Стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1980 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится преимущес твенно к автоматизированным системам для стендовых испытаний двигателей.. Известны стенды для испытания, двигателей внутреннего сгорания, содержащие соединенные с валом испытуемого двигателя датчик часто ты вращения вала и нагрузочное уст ройство, выполненное в виде электр ческой машины 1. В таких стендах измерение мрщности, развиваемой двигателем, осуществляется при обязательном из рении момента, развиваемого двйга телем, что требует усложнения стенда, ведет к повышению его стоимости, особенно при применении в заводских условиях для проведени типовых сдаточных испытаний. / Известны стенды, содержащие . соединенные с валом испытуемого двигателя датчик частоты вращения вала и нагрузочное устройство,выполненное в виде электрической машины с фазным или короткозамкнутым ротором, в цепь статора которой включен измеритель активной мощности, измеритель механических потерь, соединенный с датчикомчастоты вращения вала, и цифровой регистратор 2 . При измерений 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 мсадности 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

ШИавщего напряжения электрической Машины 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 зависимости от частоты питающей сети. Целью изобретения является по вышение точности измерения мощности испытуемого двигателя путем учета, отклонения частоты тока питающей сети. .

Указанная цель достигается тем, что стенд дополнительно снабжен преобразователем механической мсщности 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 измери телю 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 1с фазным .или короткозамкнутьлм ротором, соединенным с валом испытуемого двигателя 2. Навалу 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 мех нической мощности в функции частоты вращения вала и частоты питающей сети. Второй вход преобразователя механической мощности подключен к датчику частоты вращения вала, а третий вход - 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 с 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. 5 К третьему входу cyMNiaTopa 10

подключен второй выход масштабного блока.

При испытании двигателя электрическая 1 работает в генераторном режиме. Активная мощность РЯ ре-куперируемая электрической машиной в сеть, измеряется измерителем 4, реализующим формулу

.

(1)

где и, - напряжение питающей сети; 0 - ток статора; If - угол сдвига между током и 0напряжением статора.

Сигнал с измерителя 4 активной мощности.поступает на вход преобразователя 5 механической мощности. На второй его вход поступает сигна.л 5 с датчика 3 частоты вращения вала, на третий - напряжение питающей сети. Преобразователь механической мощности реализует формулу

. Рллх- а - Л ()

где 1 2 постоянные коэффициенты

пропорциональности; И- частота вращения вала; й-,-. отклонение частоты питающего напряжения от номинального значения нТак как

М.(3)

где/ ЛЛэл электромагнитный момент; (jt) - угловая скорость ротора.

-

причем

М,

f л;(4)

где РЗ/А ЗЕ Ч - электромагнитная мощность, гдеЕ . ЭДС обмотки статора; Lti - С-ГС f- угловая с.корость врашения магнитного потока статора,аи/ 2ТГп, ( , получают

(6)

MX

Величина механической мощности, вычисленная по формуле (6) без учета отклонения частоты питающей сети, отличается от величины механической мощности, вычисленной по форму.пе (6) с учетом отклонения частоты питающей сети fj в диапазоне 11%, на величину,

V, Vc,S, ,„

Следовательно, окончательное выражение для определения механической мощности примет вид формулы (2). Для определения мощности дригателя с учетом механических потерь в электрической машине применяют формулу ,.,g, где - механические потери в электрической машине. Составлягадая и формулы (8) получается на выходе блока 8 умножения . Формула (7) для удобства реализации представляется в виде ЛР лx 2 otN Первое слагаемое этой формулы реализуется блоком 9 у ножения, на вход которого сигнал активной мощности .поступает через масштабный блок 12, а выходной его сигнал подается на сумматоо 10.С учетом того, что .onsfe вторая составляющая формулы (9) реализуется масштабным блоком 12 и с второго ;. его выхода поступает на сУмматбр 10 С-выхода сумматора снимается сигнал 1 пропорциональный механической мощ ности, соответствующей формуле (). Суммарный сигнал с выхода преобра зователя 5 механической мощности и измерителя 7 механических потерь подается на цифровой регистратор 6.При определении мощности проворачива:ния коленчатого вала двигателя Сэлектрическая машина работает в двигательно режиме) полярность выходного сигнала измерителя 4 изменяется на противоположную. Соответственно изменяется и полярность выходного сигнала преобразователя механической мощнос ги. На вход цифрового регистратора посту пает разность сигналов преобразователя 5 и измерителя 7, т.е. мощность отдаваемая валом электрической машины. Полярность сигнала на входе реги стратора при этом изменяется. Резуль тат индицируется со знаком (минус). Наличие в предлагаемом стенде преобразователя механической мощнос 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 изМери теля 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 мсядности 748, измерительный усилитель ф 7025 и цифровой вольтметр ф 4830). Блоки р1ножения могут быть выполнены на г-нденсаторных преобразователях частоты, имеющих простыесхемы. Формула изобретения 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 ротором, в цепь статора которой включен измеритель активной мощности, измеритель механических йотерь, соединенный с датчиком частоты вращения вала, и цифровой регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения мощности двигателя путем учета отклонения частоты тока питающей сети, стенд дополнительно снабжен преобразователем механической мседности 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 умнот жения и сумматор, к которому подключен также масштабный блок н.епосредст-. 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 моцности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Проспект фирмы ОнЪ Сокки, Автоматизированный стенд для измерения показателей токсичности ДВС, Япония, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 558194, кл. G ai М 15/00, 1976 (прототип).

фиг}