SU681345A1 - Стенд дл испытани двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Description

(54) СТЕИД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

е валом испытуемого двигател  нагрузочное устройство в виде электрической машины с фазным ротором и датчик частоты вращени , выходы которого подключены к измерителю механической мощности, включенному в цепь ротора нагрузочного устройства, и к измерителю механических потерь, соединенному через переключатель с автоматическим регистратором 3). Дл  повьппени  тотаости измерени  мощности путем учета изменени  коэффициента потерь от частоты вращени  вала к измерителю потерь в статоре подсоеданен измеритель электрических потерь ротора через измеритель механических потерь, выполнешшй в ввде двухтактного конденсаторного частотомера, соединенного с усилителем, нагрз кйй которого служит нелинейный делитель напр жени , а датчик скорое ти св зан с измерител ми механических и электрических потерь.

Однако на этом стенде особенно при испытании двигател  бопы-аой мощности, необходимо обеспечить питание электраческой машины через трехфазный стабилизатор напр жени . В противном слуш отклоаеше питающего напр жени  приводит к и менавшо ЭДС в фазной обмотке зaтop южшнoro ротора, а следовательно , и к изменению выпр мленного напр жени  роторной цепи. Таким обраадм, отсутствие стабилизатора при измерен ьювдюсти вызывает погрешность, 1фопор1щоиальную отклонению напр жени  питающей сети от заданного (нолшнального ) значени .

Применение трехфазного, нозвол ющего рекуперацию элект{юэнергин стабилизатора напр жени  с коэффициентом стабилизации, обеспечивающим высокую (класса 0,5 и вьп е) точность измерени  моищости, св зано с определенными техшр1ес1сил® трудност ми и материальными затратами, особенно дл  стабилизаторов большой мощности.

Цель иж)бретени  - расишрение диапазона применени  стенда путем вювьпаени  точности измерений и автоматического вычислени  показателей работы.

Дл  этого в предлагаемом стенде к электрической мащине подкгаочены измеритель ЭДС в обмотках статора, через трансформаторы тока двух фаз,   блок умножени , входы которого соединены с выходами измерител  механической мощности и измерител  ЭДС, а выходы блока умножени  и измерител  механических потерь соединены последовательно и подключены на вход автоматического регистратора.

На фиг. 1 дана функциональна  схема описываемого стенда; на фиг. 2 - принципиальна  схема измерител  ЭДС в обмотках статора; ва фиг. 3 - принципиальна  схема измерител  механической мощности.

Стевд содержит нагрузочное устройство, выполненное- в виде асинхронной электрической машины 1, соединенной с валом испытуемого двигател  2 внутреьшего сгораиш и датчиком

3частоты вращени  вала. В цепь ротора электрической машинь 1 включен измер1ггель 4 механической мощноста. Измеритель 5 механических потерь соединен с автомат1Г1ескйм регистратором 6. Датчик 3 частоты вращени  вала подключен к измерителю 4 механической мощности и измерителю 5 мехалических потерь. В цепь статора электртюской мзишны через трансформаторы тока ТТ 1, ТТ 2. рзух фаз статора включен измеритель 7 ЭДС в обмотках статора. Выход последнего и выход измерител 

4механической МОЕШОСТН соединены со входами блока 8 умножешг , выход которого соединен последовательно с выходом измерител  5 механических потерь через пзретстцочатель 9 рода работы стенда к автома1ичес:с::;г.1у регистратору 6.

Измеритель 7 (фиг. 2) ЭДС в обмотках статора выполнен в ввде 3-фазного трансформа- тора Тр. 1 иапр жеьш , соединенного с выпр мителем 10, нагрузкой которого  вл етс  выеокоомньш резистор R1,схемы суммировани  фазных токов па резисторах R2, R3, R4, выпр мител  11 nanpHKeisiH, пропорщюнального образованной сумме, и narpjoicefmoro на резистор R5, при этом выходы вьшр глителей 10 и 11 вк юче п 1гоеледовательно встречно на вход усилител  12.

Измеритель 4 (фиг. 3) механической мощности содержит выпр митель фазгюго напр жени  ротора иа диодах Д1 - Д6, нагрузкой которого может быть управл емьп инвертор или реостат В цепь нагрузгш включен Ш|, соединентлт с усилителем 13, нагрузкой которого  вл етс  кондексаторный частотомер 14. Последний состоит из входного 1раисформатора Тр 2, выходные обмотки W2, W 3 которого через токоограничивающие резисторы R 6 и R 7 соединены с транзисторами Т1 и Т2, конденсаторов С 1 и С 2 и сопротивлени  нагрузки - резистора R 8.

Измеритель механических потерь выполнен в виде двухтактного транзисторного конденсаторного частотомера, усилител  и делител  на резисторах, служащих нагрузкой усилител .

