книги из ГПНТБ / Погорелый И.П. Обкатка и испытание тракторных и автомобильных двигателей
.pdfРис. 38. Жидкостный регулировочный реостат:
/ — бак; 2 — вал |
электродов; |
3 — |
изолятор |
электродов; 4 |
— электрод; 5 — соединительная изоляционная планка; 6 — к о ж у х ; |
||
7 — электропомпа; |
в — р у к о я т к а ; |
9 — вал привода электродов; 10 — червячная |
передача; |
11 ~~ автоматический клапан о х л а ж |
|||
дения; 12 — датчик |
автоматического |
клапана; |
13 — патрубок |
выхода воды из |
рубашки |
о х л а ж д е н и я . |
До 1966 г. реостаты изготовляли с ручным приводом
вала электродов, состоящим |
из червячной передачи 10 |
|||
и вала |
9 с рукояткой 8. |
|
|
кожухом 6, пре |
Бак |
реостата закрывается |
сетчатым |
||
дохраняющим оператора |
от |
случайного |
прикосновения |
к электродам и попадания в бак посторонних предме
тов, |
могущих |
вызвать |
повреждение. |
|
|
|
||
С 1967 г. в электрическую схему стенда с машиной |
||||||||
АКБ |
введен |
реостат |
с |
электрическим |
исполнительным |
|||
механизмом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Применение |
такого |
механизма |
позволило |
устанав |
||||
ливать реостаты на значительном расстоянии |
от стен |
|||||||
дов |
и управлять |
ими дистанционно |
при |
помощи |
кнопок, |
расположенных на пульте, который устанавливают в удобном для оператора месте.
Электролитом для реостата служит 1—3%-ный раст вор кальцинированной соды в воде.
Во время работы электрической машины в реостате выделяется тепло. Вследствие погружения электродов сверху тепло выделяется в верхних слоях электролита, а из-за плохой теплопроводности его верхние слои на греваются, а нижние остаются холодными.
В зависимости от силы тока, циркулирующего в це пи ротора, величины сопротивления реостата, подклю ченного к обмотке ротора, продолжительности работы электрической машины, количество тепла, выделяемо го в верхних слоях электролита, может быть значитель
ным. В результате |
этого верхние |
слои |
электролита |
за короткое время |
могут нагреваться |
до |
кипения. |
Работа с кипящим электролитом вызовет интенсив ную убыль электролита из реостата и создаст неустой
чивую нагрузку электрической машины. |
|
|
Чтобы обеспечить |
нормальную работу |
электриче |
ской машины и реостата, в его конструкции |
предусмот |
|
рены электропомпа 7 |
для перемешивания |
электролита |
и выравнивания его температуры и двойные стенки ба ка, через пространство между которыми пропускается охлаждающая вода.
Для поддержания температуры раствора не выше заданной на вводе охлаждающей воды в рубашку бака установлен автоматический клапан 1U с датчиком 12, погруженным в электролит через стенку бака.
Расход топлива при испытании двигателей опреде ляют весовым способом при помощи устройства,
101
Рис. 39. Весовое |
устройство для |
замера |
|||
|
расхода |
топлива: |
|
||
1 — весы; 2—мерная |
|
банка; |
3 — трубка; 4— |
||
трехходовой кран; |
5 — к р о н ш т е й н ; |
6—уравнове |
|||
шивающая |
гиря; |
7 |
и 8 — топливопроводы. |
||
состоящего из весов / |
(рис. |
39), |
установленных на крон |
штейне 5, прикрепляемом к стене, банки 2 и трехходо вого крана 4. При помощи крана можно подавать топ ливо из бака к двигателю, минуя весы, подавать топли во к двигателю и одновременно заливать топливо в банку, установленную на весах, подавать топливо из
банки к двигателю. |
|
|
|
Топливо поступает |
в |
банку и из банки к двигателю |
|
по трубке |
3. |
3 |
|
Пульт |
управления |
(см. рис. 56) стендом первых |
выпусков смонтирован на плите вместе с весовым меха низмом, на котором, кроме циферблата, собраны
102
тахометр 8, показывающий число оборотов вала элект рической машины 2, мано метр 6 для контроля давле ния масла в системе смазки двигателей, два дистанцион ных термометра 7 для крнтроля температуры масла в системе смазки и воды в си стеме охлаждения двигате ля, сигнальная лампа 5 и кнопки 9 управления.
