DD126067B1

DD126067B1 - Device for detecting the torsional vibration resistance of electrical machines

Info

Publication number: DD126067B1
Application number: DD19335176A
Authority: DD
Inventors: Guenter Gensch; Rainer Schwarz; Guenter Block
Original assignee: Guenter Gensch; Rainer Schwarz; Guenter Block
Priority date: 1976-06-14
Filing date: 1976-06-14
Publication date: 1980-11-26
Also published as: DD126067A1

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Nachweis der Drehschwingungsfestigkeit elektrischer Maschinen oder anderer Übertragungselemente, beispielsweise Kupplungen, Getriebe usw«, die Drehschwingungen vom Antrieb her ausgesetzt sind.The invention relates to a device for detecting the torsional vibration resistance of electrical machines or other transmission elements, such as clutches, gears, etc., which are subjected to torsional vibrations from the drive.

Characteristic of the known technical solutions

Nachweise dar Eignung von Konstruktionselementen und Maschinensystemen für durch die tatsächlichen Betriebsverhältnisse auftretenden Belastungen unterschiedlicher Art wurden vielfältig gefordert und erbracht. Die einer optimalen Auslegung zustrebende Leichtbauweise erfordert den Nachweis der Schwingungsfestigkeit. Elektrische Maschinen werden sowohl durch ebene _t über das Fundament oder die tragende Konstruktion auf die Maschine übertragene, oder durch z. B. Restunwucht oder magnetische Unsymmetrien in der Maschine selbst erregte Schwingungen, die auch durch Drehschwingungen vom angetriebenen Aggregat, z. B· Kompressor, vom Antriebsaggregat, z. B. Dieselmotor, oder durch periodisch gestellte Parameter oder leistungselektronische Schaltungen in derEvidence of the suitability of design elements and machine systems for loads occurring due to the actual operating conditions of different types has been demanded and provided in various ways. The aim of an optimal design lightweight construction requires the proof of vibration resistance. Electrical machines are transmitted to the machine either by plane _t over the foundation or the supporting structure, or by z. B. residual imbalance or magnetic imbalances in the machine itself excited vibrations, which are also due to torsional vibrations from the driven unit, z. B · Compressor, from the drive unit, eg. As diesel engine, or by periodically asked parameters or power electronic circuits in the

elektrischen Maschine selbst prregt, belastet.electrical machine itself prregt, loaded.

Hinreichend sind Anlagen bekannt, die ebene Schwingungen erzeugen und auf ein schwingungafähiges System übertragen, das den jeweiligen Prüfling aufnimmt·Sufficient facilities are known which generate even vibrations and transmit them to a vibration-capable system which accommodates the respective test object.

Unterschieden wird in Prüfverfahren mit gleitender oder fester Frequenz, die in den Bereichen 5 Hz bis 150 Hz und 10 Hs bis 2000 Hz je Einsatzgruppe gewählt wird· Als Schwingungserreger werden mechanische Systeme mit Kurbel- und Unwuchtprinzip und Generatoren mit sinusförmigem Ausgangssignal icit nnchgGSchaltütcm Verstärker und elektrodjniamischön Krafter« zeugern genutzt*A distinction is made between test methods with sliding or fixed frequency, which are selected in the ranges 5 Hz to 150 Hz and 10 Hs to 2000 Hz per application group. · The vibration exciters are crankshaft and unbalance mechanical systems and generators with sinusoidal output signal amplifiers and electrodynamic amplifiers Power generators used *

Diese Einrichtungen genügen den Prüfbedingungen für die Erzeugnisse der Leichtgeräteindustrie, für kleinp elektrische Maschinen und für einzelne Bauteile sov.-ie Baugruppen. Die Belastung durch ebene Schwingungen unter Betriebsbedingungen kann mit Hilfe dieser Einrichtungen hinreichend nachgebildet werdenThese devices meet the test conditions for the light equipment industry, for small electrical machines and for individual components as well as assemblies. The stress due to even vibrations under operating conditions can be sufficiently reproduced with the aid of these devices

Für größere Massen der Prüflinge ist аіезез Funktionsprinzip nur mit hohem ökonomischen Aufwand anwondbar» Die Lebencdauyr der Hinrichtungen ist gering. Die nachbildung der den Betriebsbedingungen entsprechenden Belastungen int begrenzt. For larger masses of test specimens it is only possible to apply the aï¿½sez functional principle with great economic effort. »The death penalty of executions is low. The replication of the operating conditions corresponding loads int limited.

Der Nachweis der Schwingungsfestigkeit der elektrischen IJascbinen und ihrer Bauteile bei Beanspruchung durch Drehschwingungen unter Berücksichtigung der Einwirkungsquelle und Verteilung der Beanspruchung auf einzelne Bauteile ist mit diesen Einrichtungen nicht zu erbringen.The proof of the vibration resistance of electrical IJascbinen and their components under load by torsional vibrations taking into account the source of action and distribution of stress on individual components can not be provided with these facilities.

