用于運行傳動系的方法和傳動系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于運行傳動系的方法，所述傳動系包括一根驅(qū)動軸、一個與電網(wǎng)連接的電驅(qū)動裝置和一個具有三個輸入端或輸出端的差動傳動裝置，其中，一個輸出端與驅(qū)動軸連接、一個輸入端與驅(qū)動裝置連接而第二輸入端與一個差分驅(qū)動器連接。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種傳動系，其包括一根驅(qū)動軸、，一個與電網(wǎng)連接的電驅(qū)動裝置和一個具有三個輸入端或者輸出端的差動傳動裝置，其中一個輸出端與驅(qū)動軸連接、一個輸入端與驅(qū)動裝置連接而第二輸入端與一個電差分驅(qū)動器連接。
【背景技術(shù)】
[0003]做功機械，如輸送裝置例如栗、壓縮機和鼓風機，或如碾磨機，粉碎機，車輛等的普遍問題是高效率的轉(zhuǎn)速可變的運行。此外，電機作為實例用于驅(qū)動裝置，然而原理適用于驅(qū)動裝置的所有可能的類型以及例如適用于內(nèi)燃發(fā)動機?，F(xiàn)今最常用的電驅(qū)動裝置是三相交流電機諸如異步電動機和同步電動機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提供文首述及類型的一種方法和一種設備，其中在結(jié)構(gòu)簡單的同時可以改變輸送裝置的輸送量。
[0005]這個目的在文首述及類型的方法中通過如下方式得以實現(xiàn)，在驅(qū)動裝置以電動機的方式運行期間，差分驅(qū)動器僅僅以電動機的方式運行。
[0006]另外，這個目的利用文首述及類型的傳動系通過如下方式得以實現(xiàn)，S卩，差分驅(qū)動器通過整流器與電網(wǎng)連接。
[0007]差動系統(tǒng)的核心是差動傳動裝置，該差動傳動裝置在一種簡單的實施形式中是一個具有三個輸入端或者輸出端的、簡單的行星齒輪傳動級，其中一個輸出端與做功機械的驅(qū)動軸連接、第一輸入端與驅(qū)動裝置連接而第二輸入端與差分驅(qū)動器連接。因此做功機械可以在驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)速恒定不變的情況下通過如下方式轉(zhuǎn)速可變地運行，即，差分驅(qū)動器對轉(zhuǎn)速差進行補償。
[0008]利用差分驅(qū)動器可以通過如下方式提高由做功機械輸送的量，S卩，通過差分驅(qū)動器的可變功率來提高驅(qū)動裝置的恒定不變的功率。
[0009]如果用整流器19代替通常用于電差分驅(qū)動器的逆變器，這是有益的，因為這個整流器大多比逆變器具有更高的效率并且還耐用和經(jīng)濟得多。
[0010]如果在驅(qū)動裝置以電動機的方式或以發(fā)電機的方式運行期間，差分驅(qū)動器僅以電動機的方式運行，那么根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的傳動系可以很好地用于例如使用在蓄能發(fā)電站中的渦輪栗。
[0011]從屬權(quán)利要求的內(nèi)容是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式。
【附圖說明】
[0012]下文參照附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式加以闡述。附圖中:
[0013]圖1為用于栗驅(qū)動的差動系統(tǒng)的原理；
[0014]圖2為差動系統(tǒng)的另一實施方式；
[0015]圖3為差動系統(tǒng)的具有傳動前置級(Getriebevorstufe)的另一實施方式；
[0016]圖4為栗的差動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)；
[0017]圖5為差動系統(tǒng)的具有簡化的差分驅(qū)動器的另一實施方式；
[0018]圖6為由圖5獲得的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)；
