СТЕНД ДЛЯ ОБКАТКИ И ИСПЫТАНИЙ АВТОТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания, в частности к стендам для обкатки двигателей, и может быть использована при создании нагружающих устройств испытательных стендов двигателя внутреннего сгорания.
Известен стенд для обкатки и испытания двигателя внутреннего сгорания, который содержит асинхронную электрическую машину с фазным ротором, трехфазный мостовой выпрямитель, конденсатор, трехфазный мостовой инвертор, согласующий трансформатор, содержащий первичную, вторичную и дополнительную обмотки, каждая из которых состоит из трех обмоток, систему автоматического управления, датчик скорости вращения, датчик крутящего момента, двигатель внутреннего сгорания (SU 1583766, МПК G01M 15/00, F02B 39/00, опубл. 07.08.1990).
Недостатками известного стенда являются: малый диапазон регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания, поскольку процесс регулирования скорости вращения двигателя внутреннего сгорания реализуется посредством подачи встречной электродвижущей силы (ЭДС) в роторную цепь асинхронной машины с фазным ротором (известный способ ограничивает диапазон регулирования скорости машины в соотношении примерно 1/3); высокие расходы электроэнергии при работе стенда в режиме горячей обкатки, при динамическом торможении, когда асинхронная электрическая машина с фазным ротором работает в генераторном режиме; наличие дорогостоящих конденсаторов большой емкости в звене постоянного тока существенно ухудшающих массогабаритные показатели и часто выходящих из строя; отсутствие возможности прямой рекуперации электроэнергии в сеть, так как входное переменное напряжение с помощью трехфазного мостового выпрямителя преобразуется в напряжение постоянного тока, питающее в свою очередь трехфазный мостовой инвертор, который формирует выходной сигнал переменного тока.
Технический результат заключается в повышении показателей энергетической эффективности электроэнергии и надежности стенда, уменьшении массогабаритных параметров стенда и расширении диапазона регулирования скорости вращения асинхронной электрической машины с фазным ротором при обкатке автотракторного двигателя внутреннего сгорания путем упрощения конструктивного решения стенда.
Технический результат достигается тем, что стенд для обкатки и испытаний автотракторного двигателя внутреннего сгорания содержит двигатель внутреннего сгорания, соединенный через карданный вал с асинхронной электрической машиной с фазным ротором, подключенной к трехфазной электрической сети и матричному преобразователю частоты, включенному в трехфазную электрическую сеть и состоящего из девяти двунаправленных транзисторных ключей, взаимодействующих с системой автоматического управления, подключенной к контрольно-измерительной аппаратуре на базе персонального компьютера, связанной с датчиками, установленными на двигателе внутреннего сгорания.
Структурная схема стенда для обкатки и испытаний автотракторного двигателя внутреннего сгорания представлена на чертеже.
Стенд для обкатки и испытаний автотракторного двигателя внутреннего сгорания содержит двигатель внутреннего сгорания 1, соединенный через карданный вал 2 с асинхронной электрической машиной с фазным ротором 3, подключенной к трехфазной электрической сети 4 и матричному преобразователю частоты 5. Матричный преобразователь частоты 5 включен в трехфазную электрическую сеть 4 и состоит из девяти двунаправленных транзисторных ключей 6-14, взаимодействующих с системой автоматического управления 15, подключенной к контрольно-измерительной аппаратуре на базе персонального компьютера 16, связанной с датчиками 17, установленными на двигателе внутреннего сгорания 1.
Стенд работает следующим образом. При включении в трехфазную электрическую сеть 4 с контрольно-измерительной аппаратуры на базе персонального компьютера 16 системе автоматического управления 15 отдается сигнал запуска. Затем, в системе автоматического управления 15 согласно теории пространственно-векторной модуляции формируется шина управляющих импульсов для девяти двунаправленных транзисторных ключей 6-14 матричного преобразователя частоты 5, осуществляется формирование необходимого входного тока и выходного напряжения матричного преобразователя частоты 5, происходит процесс регулирования частоты вращения асинхронной электрической машины с фазным ротором 3. При работе асинхронной электрической машины с фазным ротором 3 вращающийся момент ротора создает реактивный момент на ее статоре, который стремится поворачивать корпус электромашины в противоположном направлении. Так как реактивный момент на статоре равен вращающемуся моменту ротора, то по реактивному моменту определяется тормозной момент или момент трения при холодной обкатке двигателя внутреннего сгорания 1, которые замеряются датчиками 17 и поступают в контрольно-измерительную аппаратуру на базе персонального компьютера 16. Асинхронная электрическая машина с фазным ротором 3 работает на стенде в двух режимах: двигательном и генераторном. Двигательный режим работы асинхронной электрической машины с фазным ротором 3 используется при холодной обкатке двигателя внутреннего сгорания 1, а генераторный - при горячей обкатке двигателя внутреннего сгорания 1 под нагрузкой (в этом случае асинхронная электрическая машина с фазным ротором 3 используется как электрический тормоз). В генераторном режиме асинхронная электрическая машина с фазным ротором 3 начинает работать автоматически, как только ее ротору сообщается обкатываемым двигателем внутреннего сгорания 1 частота вращения выше синхронной (свыше 1500 об/мин). При этом значительная часть механической энергии двигателя внутреннего сгорания 1 преобразуется в электрическую и возвращается обратно в трехфазную электрическую сеть 4.
По сравнению с известным решением предлагаемое позволяет повысить показатели энергетической эффективности электроэнергии и надежности стенда, уменьшить массогабаритные параметры стенда и расширить диапазон регулирования скорости вращения асинхронной электрической машины с фазным ротором при обкатке автотракторного двигателя внутреннего сгорания.