Способ регулирования частоты вращения электропривода с дифференциальным редуктором Советский патент 1988 года по МПК H02P7/753 

СЛ С

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для запуска авиадвигателей. Целью изобретения является уменьшение энергетических затрат путем снижения мощности, требуемой для регулирования. Способ регулирования состоит в том, что частоту регулирования выходного вала 2 дифференциального редуктора 1 ре- 1гулируют, изменяя частоту вращения первого входного вала 4 дифференциального редуктора 1 в фиксированных диапазонах частот вращения, поддерживая в каждом диапазоне регулирования постоянной частоту вращения второго входного вала 6 дифференциального редуктора 1. 2 ил. S

СО

/

(ftue.-f

114

Изобретение относится к электротехнике, а именно к приводным устройствам с дифференциальным редуктором, и может быть использовано, например, в авиации при запуске авиадвигателей (область применения предлагаемого способа ограничена нагрузками, имеющими существенный момент инерции).

Цель изобретения - уменьп1ение энергетических затрат пут ем снижения мощности, требуемой для регулирования ,

На фиг.1 представлен электропривод с дифференциальным редуктором для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - диаграммы изб генения частот вращения от времени (п, п, п частоты вращения первого входного, вто-« рого и выходного валов дифференци- ального редуктора соответственно).

Электропривод содержит дифференциальный редуктор 1, выходной вал 2 которого подсоединен к валу силовой установки 3 (турбине авиадвигателя), первый входной вал 4 подсоединен к ротору первой синхронной электрической машины 5 с возбуждением от постоянных магнитов, второй входной, вал 6 через тормозное устройство 7 подсо- единен к ротору второй синхронной электрической машины 8, содержащей синхронный подвозбудитель 9 с возбуждением от постоянных магнитов, регулятор 10 возбуждения, статический преобразователь 11 частоты например, циклоконвертор), подключенньй одними зажимами к якорной обмотке первой синхронной электрической машины, а другими - через ключи 1 2 и 13 к источнику 14 трехфазного переменного напряжения и якорной обмотке синхронного подвозбу- дителя соответственно, .якорная обмотка второй синхронной электрической машины через ключ 15 также подсоеди- йена к источнику трехфазного переменного напряжения, при этом подвозбудитель 9 имеет в два раза большее число пар полюсов по сравнению со второй синхронной электрической маши- ной 8,

Способ регулирования частоты вращения осуществляют следующим образом

Б начальный момент времени включается тормозное устройство 7, кото- рое .затормаживает второй входной вал 6, т.е. частота вращения второго входного вала 6 устанавливается равной нулю. Ключи 13 и 15 разомкнуты, ключ

152

12 замкнут. При заторможенном вале 6 статический преобразователь 11 частоты, питающийся от источника 14 трехфазного переменного напряжения 1ч, с помощью первой синхронной электрической машины 5 изменяет частоту вращения первого входного вала 4 до частоты вращения 1/2 п , При этом частота вращения выходного вала 2 достигает значения, равного 1/4 ,, (), При достижении выходным валом 2 указанной частоты (t, фиг,3) тормозное устройство 7 отключается (растормаживается второй входной вал 6), затем с помощью статического преобра- зователя 11 частоты и первой электрической машины 5 изменяют частоту вращения первого входного вала 4 до моменте, при котором частота вращения второго входного вала 6 равна п (N 1, , ), При этом (интервал времени t - t) выходной ва,л 2 под действием сил сопротивления авиадвигателя 3 незначительно снижает свою частоту вращения п, а первый входной вал 4 приобретает частоту вращения, близкую к величине 1/2

iMQKC

При частоте вращения второго входного вала, равной п , частота выходного напряжения возбудителя 9 равна частоте напряжения источника 14 трехфазного переменного напряжения. После синхронизации указанных частот замыкается ключ 13, а статический преобразователь 11 частоты с помощью первой электрической мащины 5 раскрут ивает выходной вал 2 до частоты вращения, равной 3/4 змакс тервал времени tj- t). В данном диапазоне работы частота вращения второго входного вала 6 остается постоянной и равной п , а первый входной вал 4 в конце рассматриваемого диапазона работы (время t) приобретает частоту вращения, равную 1/2пзддо1кс размыкается контактор 13 и тем самым снимается вращающий момент с второго входного вала 6,

