Математическая морфология.

Электронный математический и медико-биологический журнал. - Т. 12. -

Вып. 3. - 2013. - URL:

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/TITL.HTM

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-39-html/TITL-39.htm

http://www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-39-html/cont.htm

 

 

УДК 621.314.53 … 621.43.001.6

Основные статические характеристики стенда энергосберегающей системы

 

Ó 2013 г. Чикунов Ю.М.

 

(chikunov.doc)

 

В статье рассмотрены основные эксплуатационные характеристики обкаточно-тормозного стенда энергосберегающей системы.

Ключевые слова: энергосберегающий обкаточно-тормозной стенд; обкаточно-тормознаяи регулировочная характеристики.

 

Энергосбережение в связи с постоянным ростом цен на электроэнергию становится одной из приоритетных задач в деле снижения текущих затрат любого современного производства. Поэтому в настоящее время моторостроительные заводы и специализированные ремонтные предприятия оснащают свои испытательные станции обкаточно-тормозными стендами (ОТС), обеспечивающими рекуперацию электроэнергии. С помощью данных стендов осуществляется утилизация энергии, высвобождаемая при обкатке и испытании двигателей внутреннего сгорания (ДВС), путём преобразования её из механической в электрическую и генерирования в промышленную сеть. Кроме того, указанные выше предприятия проводят научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы с целью повышения технико-экономических показателей рассматриваемых ОТС.

 На заводе «Дагдизель» (г. Каспийск, Республика Дагестан) была разработана энергосберегающая система стендов, состоящая из группы тормозных устройств и группового преобразователя [1, 2, 3]. Очевидно, что напрашивается вопрос о том, возможно ли на данном электротехническом устройстве проводить типовые испытания. Чтобы на него ответить, рассмотрим основные характеристики системы ОТС.

Эксплуатационные свойства стенда с рекуперацией электроэнергии определяются по рабочим характеристикам. К ним относятся обкаточно-тормознаяи регулировочная характеристики.

Обкаточно-тормозная характеристика представляет собой зависимость момента прокручивания, тормозного момента, электромагнитной и полезной мощности машины постоянного тока от частоты вращения коленчатого вала испытываемого двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

В качестве тормозного устройства в энергосберегающей системе используется двигатель постоянного тока (ДПТ). В паспортных данных указывается полезная (на валу) номинальная мощность, развиваемая двигателем и его КПД. Чтобы электродвигатель развил указанную мощность, необходимо к нему подвести электрическую мощность, равную

 

Рэл= Рдпт/ η ,                                                        (1)

 

где  η  - КПД ДПТ.

Для развития такой мощности в генераторном режиме к ДПТ требуется подвести механическую мощность величиной

 

Рмех= Рэл /η .                                                 (2)

 

Выразим из (2)  Рэл  и приравняем с (1)

 

Рмех∙η = Рдпт/ η .                                          (3)

 

Тогда при условии, что  Рмех= Рдвс уравнение примет вид

 

Рдпт= Рдвс∙η2,                            (4)

 

где Рдвс - максимальная мощность, развиваемая ДВС во время

приемо-сдаточных испытаний.

Зная, что  Р= М∙Ω , определим, как относится момент прокручивания к тормозному моменту

 

Мпр∙ Ω = Мт∙Ω ∙η2

                                  Мпр = Мт∙ η2                                (5)

 

Обкаточно-тормозная характеристика снимается при постоянстве напряжения сети Uc сиcтемы ОТС и неизменном сопротивлении якорной цепи R. Описывается она следующими уравнениями

 

             UcMэм∙R

  Ω = _________________ ,                                   (6)

          k∙Ф   -   k2∙Ф2

Ω = Р / М .                      (7)

   Для построения характеристики при Ф=Фн достаточно знать три точки, соответствующие номинальному значению момента прокручивания Мпр.ном  при номинальной угловой скорости  Ωном ;  угловой скорости идеального холостого хода  М = 0

                                          Uc

                        Ω = Ω0 = ________ ; (8)

                                         k∙Ф      

номинальному  значению  тормозного момента Мт.ном   при угловой скорости

 

