Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания

 

(54), СТЕНД ДЛЯ ОюаТКИ И ИСПЫТАНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ,1 2

Изобретение относится к маиино- клвчено устройство измерения момента строению. и тахогенератор, соединеннйй с элект" рической машиной, кинематически свяПо основному авт.св. h 9493 ™з" = ванной с валом испытуемого двигателя вестен стенд для обкатки и испыта - и подключенной цепью статора к питаю .ния двигателя внутреннег ? сгорания ° . >,щей сети переменного тока, а цепью содержащий асинхронную электричес,.кую машину с фазным ротором тахо тельно с которым связан инве то а генеРатоРом, выпРЯмитель с ве ил, первичная и вторичная обмотки транснт яр р1 ми, согласующий трансформатор с ком: форматора соединены в звезду, первичпенсацией потоков вынужденного намаг- 1з ная . б ничивания, трехфазный однотактный сети переменного тока и в каждую фаинвертор с вентилями и систему уп- зу вторичной обмотки вкпочены вентиравления, причем последняя выполнена ли инвертора. Согласующий трансформа-, в виде устройств программного, задаю" . то, снабжен допо „ щего и корректируФцего устройства и ° фаз„ые катущки „о ..Фазные катушки которой соединены межустройств сравнения, измереюя момен- ду собой последо а ду с ой последовательно и встречно . та, усиления и импульсно-фазового уп вйткам вторичной обмотки и по кпючеэтом програМое и задаац,е устройстФР ны с одн и сторо"ы к бщей точке венпоспедовательно через устройства срав нения, усиления и корректирующее под-. гой " к нулевой точке вторичной обмотключены к устройству управления, свя» ки. согласующего травсформатора, призанному с вентилями,. к которому под- чеи число витков одной фазы дополни3, 10 тельной обмотки меньше числа витков этой же фазы вторичной обмотки в три раза.

Однако известное устройство целесообразно использовать в установках сравнительно небольшой мощности (примерно до 100 кВт) . В установках большей мощности возникающие при работе инверторов гармонии достигают значи" тельной величины и оказывают отрицательное влияние на питающую сеть и на другие электроустановки, присоединенные к этой сети. Применение фильтров вызывает потери электрической энергии и значительно усложняет и удорожает установку. Кроме того, последовательное включение в цепь ротора дополнительной компенсирующей обмотки вносит в ротор дополни" тельное активное сопротивление, ограничивающее диапазон регулирования асинхронной машины в области частот вращения, близких к синхронной.

Целью изобретения является снижение высших гармоник питающей сети и расширение диапазона регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласующий трансформатор снабжен дополнительными вторичными ббмотками, дополнительными трехфазными однотактными инверторами, образованными управляемыми вентилями, а в выпрямитель включены однофазные мостовые выпрямители, причем дополнительные вторичные обмотки соединены в зиг заг, и в каждую их фазу включены управ. ляемые вентили, а нулевые точки дополнительных вторичных обмоток и общие точки дополнительных трехфазных однотактных инверторов подключены к ротору асинхронной машины через однофазные мостовые выпрямители, включенные между фазными обмотками ротора.

На фиг. 1 приведена принципиаль" ная схема предлагаемого устройства с двумя дополнительными обмотками, соединенными в зигзаг и двумя допол" нительными инверторами; на фиг. 2то же, с одной дополнительной обмоткой, соединеняой в зигзаг, и. одним дополнительным инвертором.

Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания .содер,жит кинематически соединенные с валом .испытуемого двигателя 1 устройство 2 для измерения частоты вращения и асинхронную электрическую машину 3 с фазным ротором, статор которой под02875. 4 ключен к трехфазной сети переменного тока, а в цепь ротора включен выпрямитель 4, соединенный с инвертором 5,,программное устройство 6, задающее

5:устройство 7, устройство 8 для измерения вращающего момента, устройство 9 сравнения, корректирующее. устройство 10, усилитель 11 и блок 12 импульс10

34

55 но-фазового управления вентилями инвертора 5. Согласующий трансформатор инвертора 5 состоит из первичной сетевой обмотки 13, соединенной в эвез-. ду и подключенной к сети переменного тока, вторичной. обмотки 14, которая также соединена в звезду и подключена к управляемым вентилям трехфазного однотактного инвертора 15; дополнительной обмотки 16, соединенной в разомкнутый треугольник и подключенной с одной стороны к нулевой точке вторичной обмотки 14, а с другой стороны — к катодной группе однофазного мостового выпрямителя 17, который (фиг. 1) включен диагональю переменного тока между первой и третьей, и (фиг. 2) - между первой и второй фазными обмотками ротора и подсоединен анодной группой к общей точке катодной группы инвертора 15, причем фазные катушки обмотки 16 включены встреч. но виткам обмотки 14, а число витков обмотки 16 в три раза меньше числа витков обмотки 14, дополнительной вто" ричной обмотки 18, соединенной в зигзаг и образующей с первичной обмоткой 13 нечетную группу соединения, например одиннадцатую, причем обмотка 18 подключена к управляемым вентилям трехфазного однотактного инвертора 19, общая точка катодной группы которого соединена с общей точкой анодной группы одйофаэного мостового выпрямителя 20, влкюченного диагональю переменного тока между второй и третьей фазными обмотками ротора и подсоединенного катодной группой к нулевой точке вторичной обмотки 18, дополнительной вторичной обмотки 21

1,фиг. 1), соединенной в зигзаг и образующей с первичной обмоткой 13 нечетную группу соединения, например, первую, симметричную группе соединения обмоток 13, 18 относительно четной, например нулевой группы соединения обмоток 13 и 14, причем обмотка 21 подключена к управляемым вентилям трехфазного однотактного инвертора 22, общая точка катодной груп5 100 пы которого соединена с общей точкой анодной группы однофазного мостового выпрямителя 23, включенного диагональю переменного тока между первой и втоI рой фазными обмотками ротора и подсоединенного катодной группой к нулевой точке вторичной обмотки 21.

