Стенд для испытания механических передач Советский патент 1985 года по МПК G01M13/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к испытательной технике, и может быть использовано в стендах для испытаний механически передач большой мощности, работающи при повышенных скоростях вращения. Известен стенд для испытания механической трансмиссии, содержащи кинематически связываемые с испытуемой трансмиссией приводную и нагру зочную синхронные машины, связанный с валом приводной машины вспомогательный двигатель постоянного тока, и систему управления нагрузкой и частотой вращения 1.1 j, Недостаток известного стенда заключается в том, что он не позволяет испытывать трансмиссии с разными и некратными значениями скоростей ведущего и ведомого валов, а также в его инерционности из-за управления нагружением по цепи возбуждения синхронной машины. Наиболее близким к изобретению по технической суищости и достигаемо му результату является стенд для испытания механических передач, содержащий кинематически соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фазным ротором и синхрон ную машину с управляемым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый инвертор, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй элементы сравнения, датчик и регулятор момента наг11уже- ния 2. Однако на данном стенде можно испытывать передачи только с ограниценным соотношением скоростей выходных валов из-за условия необходимост обеспечения двигательного режима асинхронного двигателя при работе с синхронным генератором по схеме взаимной нагрузки, т.е. ограниченную номенклатуру передач. Цель Изобретения - расширение номенклатуры испытуешгх передач. Указанная дель достигается тем, что стенд для испытания механических передач, содержащий кинематически соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фазным ротором и синхронную машину с управляемым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый инвертор, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй i элементы сравнения, датчик и регулятор момента нагружения, снабжен преобразователем частоты, силовым управляемым коммутатором, пороговым исполнительным элементом и програмным блоком, к первому выходу которого подключены преобразователь частоты и первый элемент сравнения, второй . вход последнего соединен с выходом датчика частоты, выход первого элемента сравнения связан с входом порогового исполнительного элемента, выход которого подключен к управляющему входу силового коммутатора, один полюс последнего связан с якорной обмоткой синхронной машины и входом датчика частоты, второй полюс соединен с вьгходом преобразователя частоты, который силовым входом подключен к питающей сети и статорной обмотке асинхронного двигателя, выход регулятора момента связан с управляющим входом зависимого инвертора, а вход регулятора момента соединен с выходом второго элемента сравнения, к двум входам которого подключены второй выход программного блока и датчик момента, .устанавливаемый на валу испытуемой передачи, третий выход программного блока связан с управляюг щнм входом статического возбудителя, силовой выход которого соединен с обмоткой возбуждения синхронной машины.. Кроме того, синхронная машина включает дополнительную обмотку возбуждения , перпендикулярную к основной, а стенд снабжен установленным в цепи постоянного тока асинхронно-вентильного каскада шунтом и подключенным к нему усилителем мощности, выход которого связан с дополнительной обмоткой возбуждения. На чертеже изображена принципиальная блок-схема стенда. Стенд содержит приводной асинхронный двигатель 1 с фазным ротором, синхронную машину 2, кинематически соединенную с асинхронньш двигателем } испытуемой механической передачей 3. Обмотка ротора асинхронного двигателя 1 соединена с выпрямителем 4, выход постоянного тока которого связан с силовым входом зависимого инвертора 5, который соединен с питающей сетью переменного тока и статор31ной обмоткой асинхронного двигателя 1,образуя тем самым схему асинхронно-вентильного каскада. Преобразователь 6 частоты силовым входом связан с питающей сетью. Синхронная машина 2,кроме основной (продольной) обмотки 7 возбуждения, содержит дополнительную (поперечную) обмотку 8 возбуждения, напряжение на которой регулируется в функции выпрямленного тока ротора асинхронного двигателя I снимаемого с шунта 9 в цепи выпрямленного тока ротора и подаваемого на управление согласующим усилителем 10 мощности, который и обеспечивает регулирование напряжения на обмотке 8 возбуждения. Статорная обмотка синхронной машины 2 соединена с одним полюсом силового управляемого коммутатора 11,другой полюс которого свя зан силовым выходом регулируемой частоты преобразователя 6 частоты. Система управления нагрузкой содержит датчик 12 момента нагружения, регулятор 13 момента нагружения и второй элемент 14 сравнения. Система управления разгоном стенда содержит датчик 15 частоты, соединенный со статорнрй обмоткой синхронной машины 2, первый элемент 16 сравнения и пороговый исполнительный элемент 17. Управление разгоном и нагружением стенда осуществляется от программног блока |8, от которого управляется и статический возбудитель 19, питающий основную обмотку 7 возбуждения синхронной машины 2. Стенд работает следующим образом. В исходном положении силовой управляемый коммутатор П разомкнут, напряжение питающей сети частоты f подано. Сигналом U первого выхода программного