SU790091A1 - Устройство дл испытани механической трансмиссии - Google Patents

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам регулирования электроприводов, и может быть использовано на стендах для испытания редукторов, дизелей, трансмиссий вертолетов, в которых имеются длинные валы.

возбуждения указанных электрических машин, и систему регулирования момента нагрузки, включающую датчик упругого момента, датчик тока, включенный между электрическими машинами, и датчик тока возбуждения электрических машин, и последовательно соединенные программное

При проектировании систем электроприводов стендов обычно упругостью механической передачи пренебрегают, что _f приводит при работе системы вследствие появления крутильных колебаний либо к поломке испытываемой механической передачи, либо к необходимости значительного снижения быстродействия системы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для испытания механической трансмиссии, содержащее две электрические машины, связанные между собой электрически, а механически - через указанную трансмиссию, возбудитель, подключенный к последовательно соединенным обмоткам устройство, задатчик интенсивности, регуляторы момента, тока и тока возбуждения электрических машин £1J.

Однако влияние упругости испытуемой трансмиссии особенно возрастает в системах взаимной нагрузки синхронных машин, что не позволяет использовать их в известном устройстве для испытания механической трансмиссии.

В то же время необходимость в использовании синхронных машин в испытательных стендах непрерывно возрастает. Это объясняется тем, что возрастает мощность передаваемая через механические передачи, такие как, например, хвостовая трансмиссия вертолета, при увеличении грузоподъемности вертолетов. Синхронные же машины по .сравнению с’ машинами постоянного тока обладают большими предельными мощностями и имеют более высокие частоты вращения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей известного устройства.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для испытания механической трансмиссии электрические машины выполнены синхронными, а на их общий вал установлена дополнительная электрическая машина с регулируемым источником напряжения и системой регулирования частоты вращения, включающей датчики частоты вращения и тока двигателя , задатчик интенсивности'и регуляторы частоты вращения и тока, причем задатчик интенсивности системы регулирования частоты вращения подключен к одному из выходов программного устройства, а также тем, что вводится узел демпфирования колебаний, включающий последовательно соединенные блок полосового фильтра, блок диф- ₂ фернцирования, блок регулируемого запаздывания и блок регулируемой амплитуды, причем вход узла коррекции подключен к датчику упругого момента, а выход узла коррекции - ко входу регулятора тока дополнительной электрической машины, а еще и тем, что выход узла коррекции подключен ко входу регуля — тора тока возбуждения синхронной машины.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Синхронный генератор 1 и синхронный двигатель 2 соединены между собой механически через испытуемую механическую 4 передачу 3 с датчиком 4 упругого момента, при этом двигатель 2 жестко механически связан с электрической машиной 5; например, постоянного тока. Кроме того, обмотки статоров генератора 1 4 и двигателя 2 соединены электрически через контактное устройство 6 разрыва цепи. Статический возбудитель 7 синхронных машин подключен своим выходом к цепи из двух последовательно соеди- j ненных обмоток возбуждения синхронных машин. Нерегулируемый статический возбудитель 8 двигателя 5 постоянного тока подключен к обмотке возбуждения двигателя 5 постоянного тока. Источник 9 _s регулируемого напряжения подключен к якорю двигателя 5. Выход датчика 10 угловой скорости двигателя 5 связан с входом регулятора 11 угловой скорое ти двигателя !*>. Датчик- 12 тока двигателя 5 связан своим выходом со входом регулятора 13 тока двигателя 5. Причем вход регулятора 11 угловой скорости связан с выходом задатчика 14 интенсивности, а выход — со входом регулятора 13 тока двигателя 5. Выход регулятора 13 тока двигателя 5 связан со входом источника 9 регулируемого на) пряжения. Датчик 15 тока возбуждения синхронной машины связан со входом регулятора 16 тока возбуждения синхронных машин, а датчик 17 тока синхронных машин 1 и 2 соединен со входом регу- > ляторй18 тока синхронных машин, причем выход регулятора 18 тока связан со входом регулятора 16 тока возбуждения машин 1 и 2. Вход регулятора 19 ' момента нагрузки испытуемой механичес) кой передачи подключен к выходу датчика 4 упругого момента и к выходу задатчика 20 интенсивности , который своим входом связан с выходом программного устройства 21, которое связано со вхо- > дом задатчика 14 интенсивности. Выход датчика 4 упругого момента через последовательно соединенные блоки полосового фильтра 22, дифференцирования 23, регулируемого запаздывания 24 и j регулируемой амплитуды 25 связан со входами регулятора 13 тока двигателя 5 и регулятора 11 угловой скорости.

