Демпфирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК H02P5/06 

10

С

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для демпфирования приводов с упругими связями. Целью изобретения является повышение надежности и экономичности. Демпфирующее устройство содержит две электрические машины 1 и 2, одна из которых связана с первичным двигателем 24, а другая с маховиком 23. В данном устройстве достигается эффективное демпфирование упругих колебаний за счет обмена мощностью колебания между маховиком 23, сетью 22 и системой первичный двигатель 24 - механизм 25. 1 ил

vj

Јь

|

00

о

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах с упругой механической связью между первичным двигателем и механизмом, например в гребных установках судов, приводах прокатных станов и подъемно-транспортного оборудования.

Известны механические демпферы крутильных колебаний, состоящие из корпуса и инерционной массы, связанные между собой жидкостным трением.

Недостатками данных устройств являются пониженная степень демпфирования, обусловленная тем, что жидкость имеет ограниченную вязкость, приводящая к снижению надежности привода, а также малая экономичность, связанная с тем, что энергия колебаний расходуется на нагрев демпфера.

Известно устройство для демпфирования механических колебаний электропривода, построенного по системе генератор-двигатель, состоящее из двух мощных электрических машин, обеспечивающих вращение привода, соединенных между собой якорными обмотками, в цепь которых включен датчик колебаний тока, соединенный с последовательной цепью, состоящий из фазовращателя и усилителя, выход которой подключен через возбудители к обмотке возбуждения генератора.

Недостатком этого устройства является то, что для демпфирования механических колебаний используются мощные электрические машины, обеспечивающие вращение механизма, что приводит к увеличению колебаний тока главной цепи, пониженной степени демпфирования механических колебаний из-за необходимости ограничения колебаний тока, что снижает надежность привода, а также пониженная экономичность, связанная с тем, что энергия колебаний расходуемся на нагрев электрических машин.

Известно устройство для демпфирования механических колебаний привода, содержащее датчик упругого момента с дифференциатором, подключенный к последовательной цепи, состоящей из регулируемых фазовращателя, выход которого соединен с системой регулирования тока возбуждения генератора, сочлененного с механизмом и соединенного с нагрузочным реостатом.

Недостатком известного устройства является пониженная степень демпфирования колебаний, обусловленная большой инерционностью процессов в обмотке возбуждения электрической машины, а также пониженная экономичность, связанная с

тем, что энергия колебаний расходуется в нагрузочном реостате.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что

в демпфирующее устройство, содержащее электрическую машину постоянного тока, сочлененную с двигателем или механизмом, обмотка возбуждения которой соединена

0 через датчик тока с выходом управляемого- возбудителя, силовой вход которого подключен к сети переменного тока, а управляющий - к выходу системы управления, вход которой соединен с выходом регулятора то5 ка, имеющим три входа, первый из которых подключен к выходу датчика тока, второй - к выходу последовательной цепи, состоящей из датчика колебаний, фазовращателя и согласующего усилителя, третий - к источ0 нику опорного напряжения, дополнительно введены вторая электрическая машина постоянного тока, сочлененная с маховиком, управляемый инвертор, инвертирующий усилитель, второй управляемый возбуди5 тель, вторые и третьи датчики тока, источники опорного напряжения, регуляторы тока и системы управления, причем якорные цепи электрических машин соединены между собой через второй датчик тока и силовой вход

0 инвертора, выход которого подключен к сети, а управляющий вход - к выходу второй системы управления, вход которой соединен с выходом второго регулятора тока первый вход которого подключен к выходу

5 согласующего усилителя, третий - к второму источнику опорного напряжения, а обмотка возбуждения второй электрической машины соединена через третий датчик тока с выходом второго управляемого возбудите0 ля, силовой вход которого подключен к сети переменного тока, а управляющий - к выходу третьей системы управления, вход которой соединен с выходом третьего регулятора, первый вход которого подклю5 чен к выходу третьего датчика тока, второй - к выходу третьего источника опорного напряжения, третий - к выходу инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя.

0 На чертеже представлена схема устройства.

Демпфирующее устройство содержит две электрические машины 1 и 2 постоянного тока, якорные цепи которых соединены

5 между собой через силовой вход управляемого инвертора 3. Обмотка возбуждения первой электрической машины 1 соединена через первый датчик 4 тока с выходом первого управляемого возбудителя 5, вход которого через первую систему 6 управления

подключен к выходу первого регулятора 7 тока, первый вход которого соединен с выходом первого датчика 4 тока, второй - с выходом последовательной цепи, состоящей из датчика 8 колебаний, фазовращателя 9 и согласующего усилителя 10, третий - с первым источником 11 опорного напряжения.

К управляющему входу инвертора 3 подключен через вторую систему 12 управления выход второго регулятора 13 тока, первый вход которого соединен с выходом второго датчика 14 тока, включенного в якорную цепь второй электрической машины 2, второй - с выходом согласующего усилителя 10, третий - с вторым источником 15 опорного напряжения.

Обмотка возбуждения второй электрической машины 2 подключена через третий датчик 16 тока к выходу второго управляемого возбудителя 17, вход которого через третью систему 18 управления соединен с выходом третьего регулятора 19 тока. Первый вход третьего регулятора 19 тока подключен к выходу третьего датчика 16 тока, второй - к третьему источнику 20 опорного напряжения, третий - к выходу инвертирующего усилителя 21, вход которого соединен с выходом усилителя 10.