[0019]圖7為差動系統(tǒng)的具有傳動換轉(zhuǎn)級(Getriebeschaltstufe)的另一實施方式；
[0020]圖8為由圖7獲得的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)；
[0021]圖9為轉(zhuǎn)速范圍減小的差動系統(tǒng)的另一實施方式；
[0022]圖10為由圖9獲得的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)；
[0023]圖11為由圖9獲得的用于所謂的渦輪栗的可能的轉(zhuǎn)速參數(shù)和功率參數(shù)；
[0024]圖12為用于作為驅(qū)動裝置的內(nèi)燃機的差動系統(tǒng)的另一實施方式；
[0025]圖13為用于對傳動系振動進行減振的調(diào)整系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0026]盡管高的電功率消耗，三相交流電機在停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)中并不能夠完全機械地輸出這個功率，這表現(xiàn)在高損耗和小起動力矩中。同時三相交流電機在從零轉(zhuǎn)速起動時的電流消耗典型地相當于額定電流的約7倍，這在起動時對電網(wǎng)造成相應高的電負載。
[0027]因此三相交流電機為了能夠從停止運轉(zhuǎn)狀態(tài)起提供與額定扭矩相符的驅(qū)動力矩必須被設計得相應大并且因此經(jīng)常尺寸過大。因此出于這個原因，代替直接與電網(wǎng)連接還經(jīng)常將電機與變頻器組合設計成可變速的驅(qū)動器。因此雖然可以實現(xiàn)在不增加電網(wǎng)負載的情況下利用高扭矩從零轉(zhuǎn)速起的起動，然而該解決方案是昂貴的并且伴隨有主要的效率損失。一種與此相比更加經(jīng)濟的以及在效率方面更好的備選方案是使用差動系統(tǒng)、例如根據(jù)AT 507 394。然而在這種情況下原則上的限制是:根據(jù)差動級的傳動比只能實現(xiàn)比較小的轉(zhuǎn)速范圍，或者在所謂的差動模式中實際上不能在做功機械的驅(qū)動軸上實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速。
[0028]為了實現(xiàn)這一點存在不同的可能性。根據(jù)德國實用新型N0.20 2012 101 708.3例如可以將差動傳動裝置的傳動比確定為1。在這個基礎(chǔ)上，可以利用差分驅(qū)動器對整體傳動系進行驅(qū)動或者使驅(qū)動裝置具有同步轉(zhuǎn)速并且接著使這個驅(qū)動裝置與電網(wǎng)同步。
[0029]這種解決方案的缺點是:差分驅(qū)動器或者其變頻器的尺寸比驅(qū)動裝置小得多并且因此也只能提供相應小的扭矩。
[0030]為了使負載下的驅(qū)動裝置要么與電網(wǎng)同步(諸如直接與電網(wǎng)耦合的電動機)要么加速到一個具有可供使用的高扭矩的轉(zhuǎn)速范圍中(諸如在內(nèi)燃機的情況中)并且能夠附加地利用傳動系的最大扭矩或者設計扭矩來從零轉(zhuǎn)速起起動做功機械并且優(yōu)選使其具有同步轉(zhuǎn)速，例如可以如下地分3個階段進行起動:
[0031]階段1:驅(qū)動裝置優(yōu)選利用所謂的星形/三角形接法與電網(wǎng)連接，或者作為備選(在一種特別保護電網(wǎng)的方法中)首先利用附加的裝置使得該驅(qū)動裝置具有(至少近似的)同步轉(zhuǎn)速并且然后使其與電網(wǎng)同步。在內(nèi)燃機的情況中，簡單地起動這個內(nèi)燃機并且接著使其加速。在此，驅(qū)動裝置在起動期間除了需克服的差動傳動裝置第二輸入端的由慣性矩決定的反作用力之外盡可能地保持不受外部的機械負荷。反過來看這意味著:直到驅(qū)動裝置達到其額定轉(zhuǎn)速為止，作用在做功機械的驅(qū)動軸上的是相應小的驅(qū)動扭矩。
