты Е дополнительным преобразователем 8 частоты. Величина момента М, создаваемого нагружающей машиной 4, зависит от угла сдвига в пространстве 8 поля ее ротора по отношению к полю статора: ЗЕп Uy М4 = --- — — sin О, 4 (5) 45 где Š— фазная ЭДС, наводимая полем ротора нагружающей машины 4 и ее обмотке статора; фазное напряжение сети 5; A@4 — угловая скорость вращения ротора машины 4, 40 Х вЂ” синхронное сопротивление машины 4. Величина момента М „ развиваемого приводным двигателем 1, определяется его скольжением 24 е раз эвателя 8 — f > в соотнетствии с (4) п in„= i(f 1 + fa) у (7) 60 о U« = К (п — n ) = Крап (8) через третье дополнительное суммирующее устройство 17 подается на управляющий вход преобразователя 6, обеспечивая рост его частоты Е дс заданного значения (здесь К « — коэффициент передачи суммирующего устройства 1Ь) . После разгона стенда до заданной частоты вращения подключается к сети 5 дополнительный преобразователь 8. В соответствии с выражением (4) его частота f при испытании нысокоско3 ростных передач 2 должна быть f =РШ1, 60 (9) поэтому изменение частоты f выходного напряжения преобразователя 6 в соответствии с соотношениями (1) и (6) приводит к изменению скольжения и вращающего момента приводного двигателя 2. Пуск стенда производится на холостом ходу при выходных напряжениях с датчика 3 момента U3 и блока 11 заданиФ момента U равных нулю, подключением к сети 5 преобразователя Ь частоты и подъемом выходного напряжения блока 10 задания частоты вращения U,. При разгоне стенда появляется напряжение на ныходе датчика 9 частоты вращения U, и выходное напряжение второго дополнительного суммирующего устройства 16, пропорциональное разности заданной и и дейЭ ствительной и частот вращения выходного вала испытуемой передачи 2, 2М кр (6) s/s,„+ s gs где М вЂ” критический (максимальный "P момент приводного двигателя !); S — критическое скольжение, соКР отнетствующее моменту М„. Так как ротор приводного двигателя 1 через кинематическую цепь стенда жестко связан с ротором нагрузочной машины 4, частота его вращения и жестко определена частотами се1 ти 5 — f и дополнительного преоба при испытании низкоскоростных передач Р4п 4 8 60 (1О) . Сигнал, задающий эту частоту, формируется на выходе первого дополнительного суммирующего устройства 15: на один из его входов подается напряжение, пропорциональное частоте сети 5 — f, с выхода первого частотомера 12, на другой — напряжение, пропорциональное частоте вращения 1490524 8 ротора нагружающий машины 4, от датчика 9 частоты вращения. На чертеже показан вариант подключения входов первого дополнительного суммирующего 5 устройства 15 для реализации соотношения (10). При испытании передач 2 с частотой вращения выходного вала больше частоты вращения поля статора нагружающей машины 4 входные сигналы первого дополнительного суммирующего устройства 15 необходимо переключить, т.е. не вычитающий вход подать напряжение от первого частотомера 12, на суммирующий — от датчика 9 частоты вращения. Второй частотомер 13 и четвертое дополнительное суммирующее устройство 18 образуют контур обратной связи: напряжение на выходе четвертого дополнительного суммирующего устройства 18, управляющее дополнительным преобразователем 8, пропорционально разности заданного значения частоты f, определяемого выражениями (9,10) и ее фактического зна- 25 чения, изм"ряемого вторым частотомером 13. При выполнении условий (9, 10) частота ЭДС, наводимой полем ротора нагружающей ..:яшины 4 в обмотке ее статора, будет б близка к частоте сети 5 и становитсH возможной синхронизация машины с сетью 5. Синхронизацию машины 4 и включение ее на параллельную работу с сетью 5 осуществляют при помощи блока .7 синхронизации, включаю35 щего в себя стандартный комплект аппаратуры для синхронизации. Нагружающий момент задается выходным напряжением блока 11 задания мо40 мента, при этом выходное напряжение основного суммирующего устройства 14 пропорционально разности заданного М 3 и действительного M S моментов (последний измеряется датчиком 3 момента) U Ä = К, (М вЂ” Мя) = Ки Ь М (11) Выходное напряжение третьего дополнительного суммирующего устройства 17 при этом будет U1ь+ Ui = К ь4п + К Ь М (12) 11 16 1Ф Под действием возросшего U, возрастают частота f преобразователя 6 и частота вращения магнитного поля приводного двигателя 1, а так как частота вращения его ротора, задаваемая нагружающей машиной 4, неизменная,возрастает скольжение S приводного двигателя 1 и в соответствии с (6) его момент М,. Это вызывает увеличение угла 8 нагрузочной машины 4, увеличение мощности, отдаваемой ею в сеть, и ее тормозного моменМ Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я Стенд для испытания механических передач, содержащий приводной асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, связываюший его с сетью переменного тока преобразователь частоты, нагружающую асинхронную машину с фазньй ротором, предназначенный для кинематического соединения с ведомым валом испытуемой передачи датчик момента, подключенное к последнему первым входом суммирующее устройство и связанный с его вторым входом блок задания момента, о т л н ч а ю щ и .. с я тем, ч"..>, с цельн снижения ме аллоемко" i н г нсргоемкости, он снабжен б.: ком синхрониэяции, связывающим сез ь переменного тока с обмоткой статора нагружающей машины, кинематически соединенным с валом последней датчиком частоты вращения, дополнительным преобразователем частоты, связывающим сеть переменного тока с. обмоткой ротора нагружающей машины, частотомерами, первый из которых подключен к сети переменного тока, второй — к обмотке ротора нагружающей машины, блоком задания частоты вращения и четырьмя дополнительными суммирующими устройствами, входы первого из которых подключены к первому частотомеру и датчику частоты вращения, входы второго — к последнему и блоку заданйя частоты вращения, входы третьего— к выходам основного и второго дополннтельного суммирующих устройств, входы четвертого — к выходу первого дополнительного суммирующего устройства и к второму частотомеру, выходы третьего и четвертого дополнительных суммирующих устройств подключены соответственно к основному и дополнительному преобразователям частоты, а приводной двигатель и нагружающая машина предназначены для кинематического соединения с валами испытуемой передачи.