Статический преобразователь 11 частоты с помощью первой электрической машины 5 раскручивает второй входной вал 6 до частоты вращения 2п, и после синхронизации выходного напряжения второй электрической мащины 8 с напряжением трехфазного источника 14 переменного напряжения замыкается ключ 15, Так как вторая

электрическая машина 8 имеет в два

раза меньшее число пар полюсов по сравнению с подвозбудителем 9, при частоте вращения входного вала 2п частота напряжения второй электри- ческой машины 8 равна частоте напря- жения источника 14, При постоянной частоте вращения второго входного вала 6 с помощью статического преобра- зователя 11 частоты и первой электрической машины 5 производится раскручивание выходного вала 2, а следовательно, и турбина авиадвигателя, до максимальной часто,ты вращения (номинальной), соответствующей оборотам малого газа авиадвигателя.

Предлагаемое устройство после элетрозапуска авиадвигателя обеспечивает генерирование электроэнергии пе- ременного напряжения стабильной час тоты. При этом вторая электрическая мащина 8 работает в генераторном режиме, а частота вращения вала 6 стабилизируется за счет изменения момен та на валу 4 с помощью статического преобразователя 11 частоты и первой электрической машины 5 энергия, отдаваемая (или потребляемая) электрической первой машиной 5, может пере- даваться либо в сеть (тогда ключ 12 замкнут, а ключ 13 разомкнут), либо на вал 6 (тогда ключ 13 замкнут, а ключ 12 разомкнут).

В предлагаемом устройстве, реали- зующем способ, фиксация частоты вращения второго входного вала 6 достигается за счет использования двух электрических машин 8 и 9, установленных на одном валу и имеющих раз- ное число пар полюсов. Такой пример реализации рационален в случае использования рассмотренного устройства также, для генерирования напряжения стабильной частоты. В этом случа конструктивное .выполнение второй электрической машины 8 аналогично коструктивному выполнению авиационных

генераторов, В качестве электричес{

кой машины 8 можно использовать асйн хронную электрическзж) машину, а фик- сирова ть различные частоты вращения второго входного вала 6 можно за сче использования полюсопереключаемой якорной обмотки,

Способ позволяет существенно снизить мощность, необходимую на регулирование частоты вращения выходного вала, что позволяет снизить уставов15

ленную мощность регулируемого приводного устройства, имеющего всегда худшие массогабаритные показатели по сравнению с нерегулируемыми приводными устройствами, В примере реализации мощность необходимая для регулирования частоты вращения выходного вала (установленная мощность статического преобразователя частоты и первой электрической машины) при использовании предлагаемого способа в четыре раза меньше.

Формула изобретения

Способ регулирования частоты вращения электропривода с дифференциальным редуктором, при котором частоту вращения второго входного вала дифференциального редуктора поддерживают постоянной и, изменяя частоту вращения первого входного вала дифференциального редуктора, регулируют частоту вращения выходного вала дифференциального редуктора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат путем снижения мощности, требуемой для регулирования, в диапазоне частот вращения выходного вала от нуля до величины, равной п макс , частоту вращения второго входного вала устанавливают равной нулю, после чего второй входной вал растормаживают и изменяют частоту вращения первого входного в ала до момента, при котором частота вращения второго входного вала достигнет значения, равного N . К

щения второго входного вала на достигнутом уровне, изменением частоты вращения первого входного вала регулируют частоту вращения выходного вала до момента, при котором частота вращения выходного вала достигает

п, поддерживая частоту враУ МЯ КС

значения, равного

njjMoiKC

(N - i ),

2 2 после чего указанные операции повторяют до достижения частотой вращения выходного вала номинального значения, где К - число ступеней частот вращения выходного вала, на которых частота вращения поддерживается постоянной и не равной нулю; N - количество изменений частот вращения второго входного вала. При этом N К i - передаточное отношение между вторым вход51443115

ным и выходными валами дифференциаль- частота вращения выходного вала диф- ного редуктора; максимальная ференциального редуктора.

. 2