[0032]階段2:由于現(xiàn)在驅(qū)動裝置的全部扭矩可供使用，所以在第二階段中通過如下方式開始負載下的做功機械的真正的加速和起動，即，借助同步制動器使差動傳動裝置級的第二輸入端減速。
[0033]階段3:—旦差動系統(tǒng)的第二輸入端的驅(qū)動軸處于差分驅(qū)動器的調(diào)整轉(zhuǎn)速范圍中，這個差分驅(qū)動器就承擔傳動系的轉(zhuǎn)速調(diào)整并且同步制動器被釋放。
[0034]圖1以栗為例示出用于傳動系的差動系統(tǒng)的原理。在此，做功機械1是栗的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子經(jīng)由一根驅(qū)動軸2和一個差動傳動裝置3而由驅(qū)動裝置4驅(qū)動。驅(qū)動裝置4優(yōu)選為中壓三相交流電機，該中壓三相交流電機與電網(wǎng)12連接，該電網(wǎng)在所示出的實例中由于中壓三相交流電機的原因是中壓電網(wǎng)。然而所選擇的電壓水平取決于使用情況和主要是取決于驅(qū)動裝置4的功率水平并且在不影響本發(fā)明系統(tǒng)的基本功能的情況下可以具有任何所期望的電壓水平。根據(jù)驅(qū)動裝置4的極對數(shù)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)類型特定的運行轉(zhuǎn)速范圍。運行轉(zhuǎn)速范圍在此是如下的轉(zhuǎn)速范圍，在該轉(zhuǎn)速范圍中，驅(qū)動裝置4可以提供限定的或期望的或要求的扭矩或者在電驅(qū)動裝置的情況中可以與電網(wǎng)12同步。行星架7與驅(qū)動軸2連接，驅(qū)動裝置4與內(nèi)齒輪8連接，而差動傳動裝置3的太陽輪9與差分驅(qū)動器5連接。由此在這個實施方式中，差動系統(tǒng)的核心是具有三個輸入端或者輸出端的簡單的行星齒輪傳動級，其中，一個輸出端與做功機械1的驅(qū)動軸2連接，第一輸入端與驅(qū)動裝置4連接，而第二輸入端與差分驅(qū)動器5連接。
[0035]為了能夠最佳地適配差分驅(qū)動器5的轉(zhuǎn)速范圍，在太陽輪9與差分驅(qū)動器5之間設置適配傳動機構(gòu)(Anpassungsgetriebe) 10。作為所示出的正齒輪級的備選方案，適配傳動機構(gòu)10例如也可以是多級的或者設計成齒帶或鏈傳動。此外，利用適配傳動機構(gòu)10可以實現(xiàn)用于差分驅(qū)動器5的軸偏移，該軸位移基于做功機械1與驅(qū)動裝置4的同軸布局能夠?qū)崿F(xiàn)差分驅(qū)動器5的簡單設計。馬達制動器13與差分驅(qū)動器5連接，該馬達制動器在需要時對差分驅(qū)動器5進行制動。差分驅(qū)動器5借助包括馬達側(cè)的逆變器6a、電網(wǎng)側(cè)的逆變器6b和變壓器11的優(yōu)選低壓變頻器而與電網(wǎng)12連接。變壓器對在電網(wǎng)12與電網(wǎng)側(cè)的逆變器6b之間的可能存在的電壓差進行補償并且在驅(qū)動裝置4、電網(wǎng)側(cè)的逆變器6b與電網(wǎng)12之間電壓平衡的情況下可以取消。逆變器6a與6b通過直流中間電路連接并且在需要時可以本地(oertlich)分離，其中，優(yōu)選馬達側(cè)的逆變器6a盡可能近地定位在差分驅(qū)動器5旁。這種設計的主要優(yōu)點是:驅(qū)動裝置4可以直接地、就是說在沒有繁復的功率電子系統(tǒng)的情況下與電網(wǎng)12連接。通過轉(zhuǎn)速可變的差分驅(qū)動器5實現(xiàn)在可變的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同電網(wǎng)連接的驅(qū)動裝置4的固定轉(zhuǎn)速之間的補償。
[0036]用于差動系統(tǒng)的扭矩公式為:
[0037]扭矩差分驅(qū)動器=扭矩驅(qū)動軸*y/x，
[0038]其中，數(shù)量系數(shù)y/x是差動傳動裝置3中的傳動比與適配傳動機構(gòu)10中的傳動比的比例。差動驅(qū)動器5的功率基本上與由栗轉(zhuǎn)