При измерении эксплуатационной мощности испытуемого двигател  внутреннего сгорани  путем измерени  мощности на валу сочлененно с ним электрической машины, работающей в генераторном режиме, мощность, подводима  к валу электрической машины, равна

(1)

PI Р;

РМПАЛХ

АП

PWVX. полезна  механическа  мощность, РМП - мощность механических и вентил ционных потерь. Рдр - добавочные потери. РМЧ М ЭЛА W -(-) М(д- электромагниттшш момент, ш - углова  частоты врашени  ротора Pnu. S4JiJ7 2) где Р(,ц - мощность электрических потерь в роторной цепи, S - скольжение, - углова ,частота врашени  магнитн го потока статора. Рпи. Ев-1р, W где Е„ - ЭДС выпр мител  фазного напр жени  ротора, выпр мленный ток ротора. Eg KI Ё op(S) где KI - коэффициент пропорциональности, завис щий от параметров выпр мител , 9- ЭДС обмотки вращающегос  ротора , при этом Ег k EI ,(6) где EI - ЭДС в обмотках статора, kj - коэффициент трансформации ЭД Добавочные потери обычно учитываютс  при лиженно, в процентах от полезной мощности электрической машины. Следовательно, общий коэффициент пропорциональности , посто нна  величина, равен С.,(7) где ks - коэффициент, учитывающий добавочные потери, HI - частота вращени  магнитного по тока статора. С учетом выщеизложениого выражение (1) дл  мощности, подводимой к валу электрической машины, а следовательно, и дл  эксплуата ционной мощности испытуемого двигател  при мет следующий вид PI с.п-1р-Е, + , , (8) где п - частота вращени  ротора. Таким образом, в выражешш (8) составл ю ща  c-n-Ip EI пропорциональна сумме механи ческой мощности и добавочных потерь i В предлагаемом устройстве произведение с-П1р реализовано измерителем 4 механическо мощности следуюшлм образом. На конденсатор ный частотомер 14 (фиг. 3), питание которого осуществл етс  пропорциональным току рютора IP выходным напр жением усилител  13, поступают импульсы с датчика 3, частота которого пропорциональна частоте вращени  ротора электрической машины 1. С выходного резистора Rg частотомера снимаетс  напр жение, пропорциональное произведению СП-1р , т.е. пропорциональное механической мощности без учета изменени  ЭДС в обмотках статора. Измерение ЭДС в обмотках статора (Ej) осуществл етс  измерителем 7 (фиг. 2), реализующим взаимозависимость -Е, Ui - 1, Z,(9) где и, - подведенное напр е сш1е питани , Ii - ток в обмотке статора, Zj - полное сопротивление обмотки статора, активна  составл юща  которого незначительно измен етс  воздействием температуры. Перва  составл юща  - сигнал, пропорциональный Uj, получаетс  на выходе выпр мител  10. Втора  составл юща  выражени  (9) получена следующим образом. Через резистор 84 проходит ток, пропорциональный сумме полученных с ТТ 1 и ТТ 2 токов двух фаз. При этом резистор R4 выполн етс  проводом из материала, который применен дл  обмотки статора, а сечение его выбрано Tatc, что изменение сопротивлеш   R4 от температуры окружающей среды и проход щего по нему тока равно изменению сопротивлени  обмотки статора от этих же факторов. Полученное напр жение пропорционально току третьей фазы и учитывает все изменени  тока и сопротивлени  статора. Следовательно, преобразованное выпр мителем 11 и выделенное на резисторе RS напр жение пропорционально второй составл ющей взаимозависимости (9). Резисторы R, и RS соединены так, что выделенные на них напр жени  включены последовательно встречно, разность этих напр жений, усиленна  усилителем 12, пропорциональна ЭДС в обмотках статора.Выходной сигнал измерител  механической мощности корректируетс  в зависимости от изменени  ЭДС в обмотках статора в блоке 8 умножени .На один из его входов поступает с измерител  7 сигнал, пропорциональный ЭДС в обмотках статора , а на второй - сигнал с измерител  4, пропорциональный выражению с-п Ip Токим образом , на выходе устройства умноже1т  получаетс  сигнал, пропорциональный механической мощности. Так как его выход соед.инен с выходом измерител  5 последовательно и согласно (переключатель 9 в положении А) на автоматический регистратор 6 поступает суммарный сетнал, пропорциональный зксплуатаиионной мощности испь туемого двигател  вн треннего сгораии . При изменении мощности, затрачиваемой на прокручивание коленвала испытуемого двигател  во врем  его холодной обкатки, электрическа  машина 1 работает в режиме электродвигател .

Пол рность выходного сигнала измерител  S механических потерь необходимо изменить, установив переключатель 9 в положение Б. В этом случае на автоматический регистратор 6 поступЗ ет разность сигналов механической мощности и мощности механических потерь, т.е сигнал, пропорциональный мощности прокручившш  колена ала.

Наличие устройства умножени  и измерител  7 ЭДС в обмотках статора выгодно отхшчает предложенный стенд от известных. В нем, благодар  коррекции по измен ющейс  ЭДС в обмотках статора, повьп ена точность измерени  эксплуатационной мощности испьпуемых двигателей и расширен диапазон применени  путем устранени  необходимости шггани  электрической машины через трехфазный стабилизатор.

11редложе1шый стенд может быть использован дл  испытани  двигат ей внутреннего сгорани  пра1стически любой мощности на всех моторостротельных заводах и в научно-исследовательских организаци х.

Предложенный стенд позвол ет использовать acifflxpOHHbie электрические машины обьг-шого исполнешм вместо дорогосто щих балансйрных маи.шн с весоизмерительными устройствами. Исю1ючаетс  необходимость применени  трехфазных , обеспечивающих рекуперацию энергии стабилизаторов напр жени  с высоким коэфф5здиентом стабилизации.

Claims (3)

1.Райков П. Я. Испытание двигателей внутреннего сгорани . М. Высша  школа 1975.

с. 99.

2.Авторское свидетельство № 323675, , кл. G 01 L 3/24, 1972.

3.Авторское свидетельство № 558194, кл. G 01 М 15/00, G 01 L 3/24, 1977.

фиг.2