Устройство оптимизации электропривода стенда для испытаний трансмиссий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 13/00 ГОСУД АРС ПО ИЗОБР ПРИ ГКНТ БРЕТЕ ЕПЬСТ 2(54) УСТРОЙСТВО ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕ 1(ТРПРИВОДА СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИИ ТРАНСНИССИИ рия ия.5.1 3 ь г. ЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ССР ОПИСАНИЕ А ВТОРСНОМУ СВИ(56) Азторское свидетельство СССРИ 1001400, кл. Н 02 Р 5/00, 1983,Бесекерский В.А., Попов Е.П. Тесистемы автоматического регулироваИ.; Наука, 1972, с. 735-738, рис.(57) Изобретениетехнике и можетоптимизации энермногоагрегатныхтока большой мощмеханических траретения - минимимощности электро относится к электро- быть использовано для гетических затрат стендов переменного ности для испытаний нсмиссий. Цель изобзация потребляемой привода стенда (повы196305 шение КПД) с одновременным обеспечением работоспособности устройства оптимизации, Это достигается тем, что визвестное устройство, содержащее стенд 5переменного тока, состоящий из взаимнонагруженных асинхронного двигателя 2 срегулятором момента 10, тормозногосинхронного генератора 3 с регуляторомтока возбуждения 11, а также приводноОго двигателя постоянного тока 5 с регулятором скорости 9, и включающеепоисковое устройство оптимизации с синхронным детектированием, добавлены однополярный сумматор 16, сумматор 17, 15блок ограничений 18 и блок 19 регулирования амплитуды поисковых колебаний. Изобретение относится к электротехнике и может быть использованодля оптимизации энергетических затратмногоагрегатных стендов переменного 25тока большой мощности для испытаниймеханических трансмиссий.Целью изобретения является минимизация потребляемой мощности стенда(повышение КПД) для испытаний транс-,миссий с нагрузочным устройством, вы-,полненным на основе встречно включен,ных мощных электрических машин переменного.тока в условиях ограниченного изменения тока возбуждения нагрузочного синхронного генератора,На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг. 2 - принципиальная схема реализации устройства (для простоты на 40ней не изображены агрегаты и блоки,относящиеся к самому испытательномустенду и имеющие типовую реализацию) .В соответствии с Функциональнойсхемой (фиг. 1) устройство оптимизации 45электропривода стенда для испытанийтрансмиссий содержит трансмиссию 1,нагрузочный асинхронный двигатель 2с фазным ротором, тормозной синхронный генератор 3, датчик 4 момента,приводной двигатель 5 постоянноготока, датчик 6 тока, датчик 7 скорости, задающий блок 8, регулятор 9скорости, регулятор 10 момента, регулятор 11 тока возбуждения синхронногогенератора, синхронный детектор 12,усилитель 13, интегратор 14, генератор 15 поисковых колебаний, однополярнь:й сумматор 16, сумматор 17,Интегратор 14 выполнен однополярным,а синхронный детектор выполнен наключах 20, 21, однополярных выпрямителях 22 и 23 и элементе сравнения 24с состветствующими связями, При этомвновь введенные блоки и связи обеспечивают минимизацию потребляемой мощности электропривода стенда с учетомограничения минимального и максимального значений тока возбуждения генератора, чем достигается цель изобретения, а блок регулирования амплитудыпоисковых колебаний стабилизируетскорость поиска при переходе системырегулирования момента на статическиехарактеристики разной крутизны. 2 ил,блок 18 ограничений, блок 19 регулирования амплитуды поисковых колебаний, первый 20 и второй 21 ключи,первый 22 и второй 23 выпрямители,элемент 24 сравнения, нагрузочный вал25, редуктор 26 и приводной вал 27.Устройство оптимизации электропривода стенда для испытаний трансмиссийработает следующим образом,Регуляторы скорости 9 электропривода и возбуждения 11 синхронногогенератора подключаются к сети (непоказана), От задающего блока подаются входные сигналы (уставки) снацалана вход регулятора 11 - соответствующий максимальному току возбужденияа затем на вход регулятора9 - соответствующий заданной величине -корости приводного двигателя 5.