Устройство для демпфирования механических колебаний привода Советский патент 1993 года по МПК F16F15/18 

Изобретение относится к механике и может быть использовано в приводах с упругой механической связью между двигателем и механизмом. Преимущественной областью использования являются гребные установки судов, приводы прокатных станов и подьемно-транспортного оборудования.

Целью изобретения является увеличение степени демпфирования механических колебаний.

На чертеже представлена схема описываемого устройства.

Устройство для демпфирования механических колебаний привода, состоящего

из механизма 1, связанного с приводным двигателем 2 упругой механической связью 3. содержит основную электрическую машину 4 переменного тока, соединяемую с приводным двигателем или механизмом и подключенную через реверсивный выпрямитель-инвертор 5 к дополнительной электрической машине 6 постоянного тока, сочленяемой с накопителем энергии 7. С упругой механической связью 3 соединен датчик колебаний 8, выход которого подключен к входу последовательной цепи, состоящей из фазовращателя 9 и усилителя 10, выход которой соединен с первым входом

00

ю ел ю

регулятора тока 11, к второму входу которого подключен выход датчика тока 12 дополнительной электрической машины 6. Выход регулятора тока 11 соединен с управляющим входом выпрямителя-инвертора 5.

С дополнительной электрической машиной б механически соединен датчик 13 частоты вращения, выход которого через фильтр 14 низких частот подключен к первому входу регулятора 15 частоты вращения, второй вход которого соединен с источником 16 опорного напряжения, а выход - с третьим входом регулятора тока 11.

Устройство работает следующим образом.

После разгона приводного двигателя 2 и механизма 1 подается питание на все блоки системы регулирования, включаются напряжения возбуждения электрических машин 4 и 6, На выходе основной электрической машины 4 появляется напряжение, пропорциональное частоте вращения привода. Выходное напряжение источника 16 опорного напряжения, пропорциональное заданному значению частоты вращения до- п олнительной электрической машины 6, поступает на второй вход регулятора 15, на выходе которого формируется заданное значение тока дополнительной электрической машины 6, поступающие на третий вход регулятора 11. Выходной сигнал регулятора 11 поступает на управляющий вход выпрямителя-инвертора 5, система управления которого формирует импульсы, обеспечивающие открытие тиристоров выпрямителя-инвертора 5 и появление тока в его силовой цепи. При этом имеет место разгон дополнительной электрической машины 6 и накопителя энергии 7. В начале разгона выходные сигналы регуляторов 11 и 15 максимальны. По мере разгона дополнительной электрической машины 6 увеличивается сигнал на выходе датчика 13 частоты вращения, постоянная составляющая которого поступает через фильтр 14 на первый вход регулятора 15, что приводит к уменьшению сигнала на его выходе. При равенстве заданного и фактического значений частот вращения дополнительной электрической машины 6 в установившемся режиме на выходе регулятора 15 формируется сигнал, пропорциональный току холостого хода дополнительной электрической машины 6.

Аналогичным образом формируется выходной сигнал на выходе регулятора тока 11. При этом сигнал, пропорциональный фактическому значению тока, поступает на вход регулятора 11 от датчика тока 12.

В установившемся режиме работы основная электрическая машина 4 работает в

режиме генератора, выпрямитель-инвертор - в режиме выпрямителя, а дополнительная электрическая машина 6 - в режиме двигателя. Энергия, пропорциональная потерям холостого хода накопителя энергия 7 выпрямителя-инвертора 5, электрическая машин 4 и 6, отбирается от приводного двигателя 2.

При появлении возмущения в приводе

0 возникают упругие механические колебания, которые воспринимаются датчиком колебаний 8, выходной сигнал которого поступает через фазовращатель 9 и усилитель 10 на первый вход регулятора 11. Данное на5 пряжение суммируется с напряжением регулятора 15, а результат определяет заданное значение тока дополнительной электрической машины 6.

