Стенд для испытания передач

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) ( ы Ь 01 И 13/О САНИЕ И ТЕНИЯ яэыва кото о основн а обмоткгенератора таянного ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(72) И,А.Боровиков, Г.М.Иванов, 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 У 538266, кл. б 01 М 13/02, 1975.2, Авторское свидетельство СССР В 790091, кл. Н 02 Р 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, последовательноподключенные к нему сравнивающееустройство, регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройствофильтр и источник постоянного тока,отличающийся 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 снабженпоследовательно связывающими роторсо статором асинхронного двигателянеуправляемым трехфаэным выпрямителеи ведомым сетью инвертором, соединенным с выходом регулятора момента,и согласующим усилителем, входящим в систему управления и с датчик момента с дополни сравнивающим устройством соединено через фильтр с сравнивающим устройством возбуждения синхронного одключена к источникуока,109 б 516 2 Недостаток известного стенда за ключается 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 разным ротором, статор которого соединен с якорем синхронного генерато" ра, стенд снабжен последовательно связывающими ротор со статором асинхронного двигателя неуправляемым трехфазным выпрямителем и ведомьм сетью инвертором, соединенньи 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 подклочена к источнику постоянного тока,с приводного двигателя используется синхронный электродвигатель, Фильтр связан с датчиком момента, а обмотка55 возбуждения тормозного синхронного генератора подключена к системе управления 23 На чертеже изображена общая схема стенда для испытания передач,1Изобретение 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, 1 ОИзвестен 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 дополнительной1 3. 25Недостаток такого стенда заключается 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 изобретению35 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 испытуемой передачи, механически связанный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель, систему удавления, включающую предназначенный для установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство5 О регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и ис точник постоянного тока. В качестве3 1096Стенд 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 25 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 Ц 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 пода 30 ется задание по скорости Ос. 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 при 40 водного двигателя 1 состоит из сравнивающего устройства 11, на первый вход которого подается задание по моменту О , второй вход соединен с выходом устанавливаемого на валу испытуемой передачи 3 датчика 12 мо. 45 мента, а выход связан с входом регулятора 13 момента, выход последнего соединен с входом управления инвертором 5, Для обеспечения эффективного демпфирования колебаний первыи вход дополнительного сравнивающего устройства 14 соединен с выходом регулятора 13 момента, второй вход устройства 14 связан с выходом согласующего усилителя 15, вход которого соединен 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 0 , задания момента нагрузки на первом входе сравнивающего устройства 11 должен равняться нулю, а на выходе регулятора 13 момента будет такое напряжениеО , 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 Оз, 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 О 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 меха 109655ническую мощность Р с ведомогоМРхвала испытуемой передачи 3, преобразует ее в электрическую мощность Рз и отдает ее в цепь соратора приводного асинхронного двигателя 1.5 Мощность ЬРпо 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 устройст ва 14 формируется корректирующий сигнал, в первый момент повторяющий выходной сигнал О , регулятора 13 момента, соответствующий напряжению, а в дальнейшем изменяющийся в зави О 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 ройства 11 как сигнал главной обратной связи. Выходной сигнал дополнительного сравнивающего устройства 14 преобразуется фильтром 16 и подается на третий вход сравнивающего устрой- ЗО ства 11, Совместное действие задающего сигнала Она 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 Оуправления 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 - Ъется практически равным сигналу Оря 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 ,подбираются 1 так, 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 1 5 =1где 1 - передаточное число испытуемой передачи 3, как отношение скоростей ее ведущегои ведомого валов;о- - отношение числа пар полюсовсинхронного генератора 2 иасинхронного двигателя 1;Б - скольжение с которым работает асинхронный двигатель 1, Величина Б 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.1(Т) 6 51 Гу имокос орректо Подписнота СССР аз 3 11303Филиа Редактор Р.ТТицика Техред Т.Фанта 5/30 Тираж ВШТИТПТ Государ по делам 5, Москва, Жл ТТТЧТ Патент823 ственного коми иаобретений и 35, Раушская н г.ужгород, у