SU1096516A1 - Transmission testing stand - Google Patents

Abstract

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕДАЧ , содержащий приводной двигатель переменного тока и тормозной синхронный генератор, предназначенные дл  кинематического соединени  с валами испытуемой передачи, механически св зднный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель ,- систему управлени , включающую предназначенный дл  установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство, регул тор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и источник посто нного тока, отличающийс  тем, что, с целью расширени  его технологических возможностей, в качестве приводного двигател  использован асинхронный двигатель с фазным ротором, статор которого соединен сЯкорем синхронного генератора, стенд снабжен последовательно св зывающими ротор со статором асинхронного двигател  i неуправл емым трехфазным выпр мителем и ведомым сетью инвертором, соеди (Л ненным с выходом регул тора момента, и согласующим усилителем, вход щим в систему управлени  и св зывающим датчик момента с дополнительным сравнивающим устройством, которое соединено через фильтр с основным сравнивающим устройством, а обмотка возбуждени  синхронного генератора з подключена к источнику посто нного ел тока. Э5TRANSMISSION TEST STAND, containing an AC drive motor and a brake synchronous generator, designed for kinematically connecting to the shafts of the test gear, mechanically coupled to the drive motor an additional adjustable motor, a control system including a torque sensor designed for mounting on one of the shafts of the gear being tested , a comparison device connected in series with it, a torque controller and an additional comparison device, a filter and A DC source, characterized in that, in order to expand its technological capabilities, an induction motor with a phase rotor is used as a drive motor, the stator of which is connected to the synchronous generator Anchor, the stand is equipped with a series-coupled rotor with a stator of the induction motor i unmanaged three-phase oscillators by the driver and network driven inverter, connected (Led to the output of the torque controller, and to the matching amplifier included in the control system and connecting the torque sensor to olnitelnym comparing device, which is connected through a filter with main comparing device, and an excitation winding of the synchronous generator is connected to a source of constant current ate. E5

Description

1 Изобретение относитс  к машиностроению ,, а именно к испытательной технике, и может быть использовано при испытании передач вращательного движени  с крайним, некратным и иррациональным соотношением скоростей ведущего и ведомого валов и электри ческим нагружением с рекуперацией электрической энергии в питающую сеть. Известен стенд дл  испытани  передач, содержащий кинематически соедин емые испытуемой передачей машину посто нного тока и асинхронную машину с фазным ротором, злектрически соединенные по схеме машинно-вентильного каскада через выпр митель в роторной цепи, кинемати чески св занную с валом машины посто нного тока дополнительную асинхронную машину с фазным ротором и установленный в роторной цепи основ ных машин дополнительный выпр митель , св зывающий роторные цепи основных машин и дополнительной 13 Недостаток такого стенда заключаетс  в том, что в св зи с использованием , в качестве приводной машины посто нного тока с управлением по цеп м возбуждени  стенд имеет при нагружении низкое быстродействи и позвол ет испытывать передачи с ограниченными скорост ми выходных валов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му положительному эффекту  вл етс  стен-д дл  испытани  передач, содержащий приводной двигатель переменно тока и тормозной синхронный генератор , предназначенные дл  кинематического соединени  с валами испытуе мой передачи, механически св занный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель, систему уг эавлени , включаюшую пред назначенный дл  установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно по ключенные к нему сравнивающее устройство,, регул тор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и н точник посто нного тока. В качестве. приводного двигател  используетс  синхронный электродвигатель, фильтр св зан с датчиком момента, а обмотк возбуждени  тормозного синхронного генератора подключена к системе упр лени  t 2 . 62 Недостаток известного стенда заключаетс  в ограниченных технологи ческих возможност х, так как он не позвол ет испытывать передачи с некратным и иррациональным соотношением скоростей ведущего и ведомого валов, завис щие от отношени  числа пар полюсов тормозного и приводной машин, а также обладает невысоким быстродействием из-за необходимости управлени  нагружением по цеп м возбуждени  и требует применени  довольно сложных демпфирзпощих устройств, компенсирующих не только колебательные свойства испытуемой передачи, но и склонность синхронных машин к качани м при работе по схеме взаимной нагрузки. Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей стенда. Указанна  цель достигаетс  тем, что в стенде дл  испытани  передач, содержащем приводной двигатель переменного тока и тормозной синхронный генератор, предназначенные дл  кинематического соединени  с валами испытуемой передачи, механически св занный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель , систему управлени , включающую предназначенный дл  установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство , регул тор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и источник посто нного тока, в качестве приводного двигател  использован асинхронный двигатель с фазным ротором, статор которого соединен с  корем синхронного генератора , стенд снабжен последовательно св зывающими ротор со статором асинхронного двигател  неуправл е 1ым трехфазным выпр мителем и ведомым сетью инвертором, срединенньм с выходом регул тора момента, и согласующим усилителем, вход щим в систему управлени  и св зывающим датчик момента с дополнительным сравнивающим устройством, которое соединено через фильтр с основным сравнивающим устройством, а обмотка возбуждеteiH синхронного генератора подключена к источнику посто нного тока. На чертеже изображена обща  схема стенда дл  испытани  передач. 3 Стенд содержит приводной асинхрон ный двигатель 1 с фазным ротором и тормозной синхронный генератор 2, кинематически соединенные испытуемой передачей 3. Кроме механической св зи, двигатель 1 и генератор 2 имеют электрическую св зь, осуществл емую путем подключени  статора двигател  1 к  корю генератора 2. В цепь ротора асинхронного двигател  1 включен трехфазный мостовой неуправл емый выпр митель 4 и ведомый сетью инвертор 5, соединенные между собой и со статором двигател  1 по схеме асинхронного вентильного каскада дл  управлени  при помощи системы управлени  моментом двигател  1 путем регулировки величины напр жени  UVJK на входе инвертора 5. На одной валу с приводным двигателем 1 расположен дополнительный регулируемый электродвигатель 6, например, посто нного тока, который управл етс  от преобразовател  7, подключенного к первичному источнику питани . На валу дополнительного электродвигател  6 расположен измеритель 8 скорости, соединенный своим выходом с вторым входом блока 9 срав нени , на первый вход которого подаетс  задание по скорости (Jj. Вы.