При положительной полуволне выход0 ного напряжения усилителя 10 обеспечивается с помощью регулятора увеличение выходного напряжения выпрямителя-инвертора 5 и тока двигательного режима дополнительной электрической машины 6, а

5

также увеличение ее частоты вращения.

Фактическое значение тока дополнительной электрической машины 6, поступающие на вход регулятора 11 от датчика тока 12, с высокой степенью приближения, определя0 емой параметрами регулятора тока 11, отслеживает за заданным значением тока.

При отрицательной полуволне заданного значения тока выпрямитель-инвертор 5 переходит в инверторный режим, его напря5 жение на стороне подключения дополнительной электрической машины 6 становится меньше ЭДС этой машины, ток меняет свое направление, дополнительная электрическая машина 6 переходит в генераторный

0 режим, а энергия отбирается от накопителя энергии 7 и поступает через выпрямитель- инвертор 5 на основную электрическую машину 4, режим работы которой становится двигательным. Частота вращения накопите5 ля энергии 7 уменьшается, а основная электрическая машина 4 стремится увеличить частоту вращения приводного двигателя 2. Переменная составляющая сигнала на выходе датчика 13 частоты вращения гасится

0 фильтром 14 низких частот, что обеспечивает постоянство среднего значения частоты вращения накопителя энергии 7 и отсутствие влияния обратной связи по частоте вращения на процесс колебаний.

5 Фазовращатель 9 настраивается так, чтобы колебания частоты вращения приводного двигателя 2 и электромагнитного момента основной электрической машины 4 находились в противофазе, т.е. при увеличении частоты вращения осуществлялось торможение (генераторный режим основной электрической машины 4), а при уменьшении - подкручивание (двигательный режим).

Таким образом со стороны демпфирующего устройства осуществляется гашение развивающихся упругих колебаний, причем степень демпфирования определяется амплитудой колебаний тока, которая задается коэффициентом передачи усилителя 10.

Увеличение степени демпфирования колебаний привода уменьшает количество отказов от усталостных явлений в 1,5-2 раза.

Формула изобретения Устройство для демпфирования механических колебаний привода, состоящего из механизма и связанного с ним упругой механической связью йриводного двигателя, содержащее электрическую машину, со- единяемую с приводным двигателем или механизмом, последовательно соединенные датчик колебаний, фазовращатель и усилитель, отличающееся тем, что, с

целью увеличения степени демпфирования колебаний, оно снабжено накопителем энергии, соединенной с ним дополнительной электрической машиной, реверсивным

выпрямителем-инвертором, датчиками тока и частоты вращения дополнительной электрической машины, фильтром низких частот, источником опорного напряжения и регуляторами тока выпрямителя-инвертора и частоты вращения дополнительной электрической машины, последняя и основная электрическая машины соединены между собой через силовые вход и выход выпрямителя-инвертора, выход усилителя подключен к первому

входу регулятора тока, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами датчика тока и регулятора частоты вращения, а выход - с управляющим входом выпрямителя-инвертора, выход датчика частоты вращения через фильтр низких частот подключен к первому входу регулятора частоты вращения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения.

Использование: машиностроение, а именно гребные установки судов, приводы прокатных станов и подъемно-транспортного оборудования. Сущность изобретения: устройство содержит основную электрическую машину, соединяемую с приводным двигателем или механизмом, последовательно соединенные датчик колебаний, фазовращатель и усилитель, накопитель энергии, соединенную с последним дополнительную электрическую машину, реверсивный выпрямитель-инвертор, датчики тока и частоты вращения дополнительной электрической машины, фильтр низких частот, источник опорного напряжения и регуляторы тока выпрямителя-инвертора и частоты вращения дополнительной электрической машины. Дополнительная и основная электрические машины соединены между собой через силовые вход vi выход выпрямителя-инвертора. Выход усилителя подключен к первому входу регулятора тока, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами датчика тока и регулятора частоты вращения, а выход - с управляющим входом выпрямителя-инвертора. Выход датчика частоты вращения через фильтр низких частот подключен к первому входу регулятора частоты вращения, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения. 1 ил. Ё