Die Nachbildung der Belastung durch Winkelbeachleunigungen wird durch hohe Schaltzahlen im Leerlauf, Reversierbetrieb im Leerlauf, Laetauf- und Lastabschaltung vorgenommen. Diese Prüfbedingungen haben den Nachteil, daß sie die Beanspruchungen unter Nennbetriebsbedingungen übertreffen, abweichende thermische Verhältnisse in der Maschine herrschen, ein erheblicher Energieaufwand erforderlich ist und den Aussagen über die Featigkeitseigenschaften nur eine begrenzte Bewertung zu entnehmen ist*The simulation of the load due to angular acceleration is carried out by high numbers of operations in idle, reversing in idle, Laetauf- and load shutdown. These test conditions have the disadvantage that they exceed the stresses under rated operating conditions, differing thermal conditions prevail in the machine, a considerable expenditure of energy is required and the statements on the performance characteristics is only a limited assessment to take *

Die in Antriebssystemen auftretenden Frequenzen der Drehschwingungen sind daurit nicht erreichbar*The frequencies of the torsional vibrations occurring in drive systems are therefore not reachable *

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Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in einer Einrichtung, mit deren Hilfe die Erzeugung von Drehschwingungen in der elektrischen Maschine selbst unter Punktionsbedingungen möglich ist. Die erzeugten Schwingungen sollen weitgehendst regelbar sein und einen möglichst geringen Energieeinsatz benötigen.The object of the invention is a device by means of which the generation of torsional vibrations in the electric machine is possible even under puncture conditions. The vibrations generated should be largely controllable and require the least possible use of energy.

Features of the invention

Die Aufgabe, den Nachweis der Drehschwingungsfestigkeit elektrischer Maschinen zu erbringen, wird von einer Einrichtung gelöst, bei der die Drehschwingungen voneinander unabhängiger variabler Amplitude und Frequenz in einer Drehstrommaschine unter den den Nennbedingungen des Prüflings entsprechenden mechanischen und thermischen Belastungen durch zwei in Reihe mit der Primärwicklung der Drehstrommaschine geschaltete Dreiphasensysteme funktionell unabhängig voneinander stellbarer Amplitude und Frequenz, gesteuert durch ein Steuerteil und durch einen Pulssteller, welcher aus einem Steuerteil, einer Gleichrichterschaltung, Thyristoren und Widerständen besteht und in den Stromkreis der Wicklung des Schieifringläufers eingeordnet ist und durch ein ein Lastdrehmoment bildenden Bauelement, welches mit der Welle der Drehstrommaschine verbunden ist, erzeugt werden.The object of providing proof of the torsional vibration resistance of electrical machines is solved by a device in which the torsional vibrations of mutually independent variable amplitude and frequency in a three-phase machine under the mechanical and thermal loads corresponding to the nominal conditions of the test object by two in series with the primary winding Three-phase machine switched three-phase systems functionally independently adjustable amplitude and frequency, controlled by a control part and by a pulse controller, which consists of a control part, a rectifier circuit, thyristors and resistors and is arranged in the circuit of the winding of the Schieifringläufers and by a load torque-forming device, which is connected to the shaft of the three-phase machine can be generated.

Entsprechend einer AusführungsVariante werden die Drehschwingungen durch ein direkt an die Primärwicklung angeschlossene Reihenschaltung der zwei Dreiphasensysteme im Prüfling selbst erzeugt«According to an embodiment variant, the torsional vibrations are generated by a series connection of the two three-phase systems directly connected to the primary winding in the test object itself. «

Der in der läuferbezogenen Ausführung verwendete Pulssteller arbeitet erfindungsgemäß mit einem Tastverhältnis 0,5· In einer weiteren Prüfanordnung sind eine Drehstrommaschine und das das Lastdrehmoment bildende Element Prüflinge und sind Drehstrommaschinen aufeinander abgestimmter Drehzahl und Leistungg die durch ein Steuerteil angesteuert werden·In another test arrangement, a three-phase machine and the load torque-forming element are test objects and are three-phase machines of coordinated speed and power which are controlled by a control unit.

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embodiment

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben· Es zeigen:The invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment.

Pig· 1: ein Prinzipschaltbild mit zwei Dreiphasensystemen und einem SteuerteilPig · 1: a schematic diagram with two three-phase systems and one control section

Fig. 2 und 3: Variationen der Schaltung in Anwendung bei MaschinensätzenFigs. 2 and 3: Variations of the circuit used in machine sets

In Pig· 1 ist eine vereinfachte Schaltung dargestellt, in der der Prüfling 1 eine Drehstrошшавchine ist, die über eine Serienschaltung zweier Dreiphasensysteme 2; 3 gespeist wird, wobei im Steuerteil 4 die Frequenz- und Amplitudendifferenz so gestellt werden, daß die Frequenzdifferenz Δί der gewünschten Frequenz der Drehschwingungen und die Spannungsdifferenz ΔU deren geforderter Amplitude zugeordnet werden·In Pig · 1, a simplified circuit is shown, in which the test piece 1 is a Drehstrошшавchine, via a series circuit of two three-phase systems 2; 3 is fed, wherein in the control part 4, the frequency and amplitude difference are set so that the frequency difference .DELTA.ί the desired frequency of the torsional vibrations and the voltage difference .DELTA.U are assigned their required amplitude ·