После установления тока возбужденияи разгона двигателя до установившейсяскорости на статоре синхронного генератора устанавливается напряжение,соответствующее установившимся токувозбуждения и скорости (цепи статоровзамкнуты). Затем с задающего блока 8подается установка на регулятор 10момента, выполненный по схеме асинхронно-вентильного электромашинногокаскада, и устанавливаются соответствующий нагрузочный момент и максимальный в этом режиме ток приводного двигателя, отвечающий наибольшим потерямстенда. Одновременно включается генератор 15 поисковых колебаний, которыйвырабатывает поисковые периодическиесигналы прямоугольной формы и расчетной амплитуды, малой по сравнению с5 -15 уровнем уставки блока 8 на 1 , и периодом, превышающим время установления всех переходных процессов в стенде. Поисковые сигналы через блок 19 регулирования амплитуды, который корректирует амплитуду сигнала в соответствии с величиной установившегося нагрузочного момента, и далее через однополярный сумматор 16 поступает на сумматор 17, накладываясь на постоянный сигнал уставки регулятора 11 и вызывая колебания тока возбуждения около у тановившегося значенияПоследние приводят к колебаниям нагрузочного момента и тока якоря приводного двигателя 5 (и колебаниям мощности потерь, пропорциональной току якоря при постоянной скорости двигателя 5), Сигналы поисковых колебаний с генератора 15 поступают на входы однополупериодных выпрямителей 22, 23 различных полярностей, которые управляют ключами 20,21, открывая их в противофазе, На вторые входы ключей подается сигнал с датчика тока якоря с переменной составляющей, определяемой поисковым сигналом, а на выходах ключей 20, 21 формируются сигналы, пропорциональные приращениям тока якоря (мощности потерь) от положительного (на выходе одного ключа) и от отрицательного (на выходе другого ключа) полупериодов поискового сигнала, На элементе 24 сравнения, оценивающем разность этих сигналов, появляется периодический сигнал, среднее (выпрямленное) значение которого либо равно нулю, либо не равно нулю и отрицательно или положительно. При этом равенство нулю означает равенство амплитуд положительной и отрицательной полуволн поисковых колебаний тока якоря (мощности потерь). Это указывает на то, что средняя точка колебаний соответствует минимуму статической зависимости тока якоря приводного двигателя от тока возбуждения синхронного генератора, Ненулевое среднее значение периодического выходного сигнала блока 24 того или иного знака соответствует нахождению средней точки поисковых колебаний. на лебой или правой ветвях статической зависимости. Не.улевое среднее значение сигнала элемента 24 сравнения через масштабирую-, щий усилитель 13 подается на вход интегратора 14 и, накапливаясь на его выходе, через блоки 16, 17 и 18 посту 96305 При достижении минимума среднее значение выходного сигнала =лемента 24 сравнения становится равным нулю, а величина выходного сигн 1 ла инте ратора 14 устанавливается п теянной, и изменение тока возбуждеииц, я знацит, и движение средней точки поисковых колебаний прекращается, и процесс минимизации заканчивается.Если минимум статической зависимости тока якоря соответствует значению тока возбуждения, меньшего минимально допустимой величины 1р, движение точки к минимуму, а значит, увеличение выходного сигнала интегратора заканчивается при достижении им максимального значения, определяемого уровнем ограницения интегратора. Причем значение ограничения выбрано таким, цто создавземая на выходе сумматора 17 разность между уставкой за" дающего блока, определяющей максимальный ток возбуждения 1и сигна-6 мскС ф лом ограничения интегратора соответствует минимальному значению токавозбуждения 35 4 О 45 50 55 5 10 15 20 25 30 пает на вход регулятора 11 тока возбуждения. При этом, как было указано,устройство выполнено так, что начинаетработу с максимального тока возбуждения, и средняя точка колебаний находится на правой ветви статической характеристики, а сигнал с выхода интегратора, поступающий через сумматор 16на ьход сумматора 17, выбран противоположным по знаку сигналу уставки,приходящему с задающего блока 8 насумматор 17. Поэтому в результатеначала поисковых колебаний накапливаемый на интеграторе сигнал приводитк уменьшению тока возбуждения и смеще"нию средней точки