Дата опубликования описания 15.0480 (5З) У4 621.43. .001 (088.8) B.Т.Загоруйко, В.A.Ïåäüêî, A.Е.Пронкевич, В.E.Õàéêèñ и С.Я.Даниленко (72) Авторы изобретения

Украинский государственный проектный институт Тяжпромавтоматика (71) Заявитель (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится преимущественно к автоматизированным системам для стендовых испытаний двигателей.

Известны стенды цля испытания. двигателей внутреннего сгорания, содержащие соединенные с валом испйтуемсго двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической машины (1).

В таких стендах измерение мощности, развиваемой двигателем, осуществляется при обязательном изме/ ренин момента, развиваемого двигателем, что требует усложнения стенда, ведет к повышению его стбимости, особенно при прыменении в заводских условиях для проведения типовых сдаточных испытаний. 20

Известны стенды, содержащие соединенные с валом испытуемого двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство, вы- 25 полненное в виде электрической машины с фазным или короткозамкнутым ротором, в цепь статора которой включен измеритель активной мощности, измеритель механических 30

1 потерь, соединенный с датчиком частоты вращения вала, и цифровой регистратор (2), При измерении развиваемой испытуемым двигателем мощности, подводимой к валу электрической машины, работающей в генераторном режиме, измеритель активной мощности измеряет мощность, рекуперируемую в сеть статором электрической машины. Сигнал с его выхода суммируется с выходными сигналами измерителей потерь в статоре и роторе и измерителя механических потерь. Суммарный сигнал, пропорциональный мощности испытуемого двигателя, поступает. на регистрирующий прибор.

Устройство позволяет также измерять мощность проворачивания коленчатого вала (механические потери) испытуемого двигателя внутреннего сгорания при работе электрической машины в двигательном режиме. Однако при отклонении напряжения питания электрической машины вследствие наличия зависимости выходного сигнала измерителя потерь в цепи ротора от величины

728026 питающего напряжения электрической

" яшины погрешность измерения мощности увеличивается. Дополнительно появляется погрешность измерения мощности, обратно. пропорциональная синхронной частоте вращения при изменении частоты питающей сети электрической машины, которая может изменяться в пределах + 1% в зави-симости от частоты питающей сети.

Целью изобретения является по1 (вышение точности измерения мощности испытуемого двигателя путем учета, отклонения частоты тока питающей сети.

Указанная цель достигается тем, что стенд дополнительно снабжен преобразователем механической мощности "в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети, выполненным в виде формирователя частоты, масштабного блока, двух блоков умножения и сумматора, причем формирователь частоты подключен к сети непосредственно и к регистратору через первый блок умножения и сумматор, к которому подключен также масштабный блок непосредственно и через второй блок умножения, связанный с датчиком частоты вращения вала, формирователь частоты, первый блок умножения и масштабный блок подключены параллельно к измерителю активной мощности.

На фиг.1 представлена функциональная схема стенда; на фиг.2 схема преобразования механической мощности, Стенд содержит нагрузочное устройство, выполненное в виде асинхронной электрической машины 1 с фазным или короткозамкнутым ротором, соединенным с валом испытуемого двигателя 2.

На валу электрической машины установлен датчик 3 частоты вращения вала.

В цепь статора электрической машины включен измеритель 4 активной мощности, выход которого соединен с первым входом преобразователя 5 механической мощности в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети. Второй вход преобразователя механической мощности подключен к датчику частоты вращения вала, а третий вход вЂ” к питающей сети. ПоследОвательно с выходом преобразователя 5 и цифровым регистратором 6 соединен выход измерителя 7 механических потерь, вход которого подключен к выходу датчика 3 частоты вращения вала.

Преобразователь 5 механической мощности содержит блоки умножения 8 и 9 (фиг,2), выходы которых подключены к первому и второму входам сумматора 10,Первый вход блока 8 умножения соединен r. формирователем 11 частоты, пропорциональной частоте питающей сети, подключенным к пита-. ющей сети. На второй вход блока 8 поступает сигнал активной мощности.

На входы блока 9 умножения поступают сигналы частоты вращения вала и смасштабированный масштабным блоком 12 сигнал активной мощности.

К третьему входу сумматора 10 подключен второй выход масштабного блока.

При испытании двигателя электрическая машина 1 работает в генераторном режиме. Активная мощность Рд, рекуперируемая электрической машиной в сеть, измеряется измерителем 4, реализуюшим фсрмулу

Р =Ъи 1 со5Ч, (1) где U напряжение питающей сети;

Лл вЂ” ток статора; угол сдвига между током и

2О напряжением статора.

Сигнал с измерителя 4 активной мощности поступает на вход преобразователя 5 механической мощности.

На второй его вход поступает сигнал

25 с датчика 3 частоты вращения вала, на третий вЂ” напряжение пи ающей сети. Преобразователь механической мощности реализует формулу рм ра)" 2ра " где * ((вЂ” постоянные коэффициенты

Л, 2 пропорциональности;

)) вЂ” частота вращения вала; д вЂ” отклонение частоты питал ющего напряжения от номинального значения 1лн

Так как

Мх эм

hhPPìõ Л 4 мх 2 О Л (7)

Следовательно, окончательное выражение для определения механической мощности примет вид формулы (2).

Для определения мощности днигате$5 ля с учетом механических потерь в где М вЂ” электромагнитный момент;

ug вЂ” угловая скорость ротора, причем эм

М ï :(4) где Рэм=ЗЕ 3 cos V вЂ” электромагнитл ная мощность, где Е = %„0„- .