Als Dreiphasensystem 2 kann ein Drehstrom-Synchron-Generator dienen, welcher von einem in der Drehzahl stellbaren Gleichstrommotor angetrieben und direkt oder mit Wachsehaltung eines Transformators eingesetzt wird· Der Motor-Generatorumformer kann durch leistungselektronische Stellglieder, wie Pulswechselrichter oder Drehstromthyristorsteller ersetzt werden· Das Dreiphasensystem 3 ist vorzugsweise ein Inselnetz, dessen Spannungsamplitude stellbar ist.As a three-phase system 2, a three-phase synchronous generator can be used, which is driven by a speed adjustable DC motor and used directly or with Wachsehaltung a transformer · The motor-generator converter can be replaced by power electronic actuators such as pulse inverters or Drehstromthyristorsteller · The three-phase system is preferably an island network whose voltage amplitude is adjustable.

In Fig· 2 wird aus einem Dreiphasensystem 11 stellbarer Spannungsamplitude, vorzugsweise ein Drehstrom-Asynchron-Motor mit Schleifringläufer 12 gespeist, der über eine drehsteife Kupplung mit dem Prüfling 13 verbunden i3t_o Die Läuferwicklung des Schleifringläufers arbeitet über eine Gleichrichterschaltung H auf die Pulsstelleranordnung 15, die die Widerstände 16 und 17 im Tastverhältnis 0,5 entsprechend der durch das Steuerteil 18 vorgegebenen Pulsfrequenz schaltet·In FIG · 2 11 Adjustable-voltage amplitude, preferably a three-phase asynchronous motor with slip 12 is fed from a three-phase system, which is connected via a rotatable coupling to the DUT 13 I3T _o The rotor winding of the slip ring rotor operates over a rectifier circuit H of the pulse plate assembly 15 which switches the resistors 16 and 17 in the pulse duty factor 0.5 according to the pulse frequency predetermined by the control part 18.

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In dieser Kombination stellt der Prüfling 13 das das Lastdrehmoment bildende Element für den Antriebsmotor 12 als Drehschwingun£scrreger dar.In this combination, the test piece 13 represents the load torque-forming element for the drive motor 12 as a torsional vibration.

Bei dieser Variante ist auch veranschaulicht, daß neben dem Prüfling 13 zugleich auch der Antriebsmotor 12 selbst ein Prüfling sein kann·In this variant, it is also illustrated that, in addition to the test specimen 13, the drive motor 12 itself can also be a specimen at the same time.

Die Fig. 3 stellt eine Anordnung dar, in der an das Dreiphasensystem 21 stellbarer Spannungsamplitude beispielsweise zwei Dreh« stroro-Acynchron-L'iotoren mit Schleifringläufern 22; 23 unterschiedlicher Polpaarzahl und starr gekuppelten Roteren als Prüflinge angeschlossen sind* Die Läuferv/icklungen arbeiten über Gleichrichterschaltungen 24 auf Pulsstelleranordnuügen 25 in an sich bekannter Schaltung, wobei dieee mit Hilfe des Stcuerteil3 28 die Widerstände 26 und 27 im Tastverhältnis 0,5 entsprechend der vorgegebenen Pulsfrequenz in Punktion bringen.FIG. 3 shows an arrangement in which, for example, two rotary stroro-acynchronous motors with slip-ring rotors 22; The rotor servings operate via rectifier circuits 24 on pulse controller assemblies 25 in a circuit known per se, the resistor 26 and 27 being operated in the pulse duty factor 0.5 with the aid of the stator section 28 puncture.

Claims

- «193351 claims for invention

1 # Apparatus for detecting the torsional vibration resistance of electrical machines and components, characterized in that the torsional vibrations of mutually independent variable amplitude and frequency in a three-phase machine under the mechanical and thermal loads corresponding to the conditions of the test specimen by two in series with the primary winding of the three-phase machine (1) switched three-phase systerae (2; 3) functionally independently adjustable amplitude and frequency, controlled by a control part (4) and by a pulse controller, v / elcher of a control part (18), a Gleiclirichterschaltung (14), thyristors (15) and resistors ( 16, 17) and is arranged in the circuit of the winding of the slip ring rotor (12) and by a load torque-forming component, which is connected to the shaft of the three-phase machine generated »

2. Device according to item 1, characterized in that the torsional vibrations in the test object itself are generated by the series connection of the two three-phase systems (2; 3) connected directly to the primary winding of the test object (1).

3. Device according to item 1, characterized in that the pulse controller operates with a duty cycle 0.5.

4 · Device according to items 1 and 3, characterized in that the three-phase machine (22) and the load torque-forming element (23) are three-phase machines matched speed and power per a DUT itself and are controlled by a control part (28).

Hlerzu ^ L-sides drawings