Стенд для испытания двигателей Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

СО

с

Использование: испытание над нагрузкой двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: стенд содержит две электрические машины 2 и 1 постоянного тока с общей якорной цепью, регулятор 8 тока, подключенный к обмоткам возбуждения электрических машин 1,2, датчик 3 тока якорной цепи, два усилителя 7.1 и 7.2, усилитель-ограничитель 6, пороговый элемент 7.3 и датчик 4 напряжения якорной цепи, подключенный через усилитель-ограничитель 6 и пороговый элемент 7.3 к входу усилителя 7.2, к выходу которого подключен датчик 3 тока якорной цепи. 1 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию для испытания под нагрузкой двигателей внутреннего сгорания.

Известен стенд испытания двигателей, включающий электрическую машину, которая может работать в режиме двигателя и генератора. Ротор этой машины механически связан с валом импульсного двигателя, а выводы обмотки подсоединены к трехфазной сети переменного тока через полупроводниковый преобразователь, служащий для подвода электрического тока к обмоткам при работе машины в режиме двигателя и для рекуперации электрической энергии в сеть при работе машины в режиме генератора. Блок управления стендом обеспечивает создание в машине, работающей в режиме генератора, тормозящего момента, прикладываемого к двигателю, измерение

тормозящего момента и выбор режима работы машины 1.

Недостатками данной конструкции стенда являются необходимость применения в качестве нагрузочного устройства ба- лансирной электрической машины, обеспечивающей устойчивую работу системы стенд-двигатель в узком диапазоне динамических нагрузок, а также необходимость использования в стенде механического устройства измерения момента, что не позволяет обеспечить достаточную плавность и надежность регулирования стенда.

Известен также стенд для испытания двигателей, содержащий электрическую машину, генератор постоянного тока, выход которого связан с входом электрической машины, и систему стабилизации крутящего момента сдатчиком тока якоря, формирователем сигнала крутящего момента, состояXI

О О

ГО

ю

щим из двух размещенных последовательно усилителей, и регулятором тока возбуждения генератора и электрической машины 2. В изаестном стенде для испытания двигателей формирователь сигнала крутящего момента выполнен в виде масштабного усилителя тока якоря с входным фильтром и делителем напряжения на выходе, подключенного к входу второго усилителя-инвертора.

Недостатком такой системы является ограниченность ее применения (используется в маломощных машинах, работающих с неизменным током возбуждения) из-за нарушения пропорциональности тока относи- тельно крутящего момента при развозбуждении электрической машины, что приводит к перегрузке испытательного стенда с возможностью возникновения аварийной ситуации.

Целью изобретения является повышение надежности работы стенда.

Цель достигается тем, что в стенд для испытания двигателей, содержащий две электрические машины постоянного тока с общей якорной цепью, регулятор тока, подключенный к обмоткам возбуждения электрических машин, датчик тока якорной цепи и два усилителя, выход первого из которых через второй усилитель подключен к входу регулятора тока, введены усилитель-ограничитель, пороговый элемент и датчик напряжения якорной цепи, подключенный через усилитель-ограничитель и пороговый элемент к входу первого усилителя, к выходу которого подключен датчик тока якорной цепи.

Введение порогового элемента и датчика напряжения якорной цепи и подключениепоследнегочерезусилитель-ограничитель с пороговым элементом к входу первого усилителя, к выходу которого подключен датчик тока якорной цепи, позволяют получить электрический сигнал, находящийся в линейной зависимости от крутящего момента и, таким образом, обеспечить плавность и линейность регулирования сигнала развозбуждения, устранить механические вибрации и колебания токовой нагрузки на стенде.

На чертеже приведена электрическая принципиальная система стенда для испытания двигателей.