ЭДС обмотки статора; Ж = BC л угловая скорость вращения магнитвЂ” ного потока статора,8,0 = 2 Й-и, получают

1 Р Ï

50 мх (6)

Величина механической мощности, вычисленная по формуле (6) без учета отклонения частоты питающей сети, отличается от величины механической

55 мощности, вычисленной по формупе (6) с учетом отклонения частоты питающей сети f в диапазоне + 1%, на величину,.

728026

Формула изобретения

50 электрической машине применяют фор)4е „Рап ) Л 1 мп :(8) где Р п вЂ” механические потери в электрической машине.

Составляющая Ф„Р, и формулы (8) получается на выходе блока 8 умножения.

Формула (7) для удобства реализации представляется в виде мх 1(2ра 1„ ЛЯ У„н (9) Первое слагаемое этой формулы реализуется блоком 9 уйуожения, на вход которого сигнал активной мощности поступает через масштабный блок 12, а выходной его сигнал подается на сумматор 10.С учетом того, что „„= con54 вторая составляющая формулы (9) реалиэуетсямасштабным блоком 12 и с второго его выхода поступает на сумматбр 10.

С выхода сумматора снимается сигнал, 1пропорциональный механической мощности, соответствующей формуле (7) .Суммарный сигнал с выхода преобразователя 5 механической мощности и измерителя 7 механических потерь подается на цифровой регистратор 6, При определении мощности проворачивания коленчатого вала двигателя (электрическая машина работает в двигательном режиме) полярнссть выходного сигнала измерителя 4 изменяется на противоположную. Соответственно изменяется и полярность выходного сигнала преобразователя механической мощности.

На вход цифрового регистратора поступает разность сигналов преобразователя 5 и измерителя 7, т.е. мощность, отдаваемая валом электрической машины. Полярность сигнала на входе регистратора при этом изменяется. Результат индицируется со знаком (минус) .

Наличие в предлагаемом стенде преобразователя механической мощности в функции частоты вращения вала и

/ частоты питающей сети и подключение его согласно формуле к другим блокам выгодно отличают стенд от известного решения, так как позволяют повысить точность измерения мощности двигателя благодаря учету отклонения частоты питающей сети и исключению измерителя потерь в цепи ротора, выходной сигнал которого зависит от величины напряжения питающей сети.

Реализация стенда не представляет трудностей, так как в нем использованы серийные приборы, выпускаемые отечественной промышленностью {например, измеритель активной мощности

748, измерительный усилитель ф 7025 и цифровой вольтметр ф 4830). Блоки умножения могут быть выполнены на нденсаторных преобразователях частоты, имеющих простые схемы.

Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащий соединенные с валом испытуемого двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство, выполненное в виде электрической машины с фазным или короткозамкнутым

20 ротором, в цепь статора которой включен измеритель активной мощности, измеритель механических Потерь, соединенный с датчиком частоты вращения вала, и цифровой регистратор, 25 отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения мощности двигателя путем учета отклонения частоты тока питающей сети, стенд дополнительно снабжен преобразователем механической мощности в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети, выполненным в виде формирователя частоты, масштабного блока, двух блоков умножения и сумматора, причем формирователь частоты подключен к сети непосредственно и к регистратору через первый блок умно-, жения и сумматор, к которому псдключен также масштабный блок непосредст- . венно и через второй блок умножения, связанный с датчиком частоты вращения вала, формирователь частоты, первый блок умножения и масштабный блок подключены параллельно к измерителю активной мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проспект фирмы Оно Сокки, Автоматизированный стенд для измерения показателей токсичности ДВС, Япония, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 558194, кл, С 01 М 15/00, 1976 (прототип).

728026 (г ) мх

Составитель Н.Патрахальцев

Редактор Т.Юрчикова Техред И.Асталош КорректорМ.Вигула

Заказ 1128/43 Тираж 1019 . Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектйая, 4

Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания

Способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи // 726461

Стенд для испытаний граблей на надежность // 720337

Устройство дл герметизации // 718749

Способ оценки технического состояния поршневой машины // 718748

Устройство для имитации изменения частоты вращения двигателя внутреннего сгорания // 717392

Стенд для испытания пневматических молотков // 714208

Устройство для виброакустической диагностики двигателей // 714207

Способ спектрального анализа вибраций вращающихся машин // 712724

Способ проверки термодинамического состояния компрессора газотурбинного двигателя и испытательный стенд для его осуществления // 711831

Способ измерения скоростного напора газового потока и устройство для измерения тяги реактивного двигателя // 2100788

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности

Способ определения технического состояния элементов системы регулирования и защиты паровых турбин // 2100791

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин

Устройство контроля наличия воды в топливной системе двигателя внутреннего сгорания и датчик для устройства контроля (варианты) // 2102716

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин по вибрации корпуса // 2103668

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса

Стенд для исследования напряженно-деформированного состояния основных деталей двигателей внутреннего сгорания // 2105963

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания

Способ контроля, диагностирования и компенсации отказов в системах управления двигателей двухдвигательной авиационной силовой установки // 2106514

Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания // 2107175

Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей

Стенд для испытаний жидкостных ракетных двигателей // 2111373

Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)

Способ диагностики колебаний рабочего колеса турбомашины // 2111469

Способ оптимизации диаметральных зазоров между штампованным поршнем и цилиндром двигателя в холодном состоянии // 2112951

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при усовершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндро-поршневой группы ДВС