Краткие сведения о работе нагрузочного стенда

 

Краткие сведения о работе нагрузочного стенда

     Стендовые испытания двигателей внутреннего сгорания проводятся на этапах разработки (исследовательские испытания макетных образцов), на стадии производства (квалификационные сертификатные испытания серийных образцов), после ремонта(приемосдаточные испытания). В нашей стране приемо-сдаточным испытаниям подвергается каждый выпущенный или капитально отремонтированный дизельный двигатель. 

     Приемо-сдаточные испытания проводятся после технологической обкатки двигателя, проводимой по определенной программе. При этом предусматривается холодная обкатка (прокрутка двигателя внутреннего сгорания без подачи топлива с помощью, например, электродвигателя), и горячая обкатка (работа двигателя с подачей топлива на нагружающее устройство).

     Стендовое оборудование должно обеспечивать: имитацию с достаточной точностью процессов и режимов работы агрегата, высокую степень повторного воспроизведения исследуемых режимов работы, минимальные затраты времени и средств на проведение исследований.

     Наиболее полно данным требованиям соответствуют электрические испытательные стенды. Они состоят из электродвигателя -3, вал которого соединен с испытываемым двигателем внутреннего сгорания -1 через коробку передач -2. В качестве нагружающего устройства используются как электродвигатели переменного или постоянного тока, так и системы управляемый преобразователь - электродвигатель. Такие стенды обеспечивают проведение испытаний в режимах холодной и горячей обкаток, автоматизацию процесса, полезное использование энергии испытуемого двигателя внутреннего сгорания.

       

Вариант электропривода нагрузочного устройства:

     Система «Тиристорный преобразователь частоты – асинхронный двигатель» (ТПЧ - АД). 

Содержание  задания: 

2. Расчетная часть

2.1 Рассчитать мощность электродвигателя и выбрать его по каталогу.

2.2 Рассчитать  естественные электромеханическую  и механическую характеристики

электродвигателя.

2.3 Произвести расчет и выбор элементов силовой схемы нагружающего устройства.

2.4 Рассчитать  и построить  механические  характеристики нагружающего устройства,

      обеспечивающие выполнение нагрузочной диаграммы обкатки.

2.5 Рассчитать кривые изменения угловой скорости, тока и момента  электродвигателя   нагружающего устройства за время обкатки.

2.6 Определить средний КПД нагрузочного стенда.

2.7 Разработать принципиальную электрическую схему нагрузочного стенда и дать описание её работы.

2.8 Выбрать аппаратуру управления, защиты и сигнализации. Составить перечень элементов. 

3. Графическая часть

3.1  Принципиальная электрическая схема  электропривода.

3.2 Естественные  и искусственные характеристики  электродвигателя и электропривода   нагружающего устройства.    

3.3 Графики  переходных процессов. 
 
 
 
 
 
 
 

1 Расчет мощности электродвигателя и выбор его по каталогу 

     Мощность электродвигателя выбираю по максимальному моменту ДВС для автомобиля «ГАЗ-3309» с учётом КПД коробки передач и максимально требуемой скорости.

 ,                                                                                                    (1.1)

где     - максимальная скорость развиваемая ДВС;            

           - максимальный момент развиваемый ДВС;

           - КПД коробки передач.

     Номинальная угловая частота вращения:

                                                                         (1.2)

     Номинальный момент двигателя:

                                                                           (1.3)

     Приведем моменты сопротивления к валу ДВС, исходя из нагрузочной диаграммы обкатки ДВС:

                                                             (1.4)

                 (1.5)

                                                                                       (1.6)

                                                                  (1.7)

                                                                    (1.8)

                                                                   (1.9)

                                                                  (1.10)

     Приведем угловые частоты вращения к валу ДВС, исходя из нагрузочной диаграммы обкатки ДВС:

                                        (1.11)

                                         (1.12)

                                         (1.13)

                                         (1.14)                                                

                                              (1.15)

                                               (1.16)

                                        (1.17)

     Найдем из (1.1) мощность электродвигателя двигателя:

                                             (1.18)

          

     По полученным данным строим рабочие точки – получаем рисунок 1 (графическая часть).

     По каталогу [Л.6] выбираем двигатель типа 4А250М2У3 с техническими данными: 

       
 

 – номинальная мощность;

 – номинальное напряжение  на статоре;

 – коэффициент мощности;

 – коэффициент полезного  действия;

 – синхронная частота вращения  ротора;

 – номинальная частота  тока статора;

 – число пар полюсов;

 – номинальное скольжение;

     Сопротивление в относительных  единицах для Г-образной схемы  замещения:

                          

               

 – номинальный ток статора

w, рад/с

 

М, Н×м

  

  Рисунок 1.1 – Диаграмма рабочих точек ДВС

     Приведём моменты ДВС к валу  электродвигателя, используя следующие  передаточные числа: i1 = 1, i2 = 1.351, i3 = 1, i4 = 1.351, i5 = 1, i6 = 1, i7 = 2.133.

                                                           (1.19)

                                                           (1.20)

                                                                                           (1.21)

                                                                (1.22)

                                                                (1.23)

                                                              (1.24) 
 

                                                              (1.25)

     Приведём угловые скорости ДВС к валу электродвигателя:

                                                                        (1.26)

                                                                                     (1.27)

                                                                                    (1.28)

                                                           (1.29)

                                                                           (1.30)

                                                                            (1.31)

                                                                    (1.32)

w, рад/с

М, Н×м

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1.2 –  Диаграмма рабочих точек электродвигателя

     Переведем параметры схемы замещения из относительных единиц в единицы соротивления.

 – коэффициент приведения сопротивлений

 – сопротивление рассеяния  обмотки статора

 – активное сопротивление  обмотки статора

– коэффициент для перехода к  Т-образной схеме 
 
 

 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Расчет и построение естественных электромеханической и механической 

   характеристик электродвигателя 

     Номинальный и критический моменты  АД: