Устройство оптимизации электропривода стенда для испытаний трансмиссий

Устройство оптимизации электропривода стенда для испытаний трансмиссий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оптимизации энергетических затрат многоагрегатных стендов переменного тока большой мощности для испытаний механических трансмиссий. Цель изобретения - минимизация потребляемой мощности электропривода стенда ( повышение КПД ) с одновременным обеспечением работоспособности устройства оптимизации. Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее стенд переменного тока, состоящий из взаимно нагруженных асинхронного двигателя 2 с регулятором момента 10, тормозного синхронного генератора 3 с регулятором тока возбуждения 11, а также приводного двигателя постоянного тока 5 с регулятором скорости 9, и включающее поисковое устройство оптимизации с синхронным детектированием, добавлены однополярный сумматор 16, сумматор 17, блок ограничений 18 и блок 19 регулирования амплитуды поисковых колебаний. Интегратор 14 выполнен однополярным, а синхронный детектор выполнен на ключах 20,21, однополярных выпрямителях 22 и 23 и элементе сравнения 24 с соответствующими связями. При этом вновь введенные блоки и связи обеспечивают минимизацию потребляемой мощности электропривода стенда с учетом ограничения минимального и максимального значений тока возбуждения генератора, чем достигается цель изобретения, а блок регулирования амплитуды поисковых колебаний стабилизирует скорость поиска при переходе системы регулирования момента на статические характеристики разной крутизны. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)S G 05 В 13/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

tE

Фиг. f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТЛЯМ

IlPH ГКНТ СССР

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4375112/24-24 (22) 08.02.88 (46) 30.09.90. Бюл. h 36 (72) Ю.А. Борцов, С.Е. Голик, Н.П. Поляхов, В.В. Путов, А.В. Сорокин и В.А. Шмелев (53) 62-50(088.8) (56) Азторское свидетельство СССР

М 1001400, кл. Н 02 Р 5/00, 1983.

Бесекерский В,А., Попов Е.ll. Теория системы автоматического регулирования.

И.: Наука, 1972, с. 735-738, рис. 25.1.

2 (54) УСТРОЙСТВО ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕ!(ТРОПРИВОДА СТЕНДА ДЛЯ ИСПЫТАНИИ ТРАНСИИССИИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оптимизации энергетических затрат многоагрегатных стендов переменного тока большой мощности для испытаний механических трансмиссий. Цель изобретения - минимизация потребляемой мощности электропривода стенда (повы1 96305 шение КПД) с одновременным обеспечением работоспособности устройства оптимизации. Это достигается тем, что в известное устройство, содержащее стенд, переменного тока, состоящий из взаимнонагруженных асинхронного двигателя 2 с регулятором момента 10, тормозного синхронного генератора 3 с регулятором тока возбуждения 11, а также приводно-10 го двигателя постоянного тока 5 с регулятором скорости 9, и включающее поисковое устройство оптимизации с синхронным детектированием, добавлены однополярный сумматор 16, сумматор 17, блок ограничений 18 и блок 19 регулирования амплитуды поисковых колебаний.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оптимизации энергетических затрат многоагрегатных стендов переменного 25 тока большой мощности для испытаний механических трансмиссий.

Целью изобретения является минимизация потребляемой мощности стенда (повышение КПД) для испытаний транс-, миссий с нагрузочным устройством, вы-, полненным на основе встречно включен,ных мощных электрических машин переменного.тока в условиях ограниченного изменения тока возбуждения нагрузочного синхронного генератора.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема реализации устройства (для простоты на 40 .ней не изображены агрегаты и блоки, относящиеся к самому испытательному стенду и имеющие типовую реализацию) .

В соответствии с Функциональной схемой (фиг. 1) устройство оптимизации4 электропривода стенда для испытаний трансмиссий содержит трансмиссию 1, нагрузочный асинхронный двигатель 2 с фазным ротором, тормозной синхронный генератор 3, датчик 4 момента, приводной двигатель 5 постоянного тока, датчик 6 тока, датчик 7 скорости, задающий блок 8, регулятор 9 скорости, регулятор 10 момента, регулятор 11 тока возбуждения синхронного генератора, синхронный детектор 12, усилитель 13, интегратор 14, генератор 15 поисковых колебаний, однополярнь:й сумматор 16, сумматор 17, Интегратор 14 выполнен однополярным, а синхронный детектор выполнен на ключах 20, 21, однополярных выпрямителях 22 и 23 и элементе сравнения 24 с состветствующими связями. При этом вновь введенные блоки и связи обеспечивают минимизацию потребляемой мощности электропривода стенда с учетом ограничения минимального и максимального значений тока возбуждения генератора, чем достигается цель изобретения, а блок регулирования амплитуды поисковых колебаний стабилизирует скорость поиска при переходе системы регулирования момента на статические характеристики разной крутизны, 2 ил. блок 18 ограничений, блок 19 регулирования амплитуды поисковых колебаний, первый 20 и второй 21 ключи, первый 22 и второй 23 выпрямители, элемент 24 сравнения, нагрузочный вал

25, редуктор 26 и приводной вал 27.