На электростендах неко торых моделей, изготовляе мых с 1966 г., кнопки управ ления и две сигнальные лампы собраны в отдельном пульте, который по жела нию потребителя устанавли вают в любом месте (ди станционное управление). Контрольные же приборы собраны по-прежнему на пульте, смонтированном на одной плите с электрической машиной.
Для установки обкаты ваемого двигателя в комп лект стенда входят плиты с четырьмя регулируемыми по высоте стойками.
Энергобаланс электро стендов ГО С H ИТ И. При го
рячей обкатке двигателя, когда асинхронная машина работает в генераторном режиме, энергия, вырабатывае мая двигателем, делится на три части: одна часть в
виде электрического тока поступает в сеть, |
к которой |
|||||
подключена |
электрическая |
машина; |
другая |
часть по |
||
ступает |
в |
регулировочный |
реостат, |
где |
превращается |
|
в тепло, и нагревает электролит; третья |
часть расходу |
|||||
ется в |
электрической машине. |
|
|
|
При холодной обкатке двигателей, когда электриче ская машина работает в двигательном режиме, элект рическая энергия, потребляемая из сети, также делится
103
на три части: одна часть расходуется на преодоление сопротивления обкатываемого двигателя, другая посту пает в регулировочный реостат и третья расходуется в электрической машине.
Распределение энергии при обкатке двигателей на электростенде можно представить диаграммой, показан ной на рисунке 40.
Количество электрической энергии, потребляемой из сети при холодной обкатке двигателя, определяют по формуле:
|
А |
|
ЛМнэд7-хк В т . ч |
(29) |
|
где Мх—крутящий |
момент |
электрической машины при |
|||
холодной обкатке двигателя, кгс-м; |
|||||
«нэд— номинальное |
число оборотов |
электрической |
|||
машины при работе в двигательном режиме; |
|||||
т)эд—к.п.д. электрической машины при работе в |
|||||
двигательном режиме при данном крутящем |
|||||
моменте |
и соответствующем числе оборотов; |
||||
Тх—продолжительность |
холодной |
обкатки двига |
|||
теля, |
ч. |
|
|
|
|
Количество |
энергии, |
вырабатываемой |
двигателем при |
горячей обкатке с нагрузкой, подсчитывают по фор муле:
|
А |
, = Мдпдтг |
к В т |
|
( 3 0 ) |
|
|
|
1 |
974 |
|
ѵ |
' |
где iWÄ —крутящий |
момент, |
развиваемый двигателем, |
||||
кгс-м; |
|
|
|
|
|
|
П д — число |
оборотов |
двигателя в |
минуту; |
|
||
Тт—продолжительность |
|
работы |
двигателя с |
на |
||
грузкой, ч. |
|
|
|
|
||
Количество |
электрической |
энергии, |
отдаваемой |
в |
сеть при горячей обкатке двигателя с нагрузкой, опре
деляют по формуле: |
|
|
|
|
|
||
|
, |
Л 2 = 7 ) э г ^ ^ к В т . ч , |
|
|
(31) |
||
где Пнэг — |
число |
номинальных |
оборотов |
электрической |
|||
г)эг — |
машины при |
работе |
в генераторном |
режиме; |
|||
к.п.д. |
электрической |
машины |
при |
работе в |
|||
|
генераторном режиме при данном крутящем |
||||||
|
моменте и соответствующем |
числе |
оборотов; |
||||
Тт — продолжительность |
работы |
двигателя с на |
|||||
|
грузкой, ч. |
' |
|
|
|
|
104
Количество электрической энергии, расходуемой на преодоление трения двигателя при холодной обкатке, находят по формуле:
|
А г ' = м * п * т |
х к В т - ч , |
|
(32) |
||
|
2 |
974 |
|
|
|
Ѵ ' |
где пх — число |
оборотов |
холодной обкатки |
двигателя. |
|||
В формулах (29—32) величину крутящих моментов |
||||||
определяют по |
указателю |
весового механизма |
стен |
|||
да, а число оборотов пх |
и |
п д по |
указателю |
тахометра |
||
стенда. |
|
|
|
|
|
|
Число номинальных |
оборотов |
электрической |
маши |
ны Пнад и Янэг и ее к.п.д. в двигательном и генераторном режимах берут из паспорта электрической машины.
Эти формулы дают представление о том, какими ве личинами определяется расход и использование элект роэнергии, потребляемой из сети при холодной обкатке двигателей, выработка и отдача энергии в сеть при об катке двигателей с нагрузкой.