поисковых колебанийпо праной ветви статической характеристики потерь в нисходящем направлении к минимуму. При постоянной амплитуде поисковых колебаний скоростьнакопления величины выходного сигналаинтегратора определяется крутизной ста -тицеской характеристики и значениемкоэФфициента передачи масштабирующегоусилителя, выбираемого из условий устойчивости и достаточного быстродействия устройства оптимизации, особенно при приближении к минимуму, когдадвижение замедляется, так как средняятоцка поисковых колебаний переходитна уцастки меньшей крутизны.1596Таким образом, ограничение интегратора (снизу) обеспечивает остановку движения поиска на нисходящей ветви, не достигая минимума, если ток возбуждения понижается до предельно допустимого минимального значения. Выполнение интегратора 11 и сумматора 16 однополярными гарантирует постоянство знака тока возбуждения и сохранение постоянным направления нагруэочного момента стенда, Блок 19 регулиро" вания амплитуды поисковых колебаний вступает в работу при изменении уровня нагрузочного момента стенда, являюще гося его входным сигналом, Так как стенд переходит в другой режим работы, соответствующий статической характеристике с большей или меньшей крутизной и более или менее острым минимумом, 2 О то при этом блок 19 соответственно уменьшает или увеличивает амплитуду генератора поисковых колебаний, уменьшая или увеличивая скорость поискового движения, Блок 18 ограничения ограни чивает максимально допустимый ток возбуждения значением насыщения.Из приведенного описания работы устройства оптимизации видно, что вновь введенные блоки и связи всово; Зо купности с имеющимися обеспечивают минимизацию устройством потерь стенда (минимизацию потребляемой мощности электропривода) в условиях ограниченного изменения тока возбуждения, чем достигается цель изобрвтения. формула изобретерияУстройство оптимизации электропри вода стенда для испытаний трансмиссий, содержащее тормозной синхронный гене" ратор, вход которого соединен с выхо" дом регулятора возбуждения синхронного генератора, а выход соединен со входом датчика момента, механический выход которого через нагрузочный вал связан с входом редуктора, а электрический выход подключен к первому, входу регулятора момента, выход редуктора через приводной вал подключен к механическому выходу нагруэочного асинхронного двигателя с фаэным ротором, к первому электрическому входу которого подключен выход регулятора момента, а к второму входу подключен электрический выход тормозного синхронного генератора, вход нагрузочного асинхронного двигателя с фазным ротором подсоединен к первому механическому выходу приводного двигателя постоянного тока, второй механический выход которого соединен с входом датчика скорости, электрический вход приводного двигателя постоянного тока подключен к первому выходу датчика тока, второй выход которого соединен с вто.рым входом регулятора скорости и первым входом синхронного детектора, выход датчика скорости подключен к входу регулятора скорости, третий вход регулятора скорости соединен с первым выходом задающего блока, второй выход которого соединен с входом регулятора момента, выход генератора поисковых колебаний соединен с вторым входом синхронного детектора, выход которого через усилитель подключен к входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД стенда, в него дрполнительно введены блок регулирования амплитуды поисковых колебаний, однополярный сумматор, сумматор и блок ограничений, причем вход блока регулирования амплитуды поисковых колебаний соединен с выходом генератора поисковых колебаний1 второй его вход соединен с электрическим выходом датчика момента, а его выход - с первым входом однополярного сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход однополярного сумматора подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом задающего блока, выход сумматора соединен через блок ограничений с входом регулятора тока возбуждения синхронного генератора.1596305 Составитель В. Храмоктор И. Бандура Техред М.Ходачич тор А,Обруцар раж 666 дписное каз ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 11335, Иосква, Ж 35, Раушская наб., д 1/5