ход блока 9 сравнени  св зан с входом регул тора 10 скорости-, выход которо го соединен с входом управлени  преобразовател  7, в результате чего обеспечиваетс  регулировка режимов работы дополнительного электродвигател  6 и одновременно стабилизаци  скорости. Система управлени  моментом приводного двигател  1 состоит из сравнивающего устройства 11, на первый вход которого подаетс  задание по моменту Ujj , второй вход соединен с выходом устанавливаемого на валу испытуемой передачи 3 датчика 12 момента , а выход св зан с входом регул тора 13 момента, выход последнего соединен с входом управлени  инверто ром 5. Дл  обеспечени  эффективного демпфировани  колебаний первый вход дополнительного сравнивающего устройства 14 соединен с выходом регул  тора 13 момента, второй вход устройства 14 св зан с выходом согласующего усилител  15, вход которого соеди ней с выходом датчика 12 момента, а выход дополнительного сравнивающе го устройства 14 соединен с входом 164 фильтра 16, который своим выходом соединен с третьим входом сравнивающего устройства 11. Обмотка возбуждени  тормозного синхронного генератора 2 подключена к источнику посто нного тока (не показан). Стенд работает следующим образом. Разгон ос тцествл етс  с помощью дополнительного электродвигател  6 после подачи напр жени  на преобразователь 7 формированием нужного закона изменени  момента дополнительного электродвигател  6 в процессе разгона, например, путем формировани  в преобразователе 7 специального контура управлени  моментом (контура тока) или путем плавного увеличени  напр жени  на входе блока 9 сравнени  до величины, соответствующей заданной скорости вращени . При этом сигнал Uj, задани  момента нагрузки на первом входе сравнивающего устройства 11 должен равн тьс  нулю, а на выходе регул тора 13 момента будет такое нaпp жeниeU, , при котором у инвертора 5 после по влени  напр жени  на статоре приводного двигател  1 будут максимальные углы управлени , что соответствует максимальной ЭДС, вводимой в цепь ротора приводного двигател  1, так что он не может развивать момента. После разгона подаетс  напр жение на обмотку возбуждени  тормозного синхронного генератора 2, в результате чего в цепи статора по вл етс  напр жение , обеспечивающее готовность стенда к испытани м. Нагружение испытуемых передач 3 осуществл етс  подачей сигнала Uj.. задани  момента на первый вход сравнивающего устройства 12. При этом на его выходе, т.е. на входе регул тора 13 момента, напр жение также увеличиваетс , тем самым измен етс  напр жение и , управлени  инвертором так, что вводима  в цепь ротора приводного двигател  1 ЭДС инвертора 5 уменьшаетс , двигатель 1 увеличивает свой момент на валу, тем самым увеличиваетс  момент на ведущем валу испытуемой передачи 3. Это приводит к увеличению угла поворота магнитной оси ротора тормозного синхронного генератора 2 относительно оси пол  его статора, в котором по вл етс  активна  составл юща  тока, и генератор 2 вырабатывает тормозной момент, при этом он потребл ет механическую мощность Р. с ведомого вала испытуемой передачи 3, преобразует ее в электрическую мощность Рдд и отдает ее в цепь счатора при-водногс асинхронного двигател  1. Мощность 4Pf,o-f- потерь, возникающа  в процессе нагружени  иидуща  также на покрытие потерь холостого хода, потребл етс  с вала дополнительного электродвигател  6. 1 The invention relates to mechanical engineering, namely, to testing equipment, and can be used in testing gears of rotational motion with an extreme, non-multiple and irrational ratio of the speeds of the driving and driven shafts and electrical loading with the recovery of electrical energy into the supply network. A test stand for testing gears is known, which contains a kinematically connected DC machine and a asynchronous machine with a phase rotor, electrically connected in a machine-valve cascade circuit through a rectifier in a rotor circuit, kinematically connected with an additional asynchronous machine shaft. a phase rotor machine and an additional rectifier mounted in the rotor chain of the main machines, connecting the rotor chains of the main machines and an additional 13 The disadvantage of such a stand is It is that in connection with the use, as the drive machine DC-controlled drive chains during loading stand has low speed and allows testing with limited transmission speeds of the output shafts. The closest to the invention to the technical essence and achievable positive effect is the test drive gear, which contains an AC drive motor and a brake synchronous generator, designed for kinematically connecting to the shafts of the transfer test, mechanically connected to the drive motor of an additional adjustable motor , an angle system, including a torque sensor designed for installation on one of the shafts of the gear under test, successively connected to it A comparator, a torque controller and an additional comparator, a filter and a DC link. As. the drive motor uses a synchronous motor, the filter is connected to the torque sensor, and the field winding of the brake synchronous generator is connected to the control system t 2. 62 A disadvantage of the known stand lies in limited technological capabilities, since it does not allow testing gears with a non-multiple and irrational ratio of speeds of the driving and driven shafts, depending on the ratio of the number of pairs of poles of the braking and driving machines, and also has a low speed of operation. for the need to control the loading along the excitation circuits and requires the use of rather complex damping devices, which compensate not only the oscillatory properties of the test gear, but also The side of synchronous machines to swing when working according to the scheme of mutual load. The aim of the invention is to expand the technological capabilities of the stand. This goal is achieved by the fact that in the test stand, which contains an AC drive motor and a brake synchronous generator, is designed for kinematically connecting to the shafts of the test gear, mechanically connected to the drive motor an additional adjustable motor, a