Устройство оптимизации электропривода стенда для испытаний трансмиссий работает следующим образом.

Регуляторы скорости 9 электропривода и возбуждения 11 синхронного генератора подключаются к сети (не показана). От задающего блока подаются входные сигналы (уставки) сначала на вход регулятора 11 - соответствующий максимальному току возбуждения а затем на вход регулятора

9 - соответствующий заданной величине -корости приводного двигателя 5.

После установления тока возбуждения и разгона двигателя до установившейся скорости на статоре синхронного генератора устанавливается напряжение, соответствующее установившимся току возбуждения и скорости (цепи статоров замкнуты). Затем с задающего блока 8 подается установка на регулятор 10 момента, выполненный по схеме асинхронно-вентильного электромашинного каскада, и устанавливаются соответствующий нагрузочный момент и максимальный в этом режиме ток приводного двигателя, отвечающий наибольшим потерям стенда. Одновременно включается генератор 15 поисковых колебаний, который вырабатывает поисковые периодические сигналы прямоугольной формы и расчетной амплитуды, малой по сравнению с

5 15 уровнем уставки блока 8 на i „„„, и периодом, превышающим время установления всех переходных процессов в стенде. Поисковые сигналы через блок

19 регулирования амплитуды, который корректирует амплитуду сигнала в соответствии с величиной установившегося нагрузочного момента, и далее через однополярный сумматор 16 поступает на сумматор 17, накладываясь на постоянный сигнал уставки регулятора 11 и вызывая колебания тока возбуждения около у .тановившегося значения

Последние приводят к колебаниям нагрузочного момента и тока якоря приводного двигателя 5 (и колебаниям мощности потерь, пропорциональной току якоря при постоянной скорости двигателя 5). Сигналы поисковых колебаний с генератора 15 поступают на входы однополупериодных выпрямителей 22, 23 различных полярностей, которые управляют ключами 20,21, открывая их в противофазе, На вторые входы ключей подается сигнал с датчика тока якоря с переменной составляющей, определяемой поисковым сигналом, а на выходах ключей 20, 21 формируются сигналы, пропорциональные приращениям тока якоря (мощности потерь) от положительного (на выходе одного ключа) и от отрицательного (на выходе другого ключа) полупериодов поискового сигнала. На элементе 24 сравнения, оценивающем разность этих сигналов, появляется периодический сигнал, среднее (выпрямленное) значение которого либо равно нулю, либо не равно нулю и отрицательно или положительно. При этом равенство нулю означает равенство амплитуд положительной и отрицательной полуволн поисковых колебаний тока якоря (мощности потерь). Это указывает на то, что средняя точка колебаний соответствует минимуму статической зависимости тока якоря приводного двигателя от тока возбуждения синхронного генератора. Ненулевое среднее значение периодического выходного сигнала блока 24 того или иного знака соответствует нахождению средней точки поисковых колебаний. на лебой или правой ветвях статической зависимости. Ke.<улевое среднее значение сигнала weмента 24 сравнения через масштабирую-, щий усилитель 13 подается на вход интегратора 14 и, накапливаясь на его выходе, через блоки 16, 17 и 18 посту96305

4О

55 пает на вход регулятора 11 тока возбуждения. При этом, как было указано, устройство выполнено так, что начинает работу с максимального тока возбуждения, и средняя точка колебаний находится на правой ветви статической характеристики, а сигнал с выхода интегратора, поступающий через сумматор 16 на ьход сумматора 17, выбран противоположным по знаку сигналу уставки, приходящему с задающего блока 8 на сумматор 17. Поэтому в результате начала поисковых колебаний накапливаемый на интеграторе сигнал приводит к уменьшению тока возбуждения и смеще" нию средней точки поисковых колебаний по праной ветви статической характеристики потерь в нисходящем направлении к минимуму. При постоянной амплитуде поисковых колебаний скорость накопления величины выходного сигнала интегратора определяется крутизной cTB— тической характеристики и значением коэффициента передачи масштабирующего усилителя, выбираемого из условий устойчивости и достаточного быстродействия устройства оптимизации, особенно при приближении к минимуму, когда движение замедляется, так как средняя точка поисковых колебаний переходит на участки меньшей крутизны.

При достижении минимума среднее значение выходного сигнала =лемента

24 сравнения становится равным нулю, а величина выходного сигн1ла инте< ратора 14 устанавливается п теянной, и изменение тока возбужден1, я значит, и движение средней точки поис ковых колебаний прекращается, и процесс минимизации заканчивается.

Если минимум статической зависимости тока якоря соответствует значению тока возбуждения, меньшего минимально допустимой величины i,„„„, то движение точки к минимуму, а значит, увеличение выходного сигнала интегратора заканчивается при достижении им максимального значения, определяемого уровнем ограничения интегратора.

Причем значение ограничения выбрано таким, что создаваемая на выходе сумматора 17 разность между уставкой задающего блока, определяющей максимальный ток возбуждения 1,, и сигнал мсек лом ограничения интегратора соответствует минимальному значению тока возбуждения

7 1596

Таким образом, ограничение интегратора (снизу) обеспечивает остановку движения поиска на нисходящей ветви, не достигая минимума, если ток возбуждения понижается до предельно допустимого минимального значения.

Выполнение интегратора 14 и сумматора

16 однополярными гарантирует постоянство знака тока возбуждения и сохра-10 нение постоянным направления нагруэочного момента стенда. Блок 19 регулирования амплитуды поисковых колебаний вступает в работу при изменении уровня нагрузочного момента стенда, являюще- 1 гося его входным сигналом. Так как стенд переходит в другой режим работы, соответствующий статической характеристике с большей или меньшей крутизной и более или менее острым минимумом, щ то при этом блок 19 соответственно уменьшает или увеличивает амплитуду генератора поисковых колебаний, уменьшая или увеличивая скорость поискового движения. Блок 18 ограничения ограни- 35 чивает максимально допустимый ток возбуждения значением насыщения.

Из приведенного описания работы устройства оптимизации видно, что вновь введенные блоки и связи в сово; щ купности с имеющимися обеспечивают минимизацию устройством потерь стенда (минимизацию потребляемой мощности электропривода) в условиях ограниченного изменения тока возбуждения, чем достигается цель изобрвтения.

Формула изобретерия

Устройство оптимизации электропри- 4р . вода стенда для испытаний трансмиссий, содержащее тормозной синхронный генератор, вход которого соединен с выходом регулятора возбуждения синхронного генератора, а выход соединен со входом датчика момента, механический выход которого через нагрузочный вал связан с входом редуктора, а электрический выход подключен к первому, входу регулятора момента, выход редуктора через приводной вал подключен к механическому выходу нагрузочного асинхронного двигателя с фазным ротором, к первому электрическому входу которого подключен выход регулятора момента, а к второму входу подключен электрический выход тормозного синхронного генератора, вход нагрузочного асинхронного двигателя с фазным ротором подсоединен к первому механическому выходу приводного двигателя постоянного тока, второй механический выход которого соединен с входом датчика скорости, электрический вход приводного двигателя постоянного тока подключен к первому выходу датчика тока, второй выход которого соединен с вто.рым входом регулятора скорости и первым входом синхронного детектора, выход датчика скорости подключен к входу регулятора скорости, третий вход регулятора скорости соединен с первым выходом задающего блока, второй выход которого соединен с входом регулятора момента, выход генератора поисковых колебаний соединен с вторым входом синхронного детектора, выход которого через усилитель подключен к входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД стенда, в него дрполнительно введены блок регулирования амплитуды поисковых колебаний, однополярный сумматор, сумматор и блок ограничений, причем вход блока регулирования амплитуды поисковых колебаний соединен с выходом генератора поисковых колебаний

Ф второй его вход соединен с электрическим выходом датчика момента, а его выход - с первым входом однополярного сумматора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход однополярного сумматора подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с третьим выходом задающего блока, выход сумматора соединен через блок ограничений с входом регулятора тока возбуждения синхронного генератора.

1596305

Составитель В. Храмов

Техред M.Ходачич

Корректор А.Пбруцар

Редактор И. Бандура

Тираж 666 Подписное

Заказ 2909

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113J35, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 101