Однако пользоваться формулами довольно сложно. Практически количество электроэнергии, потребляе мой из сети и отдаваемой в сеть при обкатке двига
телей, учитывают при помощи электросчетчика.
При холодной обкатке двигателей счетчик учитывает расход электроэнергии из сети, а при горячей — отдачу электроэнергии в сеть. В первом случае диск счетчика вращается в прямом направлении и показания счетчика будут увеличиваться, а во втором—диск счетчика вра щается в обратном направлении и показания счетчика будут убывать.
Практический интерес представляет степень исполь зования энергии, потребляемой из сети и вырабаты ваемой обкатываемым двигателем.
При холодной обкатке двигателей степень использо вания энергии, потребляемой из сети, определяют коэф фициентом, величину которого находят по формуле,
полученной путем деления значения формулы |
(32) на |
|
значение формулы (29): |
|
|
Ъвд= |
• |
(33) |
|
й н э д |
|
Степень использования энергии, вырабатываемой двигателем при горячей обкатке с нагрузкой, опреде-
105
Рис. 41. График зависимости коэффициента использования энергии при работе электрической машины в генераторном режиме тіиэг и коэффициента использования энергии из сети при работе ее в двигательном режиме т)Иэд от числа оборотов:
"нэд ~* номинальные обороты электрической машины в двигательном режиме: "нэг — номинальные обороты электрической машины в генераторном ре ж и м е .
ляют коэффициентом, величину которого подсчитыва ют по формуле,, полученной делением величины фор мулы (31) на величину формулы (30):
|
^нэг |
— ^эгИнэг |
^34) |
где п д — число |
оборотов |
двигателя при |
работе с на |
грузкой. |
|
|
|
Коэффициент |
т]нэг часто называют |
коэффициентом |
рекуперации и обозначают т)Р .
Из формул (33) и (34) следует, что коэффициент использования энергии при обкатке двигателей зависит от к.п.д. электрической машины, числа оборотов обка тываемого двигателя и номинального числа оборотов электрической машины (рис. 41).
При построении кривых, условно принято, что к.п.д. электрической машины для двигательного и генератор ного режимов при номинальном моменте машины равен 0,9 и не зависит от изменения числа оборотов;
106
|
номинальное число оборотов электрической машины |
||||
при |
работе в |
двигательном |
режиме принято равным |
||
0,95 |
пС ) |
а при |
генераторном |
режиме—1,05 пс. |
|
|
Как |
следует |
из формул |
и графика^ |
максимальные |
значения |
коэффициентов использования |
энергии рав |
ны к.п.д. электрической машины при номинальных обо ротах;
к.п.д. использования энергии в зависимости |
от |
чис |
|
ла оборотов при холодной |
обкатке изменяется по зако |
||
ну прямой, а при горячей |
обкатке — по закону |
гипер |
|
болы. |
|
|
|
Таким образом, следует, |
что самая экономичная |
ра |
бота асинхронной машины как при холодной обкатке двигателей, так и при обкатке двигателей с нагрузкой получается при коротком замыкании обмотки ротора.
Поэтому для обкатки двигателя следует выбирать такой стенд, номинальное число оборотов которого не намного превышало бы синхронные обороты электриче ской машины стенда. Холодную обкатку двигателей сле дует проводить на более высоких оборотах, по возмож ности также близких к синхронным.
Количество охлаждающей воды для отвода тепла, выделяемого в реостате, можно подсчитать по формуле:
|
|
В= |
Q - gi - g» . к г / ч t |
|
|
(35) |
|
|
|
|
h—*i |
|
|
|
|
где Q — количество |
тепла, |
выделяемое |
в |
реостате, |
|||
tx |
ккал/ч; |
|
|
|
|
|
|
— температура |
охлаждающей воды |
на |
входе в |
||||
|
рубашку реостата, |
°С; |
|
|
|
||
t2 — температура охлаждающей воды на выходе из |
|||||||
qx |
рубашки реостата, |
°С; |
|
|
|
||
— количество |
тепла, |
уносимое из |
реостата |
ис |
|||
|
парением электролита, ккал/ч; |
|
|
|
|||
<72 —количество тепла, излучаемое в окружающую |
|||||||
|
среду |
стенками реостата, ккал/ч. |
|
|
|
||
Температуру |
электролита |
в реостате следует |
под |
держивать возможно ниже с тем, чтобы убыль его в результате испарения была небольшой.
Нормальной можно считать температуру электроли та в реостате около 50° С. На поддержание такой тем пературы и рассчитан автоматический клапан в систе ме охлаждения реостата.
