Стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК G01M15/00 

1

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к стендам для обкатки и испытания двигателей внутреннего сгорания.

Известны стенды для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие асинхронную электрическую машину с фазным ротором, тахогенератор, выпрямитель с вентилями, трансформатор и систему управления l.

Такие стенды имеют сравнительно узкий диапазон регулирования, нестабильные параметры низкий КПД.

Известны стенды для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, содержащие асинхронную электрическую машину с фазным ротором, ахогенератор, выпрямитель с вентилями, согласующий трансформатор с компенсацией потоков вынужденного намагничивания, трехфазный однотактный инвертор с вентилями и систему управления, причем последняя выполнена в виде устройств программного, задающего и корректирующего и устройств сравнения, измерения момента, усиления и импульсно-фазового управления вентилями инвертора, при этом программное задающее устройства через устройства сравнения, усиления и корректирующее подключены к устройству уп10равления, связанному с вентилями, к которому подключены устройство измерения момента и тахогенератор, соединенный с электрической машиной, 15 кинематически связанной с валом испытуемого двигателя и подключенной цепью статора к питающей сети переменного тока, а цепью ротора - к выпрямителю, последовательно с кото20рым связан инвертор, а первичная и вторичная обмотки трансформатора соединены в звезду, первичная обмотка подключена к питающей сети переменного тока, в каждую фазу .вторичной обмотки включены вентили инвертора 2 . В таких стендах происходит значи тельное искажение формы токов и нап жения питающей сети, они имеют низкий кoэффициeнf мощности и недоста-- точную надежность вследствие взаимного влияния параллельно работающих стендов и несимметрии питающей сети Целью изобретения является повышение надежности работы и улучшение энергетических показателей. Указанная цель достигается тем, что трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, фазные катушки которой соединены между собой после довательно и встречно витка/4 вторич ной обмотки и подключены с одной стороны к общей точке вентилей выпрямителя, а с другой - к нулевой точке вторичной обмотки трансформатора, причем число витков одной фазы дополнительной обмотки меньше числа витков этой же фазы вторичной обмотки в три раза. На чертеже изображен стенд для испытания двигателя внутреннего сгорания. Стенд для испытания содержит кинематически соединенные с валом испытуемого двигателя 1 тахогенератор 2 и асинхронную электрическую машину 3 с фазным ротором, статор которой подключен к трехфазной сети переменного тока. В цепь ротора асинхронной машины включен выпрямитель k, который поледовательно соединен с трехфазным однотактным инвертором 5. Согласующий трансформатор 6 состоит из первичной обмотки 7,.соединенной в звезду и подключенной к сети переменного тока, вторичной обмотки 8, которая также соединена в звезду, и дополнительной обмотки 9, фазные катушки которой соединены между собой по следовательно и встречно виткам вто ричной обмотки 8 и подключены с одн стороны к оби1ей точке вентильной группы выпрямителя 4, а с другой ст роны - к нулевой точке вторичной об (тки В трансформатора 6. В каждую фазу вторичной обмотки 8 включены управляемые вентили инвертора 5 Об щая точка соединения вентилей инвертора подключена к другой общей т ке, функционально противоположной о вентильной группы выпрямителя k. Стенд содержит также программное устройство 10, задающее устройство 11, устройство 12 измерения вращающего момента, устройство 13 сравнения, устройство 14 усиления, корректирующее устройство 15 и устройство 16 импульсно-фазовогр управления вентилями инвертора. При этом устройства 10, 11, 13-16 соединены последовательно и связаны с вентилями инвертора 5. К устройству 13 дополнительнд подключены устройство 12 измерения момента и тахогенератор. Работает стенд следующим образом. На стадии холодной обкатки двигателя внутреннего сгорания асинхронная электрическая машина 3 работает а двигательном режиме. ЭлектричесТ ая энергия переменного тока ротора, пропорциональная скольжению, преобразуется выпрямителем k в энергию постоянного тока, которая затем преобразуется инвертором 5 в энергию переменного тока с частотой питающей сети. Эта энергия через трансформатор 6 возвращается в питающую сеть. На стадии горячей обкатки под нагрузкой асинхронная машина 3 работает в режиме генераторного торможения. Поступающая на вал эффективная мощность двигателя 1 преобразуется машиной 3 в электрическую мощность, часть которой (за вычетом потерь) рекуперируется а питающую сеть по цепи статора машины, а другая часть - мощность скольжения генерируется в обмотках ротора и (за вычетом потерь) после преобразования выпрямителем 4 и инвертором 5 через трансформатор 6 поступает в питающую сеть. Поскольку потери в статорной и роторной цепях сравнительно невелики, стенд работает при высоких значениях КПД на всех режимах. Так как вентили инвертора открываются поочередно,фазные токи вторичной обмотки трансформатора имеют постоянные составляющие 1 пост и составляю1чие высших гармоник, кратные 3ik3. Эти составляющие суммируются в цепи постоянного тока, образуя суммарный ток 3 (1пост 3), где , 2,3, который, протекая через дополнительную обмотку 9, компенсирует намагничивающие силы, соответствующие этим токам, и симметрирует фазные напряжения. Программное устройство 10 и задающее устройство 11 обеспечивают рабо ту стенда по заданной программе. Ста билизация частоты вращения на стадии холодной обкатки и вращающего момент на стадии горячей обкатки под нагруз кой осуществляется с помои ью тахоген ратора 2, устройства 12 измерения вр щающего момента, устройства 13 сравн ния, устройства И и устройства 16 импульсно-фазового управления. Устройство 16 обеспечивает требуемое качество регулирования, Благодаря компенсации потоков вынуященного намагничивания и симметри рования вторичных фазных напряжений обеспечивается минимизация уровней гармоник, улу 411ается форма кривой пи тающего напряжения, повышается КПД и коэффициент мощности стенда, умень шэлотся вес, габариты и стоимость сог исующего трансформатора и повышается нэдежность работы стенда, особенно при параллельной работе группы стендов на испытательной станции Фсчэмула изобретения Стенд для обкатки и испытания дви гателя внутреннего сгорания, содержащий асинхронную электрическую машину с фазным ротором, тахогенератором, выпрямитель с вентилями, согласующий трансформатор с компенсацией потоков вынужденного намагни мва- . ния, трехфазный однотактный инвертор -с вентипякм и систему управления, причем последняя выполнена в виде устройства программного задающего и корректирующего и устройств сравнения, измерения момента, усиi ления и импульсно-фазового управления вентилями вентилятора и инвертора, при этом программное и задающее устройства последовательно через устройства сравнения, и корректирующее подключены к устройству управления, связанному с вентилями, к которому подключены устройство измерения момента и тахогенератор, соединенный с электрической машиной, кинематически связанной с валом испытуемого двигателя и подключенной цепью статора к питающей сети переменного тока, а цепью ротора - к выпрямителю, последовательно с которым связан инвертор, а первичная и вторичная обмотки трансформатора соединены в звезду, первичная обмотка подключена к питающей сети переменного тока, в каждую фазу вторичной обмотки включены вентили инвертора, отличающийся тем, что, с делью повышения надежности работы и улучшения энергетических показателей, согласующий трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, фазные катушки которой соединены между собой последовательно и встречно виткам вторичной обмотки и подключены с одной стороны к общей точке вентилей выпрямителя, а с другой - к нулевой точке втсч5ичной обмотки трансформатора, причем число витков одной фазы дополнительной обмотки меньше ««1сла витков этой же фазы вторичной обмотки в три раза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If 55819, кл, G 01 М 15/00, 1976. 2.Пос1фебко А.А., Братанобов В.Б. Бесконтактные коммутирующие и регулирующие полупроводниковые устройства на переменном токе. М., Зна1978, с, . рис. 3-11.