Нагружающее устройство стенда для испытания двигателей внутреннего сгорания Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к стендам для обкатки двигателей и может быть использовано в системах управления нагрузочными устройствами испытательных станций.

Цель изобретения - повышение надежности нагружающего устройства стенда

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Нагружающее устройство содержит асинхронную балансирную машину 1 с фазным ротором, полупроводниковый преобразователь 2 с датчиком 3 тока, логический переключающий блок 4, соединенные последовательно регулятор 5 частоты вращения и болк 6 ключей, регулятор 7 момента, регулятор 8 тока, систему 9 управления преобразователем, соединенные последовательно тензометрический датчик 10 момента и регистрирующий прибор 11, датчик 12 частоты вращения, датчик 13 положения ротора, управляемые ключи 14 и 15 выбора режима обкатки, блок 16 измерения электромагнитного момента электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

В режиме холодной обкатки логический сигнал выбора режима с внешнего пульта переводит логический переключающий блок 4 в состояние, при котором управляемый ключ 14 передает сигнал задания частоты вращения с внешнего пульта управления на вход регулятора 5. Блок 6 ключей обеспечивает подключение регулятора 5 к регулятору 7 момента, а система 9 управления преобразователем, на вход которой сдатчика 13 положения ротора поступает последовательность импульсов с частотой, пропорциональной частоте скольжения ротора, обеспечивает работу преобразователя 2 в выпрямительном режиме по отношению к электродвижущей силе (ЭДС) ротора и в инверторном режиме - к напряжению сети, для того, чтобы энергия скольжения рекуперировалась в сеть. К статору асинхронной машины 1 подводится трехфазное переменное напряжение сети. Нагружающее устройство работает в двигательном режиме, прокручивая вал ДВС со скоростью, при которой величина сигнала с датчика 12 равна величине сигнала задания скорости. Тензометрический датчик 10 момента вырабатывает сигнал, пропорциональный среднему крутящему моменту, регист рация которого обеспечивается прибором 11. Блок 16 измерения электромагнитного момента вырабатывает

сигнал, пропорциональный мгновенному значению момента.

При очередной коммутации тока ротора происходит снижение электромагнитного

момента. При этом происходит уменьшение сигнала с блока 16 и на входе регулятора 7 появляется разность сигналов задания и об ратной связи. Это приводит к увеличению сигнала на выходе регулятора 7. который

0 является заданием для ре(улятора 8 тока. При этом увеличивается сигнал на выходе регулятора 8, а система 9 обеспечивает изменение угла управления преобразователем 2, что приводит к увеличению тока

5 ротора и момента до величины, при коюрой сигнал обратной связи будет равен сигналу задания Таким образом обеспечивается уменьшение переменной составляющей крутящего момента на каждом скоростном

0 режиме. Состояние логического переключающего блока 4 остается неизменным при регулировании скорости от нуля до W0, где W - синхронная скорость асинхронной машины. При достижении скорости прокрутки

5 Wo сигнал с датчика 12 переключает блок 4 в состояние, при котором система 9 управления переводит преобразователь 2 в ин- верторный режим по отношению к ЭДС ротора и в выпрямительный - к напояжению

0 сети, При этом происходи; подпиткч асинхронной машины по цепи ротора, «то псзво ляет работать на скоростях внше W0 Уменьшение переменной составпяющей момента на скоростях выше W0 происходит

5 аналогичным образом.

В режиме горячей обкатки нагружающее устройство выполняет две функции. Сигнал с внешнего пульта управления переводит логический переключающий бпок 4 в

0 состояние, при котором управляемый ключ 14 и блок 6 ключей обеспечивают подачу сигнала задания скорости на регулятор 5, а с его выхода на вход регулятора 7 момента. Система 9 управления обеспечивает работу

5 преобразователя 2 в выпрямительном режиме по отношению к ЭДС ротора и в инверторном режиме - к напряжению сети. Так устройство работает в диапазоне ско ростей от 0 до 0.4W0, соответствующем ми

0 нимально устойчивой скорости двигателя, обеспечивая запуск ДВС.