До начала работы стенда синхронный генератор и синхронный двигатель расί фазируются между собой таким образом, что угол составляет примерно 90 электрических градусов. Для этого с помощью контактного устройства разрыва цели предварительно разрывается электричес) кая цепь статоров, механически связанных ' через передачу синхронных машин. Затем с помощью двухлучевого осциллографа, подключаемого одновременно к обмоткам статора каждой машины, при по5 данном возбуждении машин и при постоянной частоте вращения их роторов определяется их угол расфазировки. Затем машины останавливаются и их роторы смещаются друг относительно друга на _а необходимый угол, и в этом положении закрепляются. Затем опять проверяется полученный угол расфазировки. Если угол соответствует 90 эл.град., то машины оставляются в таком положении для работы стенда. Если угол отличается от требуемого, го расфазировка продолжается по вышеизложенному методу.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от программного устройства поступает через задатчик 14 интенсивности на вход регулятора 11 скорости двигателя 5 постоянного тока, далее сигнал проходит через регулятор 13 тока ₅ и на выходе регулируемого источника 9 начинает возрастать напряжение, вследствие чего двигатель 5 постоянного тока начинает разгоняться, пока не достигает заданного значения угловой скорости.ю Разгон проходит под контролем величины тока двигателя 5. При этом приводятся во вращение роторы синхронных машин 2 и 1 и связывающая их механически передача 3. После достижения заданной 1S угловой скорости механической передачи в соответствии с . заданной программой начинают загружаться машины 1 и 2. Для этого сигнал от программного устройства 21 через задатчик 20 интен- 20 сивности поступает на регулятор 19 момента нагрузки механической передачи 3, регулятор 18 и регулятор 16 тока возбуждения синхронных машин 1 и 2. На выходе статического возбу- 25 дителя 7 появляется напряжение, а в цепи обмоток возбуждения синхронных машин появляется ток.

Вследствие этого синхронный генератор 1 начинает вырабатывать электри- зо ческую энергию, которая по электрической цепи с датчиком 17 тока и контактным устройством 6 поступает в статор синхронного двигателя 2, а затем в виде механической энергии через передачу 3 ₃₅ снова перадается генератору 1. Так работают машины 1 и 2 в схеме взаимной нагрузки. Двигатель 5 постоянного тока со своей системой регулирования обеспечивает стабилизацию заданной скорости, щ а также компенсирует электрические и механические потери синхронных машин'. Мощность двигателя 5 обычно не превышает 10% мощности синхронного генератора 1 или двигателя 2. Стабилизация 45 тока и тока возбуждения синхронных машин, а также момента нагрузки обеспечиваются с помощью введения соответствующих отрицательных обратных связей от датчиков тока 17, тока возбуждения 50 15 и упругого момента 4.

При резких изменениях задания угло• вой скорости двигателя 5 или момента нагрузки и в передаче 3 в системе воз- ₅₅ никают колебания. При возникновении коколебаний'в работающем стенде наличие жесткой отрицательной обратной связи ' что упругому моменту создает сигнал, ко торый демпфирует колебания. Одновременно с этим по цепи датчик 4 упругого момента, блоки полосового фильтра 22, дифференцирования 23, регулируемого запаздывания 24 и регулируемой амплитуды 22, входы регулятора 13 тока двигателя постоянного тока и регулятора 16 тока возбуждения синхронных машин проходит сигнал коррекции, создающий в машинах 1 и 2 и в двигателе 5 составляющие моментов в противофазе с переменной составляющей упругого момента, способствующий демпфированию колебаний в электроприводе.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает устойчивую работу синхронных машин при их взаимной нагрузке во всем диапазоне требуемого нагружения механической передачи без снижения заданного быстродействия .системы, что позволяет про'•вести весь цикл испытаний механической передачи с требуемым быстродействием изменения частоты вращения ее и момента нагрузки.