Устройство работает следующим об. разом.

На стадии холодной обкатки двига- >в теля 1 внутреннего сгорания асинхронная электрическая машина 3. работает в двигательном режиме. Токи ротора асинхронной машины 3 выпрямляютоя од нофаэными мостовыми выпрямителями 17, 1

20, 23 и в цепи выпрямленных токов ротора, включенные параллельно, вводится противо-ЭДС инверторов 15, 19

22 соответственно. Выпрямленные напряжения каждой из параллельных цепей 20 преобразователя, состоящего из выпрямителя 4 и инвертора 5, покрывают противо-ЭДС инверторов 15, 19, 22 падения напряжения на активных сопротивлениях и падения напряжений, обус-25, ловленных процессом коммутации вентилей . Часть потребляемой из сети электрической мощности затрачивается на совершение механической работы, а другая часть - моцность скольжения Зв трансформируется в ротор, преобразуется выпрямителем 4 в мощность постоянного тока, которая затеи преобразуется зависимым инвертором 5 в мощность переменного тока с частотой, равной частоте сети и рекуперируется в питающую сеть.

Момент, развиваемый асинхронной машиной 3, пропорционален сумме выпрямленных токов параллельных цепей преобразователя. Поэтому изменение угла управления вентилей инверторов 15, 19, 22, задаваемое устройством 12 управления, приводит к изменению про" тиво-ЭДС инверторов 15 19, 22 и к изменению .величин выпрямленных токов,. вследствие чего достигается регулирование частоты вращения..

Устройство 2 для измерения частоты

Ki вращения обеспечивает работу стенда с обратной связью по частоте. вращения.

На стадии горячей обкатки под нагрузкой асинхронная машина 3 работает в режиме генераторного торможения прн.

v Я частоте вращения выше синхроннои. Ие" ханическая мощность, поступающая на вал асинхронной машины 3 со стороны ,двигателя.1, преобразуется в электри2875 6 ческую. Часть этой нощности, пропорциональная синхронной частоте враще". ния асинхронной машины 3, передается в статорную цепь машины 3 и, за вычетом потерь в статоре, рекуперируется в питающую сеть. Другая часть мощности — мощность скольжения - как и в случае двигательного режима, рекуперируется в питающую сеть по цепи преобразователя.

При работе стенда в режиме генера, торного торможения изменение угла уп" равления вентилей инверторов 15, 19, 22 с помощью устройства 12 управления обеспечивает регулирование тормозного момента на валу двигателя 1.

Устройство 8 для измерения вращающего-момента обеспечивает работу стенда на стадии горячей обкатки под нагрузкой с обратнои связью по вращающему моменту.

Вследствие параллельного соедине ния вторичных обмоток 1.4, 18, 21 ин" верторов 15, 19, 22 и выпрямителей 17, 20, 23 снижается, величина вносимого в ротор асинхронной машины 3 активно" го сопротивления, а диапазон регулирования в области частот вращения близких к синхронной расширяется.

Вторичные обмотки 14, 18, 21 согласующего трансформатора выполнены с компенсацией потоков вынужденного намагничивания, поэтому магнитная система согласующего трансформатора уравновешена относительно flocToRHHhlx и пе" ременных составляющих, а в кривой пер" вичного напряжения отсутствуют гармонии, кратные трем. При соединении вторичных обмоток 18 и 21 в зигзаг таким образом, что они образуют с первичной обмоткой .13 две соседние нечетные группы соединения, симметричные относительно четной группы соединения, образованной обмотками 13 и 14, сдвиг между вторичными напряжениями соответствующих фаз обмоток 18 и 14, 14 и 21 составляют 30, а обмоток 18 и 21 - 60, что обеспечивает компенсацию других нечетных) высших гармоник и способствует улучшению формы кривой первичного напряжения. При этом повышаются энергетические показатели устройства и создаются благоприятные условия для параллельной работы большого количества стендов для обкатки мощных тракторных, автомобильных и других двигателей внут" реннего сгорания. Кроме того, параллельное соединение роторных преобра7 .10028 зоватепей обеспечивает снижение токов каждой группы, что. способствует снижению установленной мощности вторичнйх обмоток 14, 18, 21 согласующего трансформатора, инверторов 15, 19, 22 и выпрямителей 17, 20, 23, упрощению стенда и повышению его. надежности, формула изобретения

Стенд для обкатки и испытания дви-. гателя внутреннего сгорания по

,авт.св. N 949382, о т л и ч а ю щ и +5 с, я тем, что, с целью расширения диа пазона регулирования, согласующий трансформатор снабжен дополнительными вторичными обмотками, дополнитель75 8 ными трехфазными однотактными инвер" торами, образованными управгщемые . вентилями, а в выпрямитель включены .однофазные мостовые выпрямители, причем дополнительные вторичные обмотки .соединены в зигзаг и в каждую их фа-. зу включены управляемые вентили, а нулевые точки дополнительных вторичных обмоток и общие точки. дополнительных трехфазных однотактных инверторов подключены к ротору асинхронной машины через о днофазные мостовые выпрямители, включенные между разными обмотками ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР .N 949382, кл. 6 01 M 15/00, 1979.

1002875

Составитель Н. Патрахальцев

Редактор П. Коссей Техреду А.бабинец КорректорЯ «Билак;

Заказ 1534/22, Тираж 371 Подлисное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-3 Ра шская наб. 8. 4/g

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,