блока 18 устанавливаетс заданная частота f на выходе преобразователя 6 частоты. По сигналу Uj со второго -выхода программного блока 18, поступающему через регулятор 13 момента на управлякиций вход зависимого инвертора 5, уменьшается величина противо-ЭД€ последнего, в результате чего асинхронный двигател V разгоняется по схеме асинхронновентильного каскада. Одновременно по сигналу и, с третьего выхода програм много блока i8, поступающему на управлякшций вход статического возбудителя 19, подвозбуждается синхронная машина 2, которая через исгалтуемую 14 передачу 3 получает вращающий момент от асинхронно о двигателя 1. В результате этого на выходе синхронной машины 2 генерируется переменное напряжение частоты f, информация о которой снимается датчиком 15 частоты и поступает на один вход первого элемента 16 сравнения, на другой вход KOTOpdro подан сигнал U с первого выхода программного блока 18. При достижении шнимального, заранее задаваемого рассогласования на выходе первого элемента 16 сравнения срабатывает пороговый исполнительный элемент 17, выходным сигналом которого за1 кается силовой комь утатор .. I,i тем самым осуществляется синхронизация синхронной машины 2 с выходом преобразователя 6 частоты и ее перевод в режим синхронного двигателя, вращающего испытуемую передачу 3 с заданной частотой вращений. Процесс разгона заканчивается, и стенд подготовлен к отработке программы нагружения, которая выполняется по сигналу Uj, поступакицему со второго выхода программного блока 18 через второй элемент 14 сравнения и регулятор 13 момента на управдякнций вход зависимого инвертора 5. В результате этого асинхронный двигатель 1 создает дополнительный ускоряющий момент в направлении вращения испытуемой передачи 3, которьЕй передается синхронной машине 2. Так как последняя продолжает вращаться с прежней частотой вращения, определяемой частотой питания fJ с преобразователем частоты, то возникает тормозной момент, нагружа1« р1й передачу 3, KOTopbdi преобразуется синхронной мавшной 2 в электромагнитный и через замкнутый силовой коммутатор Т1 и преобразователь 6 частоты передается в статор асинхронного двигателя 1; тем самым, образуется замкнутый силовой контур из взаимонагружактщхся электрических машин, в котор ом может циркулировать мощность, значительно превышшздая мощность, потребляемую стендом из внешней сети переменного тока и используемую лишь для покрытия всех потерь в стенде, кроме потерь скольжения асинхронного двигателя, которые возмещаются щгй поновр зависимого инвертора 5. Сигнал, проворциоН Шь%)1Й созданной нагрузке, снимаетсй с дат чика 12 момента н сравнивается на втором элементе 14 сравнения с заданным сигналом и с программного блока 18. Рассогласование отрабатывается регулятором 13 момента. Дополнительная обмотка 8 возбуждения синхронной машины 2 обеспечивает демпфирование колебаний момента нагрузки передачи 3, свойственных синхронным машинам, работающим параллельно с сетью. Выбором параметров передаточной функции согласующе1151б го усилителя 10 обеспечивается эффективное подавление упомянутых колебаний и, следовательно, требуемое ускорение процесса нагружения испытуемой передачи 3. Предлагаемый стенд обеспечивает увеличение передаточного отношения испытуемых передач пропорционально отношению частот питающей сети и регулируемого, выхода преобразователя частоты и тем самым расширение номенклатуры испытуемых передач.

1. СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ, содержащий кинематически соединенные с испытуемой передачей асинхронный двигатель с фазным ротором и синхронную машину с управляемым статическим возбудителем, выпрямитель и зависимый инвертор, образующие с асинхронным двигателем асинхронно-вентильный каскад, датчик частоты вращения, первый и второй элементы сравнения, датчик и регулятор момента нагружения, отличающий с я тем, что, с целью расширения номенклатуры испытуемых передач, он снабжен преобразователем частоты,, силовым управляе1« 1м коммутатором, пороговым исполнительным элег ментом и программным блоком, к пер вому выходу которого подключены преобразователь частоты и первый элемент сравнения, второй вход последнего соединен с выходом датчика частоты, выход первого элемента сравнения связан с входом ,,порогового исполнительного элемента, выход которого подключён к управляющему входу силового коммутатора, один полюс последнего связан с якорной обмоткой синхронной машины и входом датчика частоты, второй полюс соединен с выходом преобразователя частоты, который силовым входом подключен к питающей сети и статорной обмотке асинхронного двигателя, выход регулятора момента связан с управляющим входом зависимо- го инвертора, а вход регулятора момента соединен с выходом вто(Л рого элемента сравнения, к двум входам которого подключены второй выход программного блока и датчик момента, устанавливаемый на валу испытуемой передачи, третий выход программного блока связан с управляющим входом статического возбудителя, силовой ел выход которого соединен с обмоткой Слд возбуждения синхронной 4aшйны. 2. Стенд по п. I, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что синхронная машина включает дополнительную обмотку возбуждения, перпендикулярную к основной, а стенд снабжен установленным в цепи постоянного тока асинхронно-вентильного каскада шунтом и подключенным к нему усилителем мощно- сти, выход которого связан с дополнительной обмоткой возбуждения.