Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: стенд состоит из нагрузочной электрической машины постоянного тока, соединенной с испытываемым двигателем. К якорным зажимам машины подключен измеритель ЭДС вращения , который состоит из делителя напряжения на резисторах и нормирующего усилителя. Выход усилителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом вычислителя , состоящего из оперативного запоминающего устройства, логического переключающего устройства, постоянного запоминающего устройства. Датчик частоты вращения импульсного типа подключен к входу преобразователя частоты в код, выход которого присоединен к одному из входов логического переключающего устройства. Измеритель тока якоря подключен к входу АЦП, выход последнего связан с вычислителем момента, соединенным с дисплеем, который состоит из клавиатуры и экрана. Выход вычислителя подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а его выход связан с одним из входов устройства сравнения, к другому входу которого подключен измеритель тока возбуждения. Выход устройства сравнения присоединен к входу регулятора напряжения. 4 ил, СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э 6 01 М 15/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ t (21) 4878416/06 (22) 30.10.90 (46) 07.05.93. Бюл. М 17 (71) Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт трактор ных и комбайновых двигателей (72) И. Н, Грибов и Л. Н. Шарыгин (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1257431, МКИ G 01 М 15/00, 1985. (54) СТЕНДДЛЯ ИСПЪ|ТАНИЯДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Сущность изобретения: стенд состоит иэ нагрузочной электрической машины постоянного тока, соединенной с испытываемым двигателем. К якорным зажимам машины подключен измеритель ЭДС вращения, который состоит из делителя напряжения. на резисторах и нормирующего усилителя. Выход усилителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, Изобретение относится к способам испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС), преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испыта. ний, . Цель изобретения — повышение эффективности испытаний ДВС эа счет повышения точности измерения крутящего момента и качества режимов нагружения.

Выполнение стенда с отмеченными отличительными признаками позволяет учесть влияние изменения падения напряжения на обмотках нагрузочной электрической машины и падение напряжения на щеточных контактах, а также потери в стали и добавочные потери, что дает более достоверную исходную информацию о режиме нагружения. Обработка этой информации в

„„. Ы,„, 1814043А1 выход которого соединен с входом вычислителя, состоящего из оперативного запоминающего устройства, логического переключающего устройства, постоянного запоминающего устройства. Датчик частоты вращения импульсного типа подключен к входу преобразователя частоты в код, выход которого. присоединен к одному из входов логического переключающего устройства.

Измеритель тока якоря подключен к входу

АЦП, выход последнего связан с вычислителем момента, соединенным с дисплеем, который состоит из клавиатуры и экрана.

Выход вычислителя подключен к входу цифроаналогового преобразователя, а его выход связан с одним иэ входов устройства сравнения, к другому входу которого под- 3 ключен измеритель тока возбуждения. Выход устройства сравнения присоединен к входу регулятора напряжения. 4 ил, цифровой форме обеспечивает необходимую точность, На фиг. 1 показана функциональная схема стенда для испытания двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 — блок-схема программы расчета крутящего момента косвенным методом, микропроцессорным вычислительным устройством; на фиг. 3— блок-схема программы расчета потерь; на фиг. 4 — расчетная схема для определения

ЭДС вращения.

Стенд состоит из нагрузочной электрической машины постоянного тока 1 (напримерр, серии 4П), соединен ной с .испытываемым двигателем 2. К якорным зажимам машины подключен измеритель 3

ЭДС вращения, который состоит из делителя напряжения на резисторах 4, 5 и норми1814043 рующего усилителя 6. Резисторы делителя имеют такой же температурный коэффициент сопротивления, что и обмотки электрической машины.

В качестве нормирующего усилителя может быть применен нормирующий преобразователь У846НП/2, обеспечивающий преобразование напряжения и гальваническую развязку силовых и измерительных цепей, Выход нормирующего усилителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7 (например, типа

К752ПВ!), выход которого соединен с входов вычислителя 8, состоящего из оперативного запоминающего устройства 9 (например, КР565РУ5), микропроцессора 10 (например, К 1810ВМ86), логического переключающего устройства 11 (например, КР1810В Г88), постоянного запоминающего устройства 12 (например, К573РФ2), Датчик частоты вращения 13 импульсного типа (см.