                                          UcMэм∙R

                        Ω = Ω* = _________________  .                          (9)

                                        k∙Ф   +  k2∙Ф2

   Эти точки соединяют две прямые линии, изображенные на рис.1. Необходимо отметить, что наклон этих прямых разный, так как

Ω0 - Ωн = Ω* - Ω0,              (10)

а

Мт = Мэм  + Мпотерь ,                                      (11)

Мпр = Мэм - Мпотерь.                                   (12)

Рис.1. Обкаточно-тормозная характеристика стенда

Регулирование угловой скорости во время холодной обкатки осуществляется изменением магнитного потока Ф. Момент прокручивания тормозного устройства с увеличением угловой скорости уменьшается по закону гиперболы. Зависимость допустимого момента Мпр  от угловой скорости описывается уравнением

Мпр.доп = Мпр.ном∙Ωн/ Ω  .                                 (13)

Полезная мощность, развиваемая на валу ДПТ во время холодной обкатки при изменении угловой скорости от  Ωном  до  Ω0 , определяется формулой

 

                       Ω0 ∙ Ω - Ω2

Рпр= Мпр.ном∙______________                            (14)

                         Ω0 - Ωн

и описывается кривой, представленной на рис.1. Тормозная мощность на участке скоростей от  Ω0 до Ω* равна

 

                  Ω2 - Ω0. Ω

Рт= Мт.ном∙_______________               (15)

                     Ω*- Ω0

и также имеет форму кривой.

   На рис.2 представлены регулировочные характеристики тормозного устройства холодной (кривая - 1) и горячей обкатки  (кривая - 2) при номинальном токе якоря

Ω = (Рэм±Рпотерь)/(kэ∙Iя∙Iв). (16)

Плавность регулирования в пределах заданного диапазона обеспечивается

плавностью регулировки  напряжения, подводимого к обмотке возбуждения.

 

Рис.2. Регулировочная характеристика стенда

Обычно регулируемые двигатели имеют диапазон регулирования  от 2:1 до 5:1 , в ряде случаев до  (8...10):1.

Диапазон регулирования  ограничивается  различными  факторами. Главным  из них является ухудшение условий коммутации с возрастанием угловой скорости, поскольку реактивная ЭДС Ер, вызывающая искрение на коллекторе, пропорциональна току Iя и угловой скорости   Ω,то есть

 

Ер= Сэм∙Iя ∙Ω .                               (17)

 

Кроме того,  при больших угловых скоростях требуется повышать механическую прочность якоря.

Таким образом, регулирование угловой скорости и изменение тормозного момента,  применяемым в системе ОТС осуществляется наиболее простым и экономичным способом, так как  мощность, потребляемаяобмоткой возбуждения ДПТ,  составляет примерно 2...2,5%  мощностидвигателя.

Простота управления и возможность автоматизации делает стенд удобным в эксплуатации. Анализ рассмотренных характеристик показывает, что тормозное устройство энергосберегающей системы удовлетворяет типовым испытаниям ДВС.

 

литература

 

1.  Чикунов Ю.М. Устройство и принцип действия системы обкаточно-тормозных стендов. Отраслевой научно-производственный журнал «Автотранспортное предприятие», июнь, 2011г., с.46-47.

2.  Патент Российской Федерации №2044294. Стенд для испытания двигателя

 внутреннего сгорания. Чикунов Ю.М. 1994 г.

3.  Патент Российской Федерации №2039348. Стенд для испытаний

    двигателей внутреннего сгорания .Чикунов Ю.М. 1994 г.

 

Basic static characteristics of stand of the energy-saving system

 

Chikunov Y. M.

 

In article the main operational characteristics of the brake stand of energy saving system are considered.

 

Key words:  energy-saving brake stand; brake and regulation characteristics.

 

Чикунов Юрий Михайлович, кандидат технических наук

368300 Республика Дагестан, г.Каспийск, ул.Хизроева дом 35 кв 30

Тел. +7 904 094 23 25

Chikunov_yuriy@mail.ru

Возможна смена места жительства

309905 Белгородская область, Красногвардейский район,

село Никитовка, улица Добровольского 39

Поступила в редакцию 11.06.2012