ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к электрическим нагрузочным устройствам и предназначена для снятия нагрузочных характеристик, в том числе, двигателей внутреннего сгорания при их испытаниях.
Известно устройство для измерения технических характеристик передвижных электростанций с приводом от двигателей внутреннего сгорания (Устройство для измерения технических характеристик передвижных электростанций с приводом от двигателей внутреннего сгорания: патент на полезную модуль 180991 Рос. Федерация: МПК F02B 63/04, F02M 31/125 / Сиротов А.В., Тарлаков Я.В., Кольниченко Г.И.; заявитель и патентообладатель МГТУ им. Н.Э. Баумана. - №2017123580; заявл. 04.07.2017; опубл. 03.07.2018, Бюл. №19), содержащее передвижную электростанцию, состоящую из генератора и двигателя внутреннего сгорания. К генератору подключен имитатор электрической нагрузки, позволяющий ступенчато задавать уровень нагрузки. Значения технических характеристик двигателя внутреннего сгорания и генератора выводятся на блок снятия характеристик.
Решение позволяет обеспечить возможность определять технические характеристики генератора с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Недостатком устройства является невозможность снятия нагрузочных характеристик двигателя.
Известен стенд системы управления инжекторным двигателем (Стенд системы управления инжекторным двигателем: патент на полезную модуль 180157 Рос. Федерация: МПК G01M 15/00, G01M 15/02, F02D 43/04 / Шевцов Ю.Д. и др.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "КубГТУ". - №2017145717; заявл. 25.12.2017; опубл. 05.06.2018, Бюл. №16), содержащий специализированное диагностическое оборудование (диагностический сканер-тестер, адаптер линии диагностики, диагностические программы для ПК). На данном стенде можно имитировать различные ошибки, изучать работу электронной системы управления инжекторным двигателем.
В полезной модели стенда добавлен специально разработанный блок имитации режимов работы двигателя, а также имитации выходных напряжений, датчика массового расхода воздуха и датчика положения дроссельной заслонки.
Блок имитации режимов работы двигателя позволяет управлять частотой вращения электродвигателя стенда путем управления группой электрических переключателей на 20 положений. Для имитации режимов необходимо иметь исходные данные для настройки разработанной электрической схемы.
В результате применяемых узлов и дополнительного оборудования на стенде обеспечивается возможность имитации различных режимов работы инжекторного двигателя и снятие нагрузочных и скоростных характеристик.
Недостатками стенда является то, что он предназначен для диагностирования только инжекторных двигателей, а также громоздкость и стационарность конструкции, сложность изготовления.
Известен также аналог - стенд для проведения лабораторных работ по снятию нагрузочных характеристик для двигателей внутреннего сгорания (Стенд для проведения лабораторных работ по снятию нагрузочных характеристик для двигателей внутреннего сгорания 197086 Рос. Федерация: МПК G01M 15/00 / Войлошников Д.К., Рыло А.Г., Абайдуллин Р.У.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Тюменское высшее военно-инженерное командное училище имени маршала инженерных войск А.И. Прошлякова" Министерства обороны Российской Федерации. -№2019133417; заявл. 21.10.2019; опубл. 30.03.2020, Бюл. №10), который содержит раму на двух колесах для удобства передвижения, двигатель внутреннего сгорания, электрогенератор, нагрузку стенда (10 ламп накаливания с 10-ю электровыключателями), мерную емкость для топлива, приборы (амперметр, вольтметр) и арматуру (шланги, кабели, заземление).
Недостатками аналога является отсутствие защиты окружающей среды от теплового и светового воздействия во время проведения испытаний, а также отсутствие защиты ламп от внешних воздействий.
Технической проблемой является создание устройства, надежно работающего в широком нагрузочном диапазоне с обеспечением безопасности проведения испытаний.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы нагрузочного устройства за счет защиты световых ламп от внешних воздействий при гарантированном отводе энергии в безопасном направлении.
Технический результат достигается тем, что электрическое нагрузочное устройство двигателя внутреннего сгорания, содержащее раму с нагрузочными элементами, выполненными в виде световых ламп, подключенных к электрической системе управления, согласно полезной модели, дополнительно содержит контейнер, образованный неподвижными и подвижными стенками и снабженный вентилятором охлаждения, установленным в его стенке с возможностью продувки внутренней полости контейнера охлаждающим воздухом, рама с нагрузочными элементами размещена во внутренней полости контейнера, а его подвижные стенки снабжены регулирующими элементами, выполненными с возможностью изменения углового положения подвижной стенки для управления направлением и величиной светового потока ламп во внешнюю среду.
Технический результат достигается также тем, что вентилятор может быть установлен в неподвижной стенке контейнера.
Технический результат достигается также тем, что во внутренней полости контейнера может быть установлен датчик температуры.