Чернышев В. А., Сафронов А. В, Датчики системы автоматики в электрическом транспорте. — М., 1989) подключен к входу преобразователя частоты в код 14, выход которого присоединен к одному из входов логического переключающего устройства 11. Измеритель тока якоря 15 (выполненный, например. с применением преобразователя

Е827НП12) подключен к входу АЦП 16, выход последнего связан с вычислителем момента 8, соединенным с дисплеем 17, который состоит из клавиатуры 18 и экрана

19. Выход вычислителя момента 8 подключен к входу цифроаналогового преобразователя 20 (например, ЦАП типа К 572ПА), à его выход связан с одним из входов устройства

21 сравнения (например, типа КФУ-0190; см. Комплектные тиристорные электроприводы: Справочник. — М,: Энергоиздат, 1988), к другому входу которого подключен измеритель тока возбуждения 22, выполненный, например, на шунтах с нормирующим преобразователем типа Е827НП/2. Выход устройства сравнения присоединен к входу регулятора напряжения 23 (например, тиристорному регулятору типа РВТ), выход по. следнего подключен к обмотке возбуждения электрической нагрузочной машины постоянного тока.

Стенд работает следующим образом, Перед началом эксплуатации необходимо выявить следующие характеристики нагрузочной электрической машины в двигательном режиме известным способом см.

Коварский Е. М„Янко Ю. И. Испытания электрических машин. — M,: Энергоатомиздат, 1988): — падение напряжения на щеточном контакте в функции тока нагрузки Ощ=f(l); (6) 50 — ЭДС вращения в функции частоты вращения п на холостом ходу при двух фиксированных значениях тока возбуждения

Е<=f(n) Ez=f(n); — ток холостого хода в функции частоты вращения для двух значений тока возбуждения lio=f(n), lzp = f(n), Полученные характеристики затем вводят в постоянное запоминающее устройство 12 вычислителя, где вычисляется крутящий момент(в форме кода) по механической мощности P на валу электрической машины и частоте вращения п;

15 " и 7

Р (1)

Последовательность расчета Мк поясняет блок-схема программы, приведенная на фиг. 2.

Механическая мощность в генератор20 ном режиме электрической нагрузочной машины определяется как сумма электрической мощности Рз и мощности потерь ЛР:

Р-Ре+ (2)

При расчете пользуются электромагнитной мощностью

Рэ=Е1, (3) где Š— ЭДС вращения электрической машины;

I — ток нагрузки электрической машины.

ЭДС вращения электрической машины постоянного тока определяется в соответствии с эквивалентной схемой (фиг. 4), где обозначено

R<,  — соответственно сопротивления компенсационной обмотки добавочных полюсов;

Ве — сопротивление обмотки якоря.

Для уравновешенного моста имеем:

40 Р 1=К(Р +Р1) (4)

Rez=KRz (5) иVIz= (д + +д )(E+Vg=

=C (E+×.) " . "

45 Rz где с1- R +R,+R

Таким образом, Е=(С ) Viz- w

1 (7)

Потери в электрической машине можно представить в виде:

Л Р= тр хх+ Ь РРе хх+ Л Рдоб., (8) где Л Ртр хх — механические потери на трение при холостом ходе;

Л Рге xx — потери в.стали при холостом ходе; сдоб. — дОбаВОЧНЫЕ ПОтЕрИ.

Добавочные потери не зависят от частоты вращения и рассчитываются по формуле

1814043 (см, Коварский Е. M., Янко IO, И, Лспытани.-.! электрических машин -- M.: Энергоатомиэдат, 1990}: орлоб=СиРЯ ()

1 г (9) !!ОМ

2 — 2 эхх2 Е1 Рэхх1 L2

2 Е 2 (С С) (эхх1 Рэхх2)г! (1б)

Е1 — Е2

Зг где С2, Сэ — константы характеристик;

Рэ хх1=Е1 !10:

Р э хх2= Е2 20.

Последовательность расчета потерь в электрической машине Л P приведена на фиг. 3.

Как было отмечено выше, посла Выявления исходных характеристик электрической нагрузочной машины они вводятся lepee дисплей 17 с помощью клавиатуры 18. Вводимая информация отображается на экране дисплея 19. Далее этой же клавиатурой эадаетсл режим испытаний двигателя 2. Заданное значение тока воэбужденил с выхода вычислителя 8 (в виде кода) поступает через цифроаналоговый преобразова- 50 тель 20 на первый вход устройства сравнения 21, выход которого управляет регуллтором напряжения 23, В устройстве сравнения 21 вырабатываетсл разностный сигнал — разность между заданным эна !ением тока возбуждения и его факти !Огким где CI,=0,005;

PI! -- Номинальная мощногть электрической машины.