Стенд представляет собой две электрические машины 1 и 2, якоря которых образуют общую электрическую цепь. Бал электрической машины 1 механически связан с валом асинхронного приводного электродвигателя (не показан), а вал электрической машины 2-е валом испытуемого двигателя внутреннего сгорания (не показан). К выходам обмотки электрической машины 2 подключены датчик 3 тока якоря и датчик 4 напряжения якорной цепи, входы

управления которых связаны по отдельности с выводами шунта 5, помещенного в общей электрической цепи между блоками электрической машины 1 и электрической машины 2. Выход 4 датчика напряжения

0 якорной цепи подключен к входу усилителя- ограничителя 6. Выход усилителя-ограничителя связан с входом формирователя 7 сигнала крутящего момента, выход которого, в свою очередь, подключен к одному из

5 входов узла 8.1 выделения разностного сигнала между сигналом задания момента и сигналом обратной связи по моменту регулятора 8 тока, второй вход которого связан с задат- чиком 8.2 этого регулятора. Выход датчика

0 3 тока якоря, сигнал на котором пропорционален току на якоре электрической машины 2, подключен к одному из входов узла 8.3 импульсно-фазового управления регулятора 8 тока, второй вход которого подключен

5 к выходу узла 8.1 выделения разностного сигнала между сигналом задания момента и сигналом обратной связи по моменту. Формирователь 7 сигнала крутящего момента выполнен в виде двух последовательно

0 включенных усилителей 7,1 и 7.2, на входе первого из которых помещен пороговый элемент 7.3.

В качестве элементной базы формирователя сигнала крутящего момента исполь5 зованы операционные усилители, обеспечивающие жесткую линеГшую зависимость выходного сигнала от входного с постоянным коэффициентом поопорцио- нальности, зависящим исключительно от со0 противлении обвязки, обладающих высокой стабильностью. Сами операционные усилители, например, серим К553УД2 имеют высокую термостабильность, не критичны к изменению питающих напряжений, имеют

5 внутреннюю схему балансировки О, допускают изменение входного сигнала до уровня питающих напряжений.

Выходы узла 8.3 импульсно-фазового управления связаны по отдельности с уп0 равляющими электродами соответствующих тиристоров обмоток возбуждения электрических машин 1 и 2.

Работает стенд для испытания двигателей следующим образом.

5 При изменении нагрузки на валу происходит изменение тока якоря электрической машины 2. Пропорционально этому изменению сигнал датчика 3 тока якоря поступает на один из входов усилителя 7.1 формирователя 7 сигнала крутящего момента Одновременно на второй вход усилителя 7.1 через усилитель 7.2 с пороговым элементом

73 поступает сигнал от усилителя-ограничителя 6. В результате на выходе усилителя 7.1 создается сигнал, пропорциональный моменту сопротивления, который поступает в узел 8.1 выделения разностного сигнала между сигналом задания момента и сигналом обратной связи по моменту регулятора

8тока. Разностный сигнал с узла 8.1 поступает в узел 8.3 импульсно-фазового управления для управления током возбуждения электрических машин 1 и 2. При этом в узле импульсно-фазового управления формируются управляющие сигналы, подаваемые на тиристоры обмоток возбуждения электрических машин 1 и 2. При этом за счет отсутствия механических элементов измерения момента и отсутствия контактов в тракте измерения момента на порядок улучшаются динамические свойства стенда, что позволяет использовать его при циклических ис8

J Ц.J L1-J

пытаниях ДВС, увеличивается надежность при работе стенда и качество регулирования за счет увеличения быстродействия регулятора момента. Исключается влияние

вибрации стенда на систему регулирования момента.

Формула изобретения Стенд для испытания двигателей, содержащий две электрические машины постоянного тока с общей якорной цепью, регулятор тока, подключенный к обмоткам возбуждения электрических машин, датчик тока якорной цепи и два усилителя, выход первого из которых через второй усилитель

подключен к входу регулятора тока, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности, в него введены усилитель-ограничитель, пороговый элемент и датчик напряжения якорной цепи, подключенный через

усилитель-ограничитель и пороговый элемент к входу первого усилителя, к выходу которого подключен датчик тока якорной цепи.