Технический результат достигается также тем, что лампы могут быть подключены к системе управления с возможностью независимой коммутации каждой лампы.
Полезная модель поясняется при помощи чертежей:
Фиг. 1 - Электрическое нагрузочное устройство;
Фиг. 2 - Электрическое нагрузочное устройство с поднятыми стенками вверх;
Фиг. 3 - Электрическое нагрузочное устройство с открытыми стенками;
Электрическое нагрузочное устройство содержит раму 1 с нагрузочными элементами, выполненными в виде световых ламп 2, подключенных к электрической системе управления (на чертежах не показана). Рама 1 с лампами 2 размещена во внутренней полости контейнера 3, которая образована неподвижными 4 и подвижными 5 стенками, а контейнер снабжен, по крайней мере, одним вентилятором 6 охлаждения, который может быть установлен в неподвижных 4 стенках с возможностью продувки внутренней полости контейнера 3 охлаждающим воздухом. Подвижные 5 стенки снабжены регулирующими элементами (на чертежах не показаны), выполненными с возможностью изменения углового положения подвижной 5 стенки для управления направлением и величиной светового потока ламп 2 во внешнюю среду.
Во внутренней полости контейнера 3 может быть установлен датчик температуры (на чертежах не показан).
Лампы 2 могут быть подключены к системе управления с возможностью независимой коммутации каждой лампы 2.
Контейнер 3 может быть установлен на тележку (на чертежах не показана). Регулирующие элементы могут выполнены с возможностью открывания установки стенки 5 под различным углом в ту или другую стороны.
На двух боковых сторонах контейнера 3 крепятся по две стенки 5, при этом любая из стенок 5 может быть как полностью снята, так и откинута вниз или поднята вверх на определенный угол.
Одна из торцевых сторон контейнера 3 закрыта неподвижной стенкой 4. Другая торцевая сторона контейнера 3 закрыта прикрепленной к нему неподвижной стенкой 4 с отверстиями 7, в которые установлены вентиляторы 6. Количество и размер отверстий 7, а также тип и размер установленных в них вентиляторов 6 определяется потребностью испытаний. При этом в неподвижных стенках 4 могут быть установлены вентиляторы 6 исходя из потребностей испытаний.
Количество и тип ламп 2 определяется потребностью испытаний и возможностями ламп (например, лампы галогеновые, ксеноновые, накаливания, люминесцентные, светодиодные или другие). При этом каждая лампа 2 задействуется своим выключателем.
Все стенки контейнера 3 выполнены из материала с высоким коэффициентом отражения света (нержавейка, оцинкованная сталь и др.), при этом наружные поверхности крышек стенда выкрашены в черный цвет термостойкой краской для увеличения коэффициента излучения стенок в окружающую среду.
Нагрузочное устройство применяют в составе испытательного стенда для проведения работ по снятию нагрузочных характеристик двигателя внутреннего сгорания.
При испытании двигателя внутреннего сгорания силовой стенд и нагрузочный стенд размещают на предусмотренных для них местах, например, силовой стенд - в звукоизолированном и пожаробезопасном помещении, а нагрузочное устройство - вне помещений.
Электрическое нагрузочное устройство подготавливают к работе следующим образом:
- фиксируют положение контейнера 3;
- соединяют электрическую систему управления с выходом генератора;
- устанавливают подвижные стенки 5 в заданное угловое положение, или отсоединяют их от контейнера 3;
- включают (при необходимости) вентиляторы 6 на заданный режим работы.
После запуска двигателя и начала работы электрогенератора на нагрузку начинает подаваться напряжение. Нагрузка определяется количеством включенных ламп 2.
Выделяемая лампами 2 энергия нагрузки двигателя внутреннего сгорания рассеивается:
- путем прямого распространения в окружающее пространство над контейнером 3 светового излучения ламп и конвективных потоков нагретого ими воздуха в случае открытой верхней стенки 4, если она выполнена подвижной, либо, если открыта частично, - путем отражения светового излучения в соответствии с углом установки указанной стенки в сторону и частично - вверх, а также вверх конвективными потоками нагретого лампами 2 воздуха;
- путем обдува вентиляторами 6 ламп 2 более холодным окружающим воздухом и выдуванием нагретого воздуха в окружающее пространство через открытые участки контейнера 3;
- за счет увеличенного излучения черными поверхностями стенок тепловой энергии в окружающую среду.
Таким образом, защита световых ламп 2 стенками 4 и 5 обеспечивает сохранность ламп 2 при перемещениях контейнера 3, при его обслуживании и во время проведения испытаний, что повышает надежность работы нагрузочного устройства. Кроме того, надежность обеспечивается также гарантированным отводом тепла от ламп 2 за счет направленного движения охлаждающего воздуха, обеспечиваемого вентилятором 6, а также за счет отражения светового потока ламп 2 в заданном направлении и излучения стенками тепловой энергии в окружающую среду.