Claims (3)

1. машины по .сравнению с-маигинами посто нного гока обладают большими предельными мощносгш-ли и имеют более высокие частоты вращени . Цель изобретени  - расширение функциональных Еюзможностей известного усг ройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  испытани  механической трансмиссии электрические машины выполнены синхроннь ми, а на их общий вал установлеиа дополнительна  электрическа  машина с регулируемым источником напр жени  и системой регулировани  частоты вращени , включающей датчики частоты вращени  и тока двигател  , оадатчик интенсив ностии регул торы частоты вращени  и тока, причем задатчик интенсивности системы регулировани  частоты вращени  подключен к одному из выходов прог раммного устройства, а также тем, что вводитс  узел демпфировани  колебаний, включающий последовательно соединенные блок полосового фильтра, блок диффернцировани , блок регулируемого запаздывани  и блок регулируемой амплитуды , причем вход узла коррекции подключен к датчику упругого момента, а выход узла коррекции - ко входу регул  тора тока дополнительной электрической машины, а еще и том, что выход узла коррекции подключен ко входу регул  - тора тока возбуждени  синхронной ма ,шины. На чертеже изображена функциональна схема предлагаемого устройства. Синхронный генератор I и синхронный двигатель 2 соединены мемаду собой ме .ханически через испытуемую механическ передачу v3 с дагчиком 4 упругого момента , при этом двигатель 2 жестко механически св зан с электрической мащи- ной 5; например, -посто нного тока. Кроме того, обмотки статоров генератора 1 и двигател  2 соединены электрически через контактное устройство 6 разрыва цепи. Статический возбудитель 7 синхронных мащин подключен своим выходом к цепи из двух последовательно соединенных обмоток возбуждени  синхронных мащин. Нерегулируемый статический воз будитель 8 двигател  5 посто нного ток Подключен к обмотке возбуждени  двигател  5 посто нного тока. Источник 9 регу.шфуемог6 напр жени  подключен к  корю двигател  5. Выход датчика Ю угловой ско хх:ти двигател  5 св зан с входом регул тора 11 )й скорое ти двигател  Л. Д;1тч)1к- 12 тока двигател  5 св зан срюим вглходом со входом регул тора 13 тока двигател  5. Причем вход регул тора 11. тловой скорости св зан с выходом задатчика 14 интенсивности , а - со входом регул тора 13 тока двигател  5. Выход регул тора 13 тока двигател  5 св зан со входом источника 9 регулируемого напр жени . Датчик 15 тока гюзбуждени  синхронной машины св зан со входом регул тора 16 тока возбуждени  синхронных машин, а датчик 17 тока синхронных машин 1 и 2 соединен со входом регул торй18 тока синхронных маишн, причем выход регул тора 18 тока св зан со входом регул тора 16 тока возбуждени  машин 1 и 2. Вход регул тора 19 момента нагрузки испытуемой механической передачи подключен к датчика 4 упругого момента и к выходу задатчика 20 интенсивности, который своим входом св зан с выходом программного устройства 21, которое св зано со входом задатчика 14 интенсивности. Выход датчика 4 упругого момента через последовательно соединенные блоки полосового фильтра 22, дифференцировани  23, peryJUipyeMoro запаздывани  24 и регулируемой амплитуды 25 св зан со входами регул тора 13 тока двигател  5 и регул тора II угловой скорости. До начала работы стенда синхронный генератор и синхронный двигатель расфазируютс  между собой таким образом, что угол составл ет примерно 9О электрических градусов. Дл  этого с помощью контактного устройства разрыва цепи предварительно разрываетс  электрическа  цепь статоров, механически св занных через передачу синхронных машин. Затем с помощью двухлучевого осшшлографа , подключаемого одновременно к обмоткам статора каждой машины, при поданном возбуждении маишн и при посто нной частоте вращени  их роторов определ етс  их угол расфазировки. Затем машины останавливаютс  и их роторы смещаютс  друг относительно друга на необходимый угол, и в этом положении закрепл ютс . Затем оп ть провер етс  полученный угол расфазировки. Если угол соответствует 90 эл.град., то мащины оставл ютс  в таком положенш дл  работы стенда. Если угол отличаетс  от требуемого, го расфазировка продолжаетс  по вышеизложенному методу. Устройство работает следующим образом . Сигнал от программного устройства 21 поступает через залатчик 14 интенсивности на вход регул тора 11 скорости двигател  5 посто нного тока, далее сигнал проходит через регул тор 13 ток и на выходе регулируемого источника 9 начинает возрастать напр жение, вследствие чего двигатель 5 посто нного тока начинает разгон тьс , пока не -достигает заданного значени  угловой скорост Разгон проходит под контролем величины тока двигател  5. При этом привод т с  во вращение роторы синхро1шых маши 2 и I и св зывающа  их механически передача 3. После достижени  заданной угловой скорости механической передачи в соответствии с , заданной программой начинают загружатьс  машины I и 2. Дл  этого сигнал от программного устройства 21 через задатчик 2О интенсивности поступает на регул тор 19 момента нагрузю механической передачи 3, регул тор 18 и регул тор 16 тока возбуждени  синхронных машин I и 2. На выходе статического возбудител  7 по вл етс  напр жение, а в цепи обмоток возбуждени  синхронных машин по вл етс  ток. Вследствие этого синхронный генератор I начинает вырабатывать электрическую энергию, котора  по электрической цепи с датчиком 17 тока и контактным устройством 6 поступает в статор синхронного двигател  2, а затем в виде механической энергии через передачу 3 снова перадаетс  генератору I. Так работают машины I и 2 в схеме взаимной нагрузки. Двигатель 5 посто нного тока со своей системой регулировани  обеспечивает стабилизацию заданной скорости, а также компенсирует электрические и механические потери синхронных машин. Мощность двигател  5 обычно не превышает 10% мощности синхронного генератора I или двигател  2. Стабилизаци  тока и тока возбуждени  синхронных машин , а также момента нагрузки обеспечиваютс  с помощью введени  соответствующих отрицательных обратных св зей от датчиков тока 17, тока возбуждени  15 и упругого момента 4. При резких изменени х задани  угло . вой скорости двигател  5 или момента нагрузки и Б передаче 3 в системе воз никают колебани . При возникновении ко колебанийв работающем стенде наличие жесткой отрицательной обратной св зи по ynpyroNty NfoMeHTy создает сигнал, ко торый демпфирует колебани . Одновременно с этим по цепи датчик 4 упр того момента, блоки полосового фильтра 22, дифференцировани  23, регулируемого запаздывани  24 и регулируемой амплитуды 22, входы регул тора 13 тока двигател  посто нного тока и регул тора 16 тока возбуждени  синхронцых машин проходит сигнал коррекции, создающий в машинах I и 2 и в двигателе 5 составл ющие моментов в противофазе с переменной составл ющей упругого момента , способствующий демпфирюванию колебаний в электроприводе. Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает устойчивую работу синхронных машин при их взаимной нагрузке во всем диапазоне требуемого нагружени  механической передачи без снижени  заданного быстродействи , .системы, что позвол ет провести весь цикл испытаний механической передачи с требуемым быстродействием изменени  частоты вращени  ее и момента нагрузки. Формула изобретени  I. Устройство дл  испытани  механической трансмиссии, содержащее две электрические машины, св занные между собой электрически, а механичкски - через указанную трансмиссию, возбудитель подключенный к последовательно соединенным обмоткам возбуждени  указанных электрических машин, и систему регулировани  момента нагрузки, включаю«г щую датчик упругого момента, датчик тока, вштюченный между электрическими машинами, и датчик тока возбуждени  электрических машин, и последовательно соединенные : программное устройство задатчик интенсивности, регул торы момента , тока и токавозбуждени  электрических машин, о т л и ч а ющ е е с   тем, что, с целью расш}фени  функциональных возможностей, электрические машины вь;полНены синхронными, а на их общий вал установлена дополнительна  электрическа  машина с регулируемым источником напр жени  и системой регулировани  частоты вращени , включающей датчики частоты вращени  и тока двигател , задатчик интенсивности и регул торы частоты вращени  и тока,причем задатчик интенсивности систек1Ы регулировани  частоты вращени 

   подключен к одному из выходов программного устройства.
2. 2. Устройство по п. 1,отлича ющ е е с   тем, что в него дополнительно введен узел демпфировани  колебаний, включающий последовательно соединенные блок полосового фильтра, блок дифференцировани , блок регулируемого запаздывани  и блок регулир; емой амплитуды, причем вход узла коррекции подключен к датчику утфугого момента, а выход узла коррекции - хо входу регул тора тока дополнительной электрической машины .
3. 3. Устройство по пп. 1 н 2, о т личающеес  том, что выход узла коррекции подключен ко входу регул тора тока возбуждени  слнхронн.гх маишн.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   I. Борцов Ю. А. и др. Система управлени  нагрузкой испытатель юго стенда трансмиссией вертолетов. - В сб. Электропривод , М., 1976, № 2 (-46), с 1820 .