После запуска двигателя при W 0,4 Wo сигнал с датчика 12 переводит логический переключающий блок 4 в состоч5 ние, при котором управляемый ключ 14 снимает задание по скорости. Управляемый ключ 15 и блок 6 ключей подключают сигнал задания момента с внешнего пульта управления к входу регулятора 7 момента, Система 9 управления переводит преобразователь 2 в инверторный режим по отношению к ЭДС ротора и в выпрямительный - к напряжению сети. При этом асинхронная машина 1 работает в режиме генераторного торможения с двухконтурной системой регулирования момента. Уменьшение переменной составляющей момента происходит аналогичным образом. Механическая энергия испытуемого двигателя преобразуется в электрическую и с учетом подпитки ротора рекуперируется в сеть по статорной цепи за вычетом потерь в электрической машине и преобразователе.

При W W0 с логического переключающего блока 4 на систему 9 управления поступает сигнал, по которому она переводит преобразователь в выпрямительный режим по отношению к ЭДС ротора и в инверторный - к напряжению сети. Механическая энергия испытуемого ДВС преобразуется в электрическую и за вычетом потерь в асинхронной машине и преобразователе возвращается в питающую сеть через статор машины 1 и преобразователь 2. Нагружающее устройство работает в режиме генераторного торможения со стабилизацией момента.

Система 9 управления преобразователем «о всех режимах работы преобразует выходной сигнал регулятора 8 тока в импульсы управления тиристорами преобразователя 2 и синхронизирует его работу с сетью.

Наличие блока измерения электромагнитного момента, подключенного одним выводом к сети переменного тока, другим - к выводам обмоток статора асинхронной машины, третьим - к входу регулятора момента, обеспечивает коррекцию управления преобразователем в зависимости от рассогласования мгновенного и среднего значений крутящего момента, что приводит к уменьшению пульсаций момента на валу двигателя и, как следствие, к повышению надежности нагружающего устройства.

Формула изобретения

Нагружающее устройство стенда для испытания двигателей внутреннего сгорания, содержащее трехфазную асинхронную балансирную машину с фазным ротором, полупроводниковый преобразователь с датчиком тока, подключенный к выводам обмоток ротора асинхронной машины одним выходом, а к сети переменного тока другим, логический переключающий блок, снабжен- 5 ный входом для подключения к внешнему пульту управления, регулятор частоты вращения, блок ключей с тремя входами, регулятор момента, выход которого подключен к первому входу регулятора тока, второй

10 вход которого подсоединен к выходу датчика тока, схему управления преобразователем, первый вход которой подсоединен к выходу регулятора тока, второй вход схемы управления преобразователем подсоеди5 нен к первому выходу логического переключающего блока, а выход схемы управления преобразователем - к полупроводниковому преобразователю, тензометрический датчик момента, связанный с регистрирующим

0 прибором, датчик частоты вращения, выход которого подключен к первому входу логического переключающего блока и к первому входу регулятора частоты вращения, выход которого подключен к первому входу блока

5 ключей, датчик положения ротора, подсоединенный своим выходом к третьему входу схемы управления преобразователем, первый и второй ключи выбора режима обкатки, управляющие входы которых подключены к

0 второму выходу логического переключающего блока, каждый из ключей выбора режима обкатки выполнен с информационным входом для подключения к внешнему пульту управления, выход первого ключа выбора

5 режима обкатки подсоединен к второму входу регулятора частоты вращения, второй вход блока ключей связан с третьим выходом логического переключающего блока, о т- личающееся тем, что, с целью повыше0 ния надежности работы, устройство снабжено блоком измерения электромагнитного момента, выполненным с тремя выводами, первый вывод блока измерения подключен к сети переменного тока, второй вывод бло5 ка измерения подключен к выводу обмотки статора асинхронной машины, а третий вывод блока измерения электромагнитного момента подключен к первому входу регулятора момента, второй вход которого связан

0 с выходом блока ключей, а третий вход последнего подсоединен к выходу второго ключа.

Целью изобретения является повышение надежности работы нагружающего устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее асинхронную балансирную машину 1 с фазным ротором, полупроводниковый преобразователь 2 с датчиком 3 тока, логический переключающий блок 4, регулятор 5 частоты вращения, блок 6 ключей, регулятор 7 момента, регулятор 8 тока, систему 9 управления преобразователем, тензометрический датчик 10 момента, регистрирующий прибор 11, датчик 12 частоты вращения, датчик 13 положения ротора, управляемые ключи 14 и 15 выбора режима обкатки, введен блок 16 измерения электромагнитного момента. В устройстве обеспечивается коррекция управления преобразователем 2 в зависимости от рассогласования мгновенного и среднего значений крутящего момента, что приводит к уменьшению пульсаций момента на валу двигателя и, следовательно к повышению надежности нагружающего устройства. 1 ил.