Силовые выводы переменного тока инвертора 3, первого 5 и второго 17 возбудителей предназначены для подключения к сети 22. Вторая электрическая машина 2 сочленена с маховиком 23, а первая электрическая машина 1 - с первичным двигателем 24 или механизмом 25, соединенными между собой упругой механической связью 26.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы первичный двигатель 24 осуществляет равномерное вращение механизма 25 и первой электрической машины 1. Сигналы от первого 11 и третьего 20 источников опорных напряжений обеспечивают номинальные токи возбуждения электрических машин 1 и 2, а от второго источника 15 опорного напряжения - начальное значение тока якорной цепи второй электрической машины 2, которая вращается в режиме холостого хода совместно с маховиком 23.

При появлении возмущения в приводе возникают упругие механические колебания, которые воспринимаются датчиком 8 колебаний, выходной сигнал которого поступает через фазовращатель 9 и согласующий усилитель 10 на входы первого 7 и второго 13 регуляторов тока, а через инвертирующий усилитель 21 - на вход третьего

регулятора 19 тока. Настройка фазовращателя 9 выполнена так, чтобы колебания выходных сигналов первой 6 и второй 12 систем управления обеспечивали противофазные колебания частоты вращения первичного двигателя 24 (в случае присоединения к нему первой электрической машины 1) и электромагнитного момента первой электрической машины 1.

0 Колебания тока возбуждения второй электрической машины 2 будут находиться в про- тивофазе по отношению к колебаниям тока возбуждения первой электрической машины 1.

5 В процессе колебаний при увеличении частоты вращения первичного двигателя 24 увеличивается выходное напряжение первой электрической машины 1 и уменьшается противоЭДС второй электрической машины

0 2, а к инвертору 3 подводится разность их напряжений. Сигнал управления инвертором 3 синфазен с сигналом управления возбуждением первой электрической машины 1, что обеспечивает протекание тока в якор5 ных цепях электрических машин 1 и 2 в направлении, определяемом полярностью приложенного к инвертору 3 напряжения. Первая электрическая машина 1 при увеличении частоты вращения первичного двига0 теля 24 работает в режиме генератора, а вторая электрическая машина 2 - в режиме двигателя с увеличением частоты вращения. При этом энергия, вырабатываемая первой электрической машиной 1, передается на

5 вторую электрическую машину 2 и через инвертор 3 - в сеть 22.

При уменьшении частоты вращения первичного двигателя 24 в процессе колебаний относительно предшествующего уста0 повившегося режима полярность выходного сигнала усилителя 10 меняется на противоположную, что приводит к уменьшению возбуждения первой электрической машины 1, увеличению возбуждения второй

5 электрической машины 2, изменению полярности на силовом входе инвертора 3, изменению направления тока в якорных цепях первой 1 и второй 2 электрических машин, переходу второй электрической машины 2 в

0 режим генератора, а первой электрической машины 1 - в режим двигателя. Энергия, запасенная в маховике 23, передается через инвертор 3 в сеть 22 и на первую электрическую машину 1, препятствуя уменьшению

5 частоты вращения первичного двигателя 24. Таким образом, со стороны демпфирующего устройства осуществляется гашение развивающихся упругих колебаний, причем степень демпфирования определяется амплитудой колебаний электромагнитного момента, которая зависит от коэффициента передачи усилителя 10, а часть энергии колебаний передается в сеть 22. Увеличение степени демпфирования колебаний привода уменьшает количество отказов от усталостных явлений, а передача энергии колебаний в сеть повышает экономичность привода.

Формула изобретения Демпфирующее устройство системы первичный двигатель-механизм, содержащее первую электрическую машину постоянного тока, предназначенную для сочленения с первичным двигателем и механизмом, обмотка возбуждения которой соединена через первый датчик тока с выходом первого управляемого возбудителя, силовой вход которого предназначен для подключения к сети переменного тока, а управляющий - к выходу первой системы управления, вход которой соединен с выходом первого регулятора тока, первый вход которого подключен к выходу первого датчика тока, второй - к выходу последователь ной цепи, включающей датчик колебаний, фазовращатель и согласующий усилитель, третий - к первому источнику опорного напряжения, отличающееся тем, что, с

-

целью повышения надежности и экономичности, в него введены вторая электрическая машина постоянного тока, сочлененная с маховиком, управляемый инвертор и второй

5 датчик тока в цепи последовательно соединенных электрических машин, инвертирующий усилитель, второй управляемый возбудитель, третий датчик тока обмотки возбуждения второй электрической маши10 ны, вторая и третья системы управления,, выходы которых подключены к входам соответственно управляемого инвертора и второго управляемого возбудителя, второй и третий регуляторы тока, выходы которых

15 подключены к входам второй и третьей систем управления, второй и третий источники опорного напряжения, выходы которых подключены к входам соответственно второго и третьего регуляторов тока, вторые входы ко20 торых соединены с выходами соответственно второго и третьего датчиков тока, выход согласующего усилителя соединен с третьим входом второго регулятора тока непосредственно, а с третьим входом третьего 25 регулятора тока через инвертирующий усилитель, силовые выводы переменного тока управляемого инвертора и второго управляемого возбудителя предназначены для подключения к сети.

30