107
Испытаниями реостатов конструкции ГОСНИТИ ус тановлено, что температура выходящей из рубашки ох лаждающей воды примерно на 10° С ниже температуры электролита.
Если пренебречь количеством тепла, уносимым из реостата испаряющимся электролитом и излучением, и принять температуру воды на входе в охлаждающую рубашку реостата, равной 10°С (частный случай), то тогда количество воды, необходимое для охлаждения реостата, составит:
В= - 5 — кг/ч .
Количество тепла, выделяемое в реостате при рабо те электрической машины в генераторном режиме, мож
но определить и по |
формуле: |
|
|
|
||||||
|
|
|
Q = ^ 8 6 0 ( 0 , 9 - * j p ) |
ккал/ч, |
(36) |
|||||
где |
Р — нагрузочный |
момент, |
кгс-м; |
|
|
|||||
|
п — число |
оборотов |
электрической |
машины |
в ми |
|||||
|
|
нуту; |
|
|
|
|
|
|
|
|
т]р — |
к.п.д. |
рекуперации (определяемый по |
графику |
|||||||
|
|
рисунка |
41). |
|
|
|
|
|
||
П р и м е р 4. |
Электростенд с электрической машиной АКБ-92-4 |
|||||||||
(мощность |
100 кВт, п с = |
1500 |
об/мин) |
работает |
с нагрузочным мо |
|||||
ментом 70 кгс-м |
при 3000 об/мин. |
Требуется |
определить |
часовое |
||||||
количество тепла, выделяемого в реостате. |
|
|
||||||||
Пользуясь формулой |
(36) и рисунком 41, находим: |
|
||||||||
|
Рп |
|
|
70-3000 |
|
|
|
|
||
Q = — |
- 8 6 0 ( 0 , 9 — т | р ) = — — — - 860(0,9 - 0,45)«88000 ккал/ч. |
|||||||||
Расход воды |
для охлаждения |
реостата составит: |
|
|||||||
|
|
В= |
О |
= |
88 000 |
|
|
|
||
|
|
—— |
30 |
« 2 9 0 0 кг/ч. |
|
|||||
|
|
|
|
t 2 - t 1 |
|
|
|
|
|
|
Обкаточно-тормозная характеристика электростен |
||||||||||
дов. |
Типовая |
|
обкаточно-тормозная |
характеристика |
электростенда с асинхронной машиной показана на ри сунке 42.
Характеристика состоит из двух частей.
Первая (обкаточная) часть— характеристика при ра боте машины в двигательном режиме, определяющая пригодность стенда для холодной обкатки двигателей.
108
|
Рис. 42. |
Обкаточно-тормозная |
характеристика: |
|
|||
^ нк ~ |
нормальный |
крутящий |
момент; M н т |
— нормальный тормозной |
|||
момент; |
М м э д — максимальный |
крутящий |
момент; А І Н Э Д — номинальный |
||||
крутящий |
момент; |
M м э г — максимальный |
тормозной момент; |
М н э г — |
|||
|
|
I |
номинальный |
тормозной |
момент. |
|
|
Вторая |
(тормозная) часть — характеристика |
при ра |
боте машины в генераторном режиме, которой оценива ется пригодность стенда для обкатки двигателей с на грузкой и испытания их на полную мощность.
Границей этих двух составляющих частей харак
теристики |
является |
синхронное число |
|
оборотов ма |
||||
шины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Применение стенда для холодной обкатки ограни |
||||||||
чивается |
контуром |
0—1—2'—6, |
а для горячей — конту |
|||||
ром 6—3'—4—5, |
т. е. до величины 2 п с . |
распространить и |
||||||
Тормозное действие |
стенда можно |
|||||||
далее двойного |
синхронного |
числа оборотов. Границей |
||||||
в этом отношении является прочность машины. |
||||||||
Заштрихованная площадь представляет собой об |
||||||||
ласть, действия |
нормальной характеристики. |
|||||||
В этой области стенд можно использовать неогра |
||||||||
ниченно долго. |
Область |
характеристики, |
находящаяся |
|||||
в контурах 0—/—2—6 |
и 6—3—4—5 вне |
заштрихован |
||||||
ной площади, называется |
перегрузочной. |
|
||||||
Следует иметь в виду, что при удалении от заштри |
||||||||
хованной |
площади |
продолжительность |
безостановочной |
работы стенда уменьшается. Максимальной перегрузоч ной характеристикой, определяемой точками, лежащи-
109