control system that includes from the shafts of the tested transmission the torque sensor, a serially connected to it comparison device, a torque controller and an additional comparing device, filter and DC source; an induction motor with a phase rotor is used as a drive motor; the stator is connected to the synchronous generator core, the stand is equipped with an induction motor connected in series with the stator and unsupervised by the first three-phase rectifier and the network driven inverter, median with the output of the torque controller, and a matching amplifier entering the control system and connecting the torque sensor with an additional comparison device, which connected through a filter with the main comparison device, and the exciter winding of a synchronous generator is connected to a DC source. The drawing shows a general scheme of the test stand. 3 The bench contains an asynchronous drive motor 1 with a phase rotor and a brake synchronous generator 2, kinematically connected by the test gear 3. In addition to the mechanical connection, the engine 1 and generator 2 are electrically connected by connecting the stator of the engine 1 to the alternator 2. A three-phase bridge uncontrolled rectifier 4 and a grid-driven inverter 5 are connected to the rotor circuit of the induction motor 1, connected to each other and to the stator of the motor 1 according to the asynchronous valve cascade for control the power of the torque control system of the motor 1 by adjusting the voltage value UVJK at the input of the inverter 5. On the same shaft with the drive motor 1 there is an additional adjustable motor 6, for example, direct current, which is controlled from the converter 7 connected to the primary power source. A speed meter 8 is located on the shaft of the additional electric motor 6, connected by its output to the second input of the comparator unit 9, to the first input of which a speed command is applied (Jj. The output of the comparison unit 9 is connected to the input of the speed regulator 10, the output of which This is connected to the control input of converter 7, as a result of which the modes of operation of the auxiliary electric motor 6 are adjusted and the speed is stabilized. The torque control system of the driving motor 1 consists of a comparison device Va 11, to the first input of which a reference is given according to the time Ujj, the second input is connected to the output of the test drive 3 of the sensor 12 installed on the shaft, and the output is connected to the input of the torque regulator 13, the output of the latter is connected to the control input of the inverter 5. providing effective vibration damping, the first input of the additional comparison device 14 is connected to the output of the torque controller 13, the second input of the device 14 is connected to the output of the matching amplifier 15, the input of which is connected to the output of the torque sensor 12, and the output d comparing the additional second device 14 is connected to the input of the filter 164 16 that its output is connected to the third input of comparator 11. The winding drive braking of a synchronous generator 2 is connected to a DC source (not shown). The stand works as follows. Acceleration is triggered by an additional electric motor 6 after applying voltage to the converter 7 by generating the necessary law of changing the moment of the additional electric motor 6 during acceleration, for example, by forming a special torque control circuit (current loop) in the converter 7 or by gradually increasing the voltage the input of the comparator unit 9 to a value corresponding to a given rotational speed. In this case, the signal Uj, specifying the load moment at the first input of the comparison device 11 should be zero, and at the output of the torque regulator 13 there will be such a pressure U such that the inverter 5 will have maximum angles on the stator of the drive motor 1 after the voltage on the stator of the drive motor 1 control, which corresponds to the maximum emf introduced into the rotor circuit of the drive engine 1, so that it cannot develop the moment. After acceleration, a voltage is applied to the winding of the brake synchronous generator 2, as a result of which a voltage appears in the stator circuit ensuring the stand is ready for testing. Loading test gears 3 by applying a signal Uj. Setting the torque to the first input of the comparator 12. At the same time, at its output, i.e. at the input of the torque regulator 13, the voltage also increases, thereby changing the voltage and, controlling the inverter so that it is inserted into the rotor circuit of the drive motor 1, the emf of the inverter 5 decreases, the motor 1 increases its torque on the shaft, thereby increasing the torque by the drive shaft of the test gear 3. This leads to an increase in the angle of rotation of the magnetic axis of the rotor of the synchronous brake generator 2 relative to the axis of the field of its stator, in which the current component appears, and the generator 2 produces a braking moment nt, while it consumes the mechanical power of the rotor from the driven shaft of the test gear 3, converts it into electrical power rdd, and transfers it to the ground drive circuit of the driven asynchronous motor 1. The power 4Pf, of- loss, arising during the loading process to cover the no-load losses consumed from the shaft of the additional motor 6.

Одновременно с этим в системе управлени  моментом нагружени  при-водного двигател  1 происход т следующие процессы. На выходе дополнительного сравнивающего, устройства 14 формируетс  корректирующий сигнал, в первый момент повтор ющий выходной сигнал и регул тора 13 момента, соответствующий напр жению, а в дальнейшем измен ющийс  в зависимости и от сигнала с датчика 12 момента, преобразованного в соглас пощем усилителе 15. Выходной сигнал датчика 12 момента воздействует также на второй вход сравнивающего устройства 11 как сигнал главной обратной св зи. Выходной сигнал дополнительного сравнивающего устройства 14 преобразуетс  фильтром 16 и подаетс  на третий вход сравнивающего устройства 11. Совместное действие задающего сигнала первом входе сравнивающего устройства 11 , cиrнaJra главной обратной св зи с датчика 12 момента на его втором входе и с выхода фильтра 16 на третьем входе и последзтощее преобразование результирующего сигнала с выхода сравнивающего устройства 11 регул тором 13 момента в напр жение U управлени  инвертором 5 приводит к формирован1 1ю быстрого процесса нагружени  при эффективном демпфировании колебаний момента нагрузки испытуемой передачи 3 при наличии в ней существеннъв; упругих звеньев. По окончании перехоного процесса сигнал на выходе фильтра 16 должен равн тьс  нулю, а сигна С выхода датчика 12 момента оказьша.етс  ;практически равным сигналу задани . Дл  этого коэффициент передачи согласующего усилител  15 подбираетс  так, чтобы в установившемс  режиме на выходе дополнительного сравнивающего устройства 14 сигнал бьш равен нулю. Так как из-за наличи  нелинейностей добитьс  этого во всем диапазоне изменени  моментов нагрузки и скоростей испытуемой передачи 3 не представл етс  возможным , устанавливаетс  фильтр 16 низких частот, параметры которого Подбираютс  так, чтобы сигнал на его выходе в установивщемс  режиме был равен нулю и, кроме того, уровень выходного сигнала в динамических режимах обеспечивал желаемый характер нагружени ,At the same time, the following processes occur in the torque control system of the drive-engine 1. At the output of the additional comparing device 14, a correction signal is generated, at the first moment the output signal repeats and the torque controller 13 corresponds to the voltage, and then varies depending on the signal from the torque sensor 12 converted into a matching amplifier 15. The output signal of the torque sensor 12 also acts on the second input of the comparison device 11 as a main feedback signal. The output signal of the additional comparison device 14 is converted by the filter 16 and is fed to the third input of the comparison device 11. The joint action of the driving signal of the first input of the comparison device 11, main feedback CIR-Jara from the torque sensor 12 at its second input and from the output of the filter 16 at the third input and the subsequent conversion of the resultant signal from the output of the comparator device 11 by the torque regulator 13 to the voltage U of the inverter control 5 leads to the formation of a 1 st fast loading process at ciency damping oscillations of the load transfer test 3 in the presence suschestvennv therein; elastic links. At the end of the transition process, the signal at the output of the filter 16 must be equal to zero, and the signal C from the output of the sensor 12 will turn out to be almost equal to the reference signal. For this, the transfer ratio of the matching amplifier 15 is selected so that in steady state at the output of the additional matching device 14 the signal is zero. Since, due to the presence of nonlinearities, this is not possible to achieve in the whole range of variation of the load moments and speeds of the test gear 3, a low-pass filter 16 is set, the parameters of which are adjusted so that the signal at its output in the steady state is zero and, except In addition, the output level in dynamic modes provided the desired loading pattern,