Остальные составляющие потерь N ==!Мэтр хх+ Л PFe xx ЗВВИСят От ЧаСтОтЫ Вра- 10 щения

ЛГ = h, P» Ä+ h. P «Ä., - Л P,.„, (1 u) где ЛРги,т — потери на гистерезис;

Л Рэихр — потери на вихревые токи, причем 15

4I гист. =8 П, (11)

Жээихр = В П (12) где  — индукцил в воздушном зазоре электрической машины.

Потери на трение получа!от по выягленным вначале характеристикам длл двух значений тока возбуждения:

Е1=!(П); F2=-f(A); 110=!(П); !20=т(П):

Cg

Рэ xx1= 1 тр+(С2+ )Е1

П

Рэ хх2 AP>p+(C2+ — )Е2

Сэ (14)

Отсюда следует: значением, определяемым измер!Пелем тока воэо>!>кдения 22, Вычислитель 8 поддер>кивает эаданн!-!Й режим с учетОм теку!цих значений часготы вращанил и, поступагошей I!à его вход от датчика l3 через преобра зова ел() 1" -1 частота код, !л да1 !ика ЭДС вращения 3, поступающей черед аналогоцифровой преобразователь 7.

Бы эисг еннгтс В блоке и эначРг!Ил крутяЩЕГО МОМЕНТВ Мк И ЧВСТОТЫ ВРВЩЕНИЛ П ОТОбра>каютсл на экране 19 дисплел 17

Таким образом, предло>кенный стенд

УЧИ! ЫВВЕТ Пат(ЕНИЕ HBПРЯХ<ЕНР т На ЩBТОЧ ных контактах и ooTepll в с1гли на гистерезис и вихревые токи. За счет этого повь;шаетсл точность измерения «рутлщего момента и стабильность поддержания режимов i!Bгружения, т, е. эффективность исП !Тл НИ а

Формула изобретения

Стенд pflq испытания двигатет!л Внутреннега сгорания, содср>кащий нагрузочну!о электрическую MBLUMH) постоянного тО!<а, измерит<>ль ТоКА якоря электрическОЙ машины, да Р(ик частоты Вг>а!ценил, связан ный с ротором электрической машины, регулятор тока возбуждения, из!18pI ;Teль тока возбуждения, устройство сравнения, измеоитen!, ЭДС Bpau(B I Ia v, Вы !Исл,Tenь, о т л и ч à io щ !т Й с я тем, что, с целью повышения эффективности игг!ытаний за счет повышенил .гочности измер<ни крутящего момента и качества режимов нагруженил, я него дополнительно введены два аналогоци(Ьровых преобразователя, преобразователь !астоты в код, дисплей, цифроаналоговый преобразователь, а вычислитель снабжен блоком оперативной памяти, при этом к Входам вычислителя подключен ди;плей, через анало-о-цифровые преобразователи-измерители тока якоря э-)ектоичес!(ой машит! ы и ЭЛ С Вращения чBрез Г!рООГ2разователь частс!ты B Kop, дат чик частсты Вращения, .выход вычислителя связан через цифроаналоговый преобразователь о псрвым Qxopor4 ус-!.ройстг!а сравнеНИЯ, ВТОРОЙ ВХОД КОТОРОГО ПРИСОЕДИНОН К измерител!о тока возб жденил, а выход — к регулятору тока возбужденил, измеритель

ЭДС Вращения выполнен В Виде последОВательно соеди;-!Внных делителя напрлжения, входы которого явллютсл Входами иэмериГЕЛЯ И г!ООМИРУ!О!ЦВГО У(ИЛИТЕЛЛ ОДИН ВХОД ! (Отооого поцкл!Очен к зажиму якоря эле!<трической ма! Зины, другой к средней точке делителя, 1814043

I8

4a;I; од nacnopòíûõ даинх, <уцего аначенкя м z. y характеристик и 4 pzf, УМ .ФМ .=

= f(n) чет постоякно2 чет ЭЛС ет мектроьигннтной ости ет потерь в трнческой ыаипще

t Р.еzаннческан

- -i мониость

И еханлч еская мощность

Хрутящхд момент

Фнг. 2, 1814043 Определение характеристик ! Выборка

1 данных

1 Потери холостого хода

I Расчет — — - потерь на тренин

1 Расчет — — — коэф йциелтов

I.; Расчет потерь

1в стали Расчет добавочных потерь Сумма потерь !

Фиг.3.

Составитель И. Грибов

43 4

Техред M. Моргентал Корректор С. Юско

Редактор H. Рошкова

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

Заказ 1825 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5