При выборе приводного асинхронного двигател  1 и тормозного синхронного генератора 2 должно соблюдатьс  условиеWhen choosing the drive asynchronous motor 1 and the brake synchronous generator 2, the condition

, I I

где 1 - передаточное число испытуемой передачи 3, как отношение скоростей ее ведущего и ведомого валов; - отношение числа пар полюсов синхронного генератора 2 и асинхронного двигател  1; S - скольжение с которым работает асинхронный двигатель 1. Величина S может быть прин та в пределах 0,1 - 0,8 при плавном изменении этой величины, т.е. при любом ее значении в указанном интервале. Именно это обсто тельство и позвол ет практически сн ть ограничени  по соотношению скоростей ведущего и ведомого валов испытуемой передачи 3 и использовании машин переменного тока.where 1 is the gear ratio of the test gear 3, as the ratio of the speeds of its driving and driven shafts; - the ratio of the number of pairs of poles of the synchronous generator 2 and the asynchronous motor 1; S - slip with which the asynchronous motor 1 operates. The value of S can be taken in the range of 0.1 - 0.8 with a smooth change of this value, i.e. at any of its value in the specified interval. It is this circumstance that makes it possible to practically lift the restrictions on the ratio of the speeds of the driving and driven shafts of the test gear 3 and the use of alternating current machines.

Мощность дополнительного электродвигател  6 при мощност х нагружени  пор дка 500 - 1000 кВт не превьтает 10 % от мощности приводного двигател  1 и тормозного генератора 2. Така  конструкци  стенда обеспечивает проведение испытаний передач с некратным и иррациональным соотношением скоростей ведущего и ведомого валов при одновременном повьш1ении быстродействи  нагружени  и тем самы расширение технологических возможностей стендаThe power of the additional electric motor 6 with load powers of 500 to 1000 kW does not exceed 10% of the power of the drive motor 1 and the brake generator 2. This stand design provides testing gears with a non-multiple and irrational ratio of the speeds of the driving and driven shafts while simultaneously increasing the loading speed and the very expansion of the technological capabilities of the stand

Claims (1)

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПЕРЕДАЧ, содержащий приводной двигатель переменного тока и тормозной синхронный генератор, предназначенные для кинематического соединения с валами испытуемой передачи, механически связанный с приводным двигателем дополнительный регулируемый электродвигатель,· систему управления, включающую предназначенный для установки на одном из валов испытуемой передачи датчик момента, последовательно подключенные к нему сравнивающее устройство, регулятор момента и дополнительное сравнивающее устройство, фильтр и источник постоянного тока, отличающий ся тем, что, с целью расширения его технологических возможностей, в качестве приводного двигателя использован асинхронный двигатель с фазным ротором, статор которого соединен с ^якорем синхронного генератора, стенд снабжен последовательно связывающими ротор со статором асинхронного двигателя неуправляемым трехфазным выпрямителем § и ведомым сетью инвертором, соединенным с выходом регулятора момента, и согласующим усилителем, входящим в систему управления и связывающим датчик момента с дополнительным сравнивающим устройством, которое соединено через фильтр с основным сравнивающим устройством, а обмотка возбуждения синхронного генератора подключена к источнику постоянного тока.A TRANSMISSION TEST STAND, comprising an AC drive motor and a synchronous brake generator designed for kinematic connection with the shafts of the gear under test, an additional adjustable electric motor mechanically connected to the drive motor, · a control system including a torque sensor designed for mounting on one of the shafts of the gear under test, a comparison device, a torque regulator and an additional comparison device, a filter and sources connected in series to it to DC, characterized in that, in order to expand its technological capabilities, an asynchronous motor with a phase rotor is used as a drive motor, the stator of which is connected to the synchronous generator armature, the stand is equipped with an uncontrolled three-phase rectifier in series connecting the rotor with the stator of the asynchronous motor § and a network driven inverter connected to the output of the torque regulator, and a matching amplifier included in the control system and connecting the torque sensor with an additional avnivayuschim device, which is connected through a filter with main comparing device, and the field winding of the synchronous generator is connected to a DC power source. >>