Нагружающие устройства переменного тока с полупроводниковыми преобразователями серии ПТД
Общие сведения
Нагружающее устройство переменного тока представляет собой комплектное электрооборудование, служащее для обкатки и приемо-сдаточных испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) на испытательных стендах путем регулирования и изменения частоты вращения и крутящего момента.
Применение нагружающих устройств в обкаточно-тормозных стендах позволяет:
автоматизировать стендовые испытания ДВС;
сократить потребление электроэнергии при холодной обкатке и возвратить энергию ДВС за счет рекуперации ее в промышленную сеть при горячей обкатке (рис. 1);
Схема рекуперации электроэнергии в промышленную сеть
Р1 - электромагнитная мощность;
Р1S - рекуперируемая со стороны ротора мощность при холодной и горячей обкатке ДВС;
Р1 (1-S) - потребляемая мощность при холодной обкатке ДВС;
Р1 (1+S) - рекуперируемая мощность при горячей обкатке ДВС;
БЭМ - балансирная электрическая машина;
ПТД - преобразователь тиристорно-диодный Примечание. Мощности приведены без учета потерь в БЭМ и ПТД.
сократить время обкатки и испытаний ДВС;
повысить производительность труда обслуживающего персонала;
сократить расход горюче-смазочных материалов;
повысить качество обкатки ДВС;
улучшить условия труда на испытательных станциях.
Высота над уровнем моря не более 1000 м.
Температура окружающего воздуха от 1 до 45°С.
Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 25°С.
Тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69.
Техника безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.11-75.
Нагружающие устройства для внутригосударственных поставок и на экспорт соответствуют требованиям ТУ 16-566.021-86. ТУ 16-566.021-86
Основные параметры и характеристики нагружающего устройства приведены в табл. 2.
| Типоисполнение нагружающего устройства | Максимальная тормозная мощность*, кВт | Типоисполнение БЭМ | Частота вращения максимальная, мин-1 | Номинальный тормозной момент, Н·м | Типоисполнение преобразователя | |
| при холодной обкатке | при горячей обкатке | |||||
| НУ-022-0110-2000 | 22 | АПК2Б180А6 | 850 | 2000 | 110 | ПТД-25-380 |
| НУ-022-0080-3000 | 22 | АПК2Б160А4 | 1275 | 3000 | 80 | ПТД-25-380 |
| НУ-044-0220-2000 | 44 | АПК2Б200В6 | 850 | 2000 | 220 | ПТД-50-380 |
| НУ-044-0150-3000 | 44 | АПК2Б180А4 | 1275 | 3000 | 150 | ПТД-50-380 |
| НУ-090-0450-2000 | 90 | АПК2Б250А6 | 850 | 2000 | 450 | ПТД-100-380 |
| НУ-090-0320-3000 | 90 | АПК2Б200В4 | 1275 | 3000 | 320 | ПТД-100-380 |
| НУ-150-0750-2000 | 150 | АПК2Б250В6 | 850 | 2000 | 750 | ПТД-160-380 |
| НУ-150-0540-3000 | 150 | АПК2Б250А4 | 1275 | 3000 | 540 | ПТД-160-380 |
| НУ-220-1400-1500 | 220 | АПК2Б315В8 | 637 | 1500 | 1400 | ПТД-250-380 |
| НУ-220-0790-3000 | 220 | АПК2Б250В4 | 1275 | 3000 | 790 | ПТД-250-380 |
| НУ-320-2000-1500 | 320 | АПК2Б355А8 | 637 | 1500 | 2000 | ПТД-315-380 |
| НУ-320-1600-2000 | 320 | АПК2Б315В6 | 850 | 2000 | 1600 | ПТД-315-380 |
| НУ-400-1300-3000 | 400 | АПК2Б315А4 | 1275 | 3000 | 1300 | ПТД-630-380 |
| НУ-500-2500-2000 | 500 | АПК2Б355А6 | 850 | 2000 | 2500 | ПТД-630-380 |
| НУ-500-1800-3000 | 500 | АПК2Б315В4 | 1275 | 3000 | 1800 | ПТД-630-380 |
| НУ-630-2200-3000 | 630 | АПК2Б355А4 | 1275 | 3000 | 2200 | ПТД-630-380 |
| НУ-800-2800-3000 | 800 | АПК2Б355В4 | 1275 | 3000 | 2800 | ПТД-800-380 |
| * Максимальная тормозная мощность НУ определяется по соотношению РНУ = 2РБЭМ, где РБЭМ – номинальная мощность БЭМ. | ||||||
Нагружающее устройство обеспечивает:
плавное регулирование частоты вращения вала ДВС при холодной обкатке (двигательный режим) и тормозного момента в режиме горячей обкатки (генераторный режим);
диапазон регулирования частоты вращения вала ДВС при холодной обкатке: нижний предел 0,2 о, верхний предел 0,85 о,
где о - синхронная частота вращения БЭМ;
диапазон регулирования тормозного момента на валу ДВС при горячей обкатке и частоте вращения от 1,2 до 2,0: нижний предел 0,1 Мном, верхний предел 1,0 Мном,
где Мном - номинальный момент на валу БЭМ;
стабилизацию частоты вращения вала ДВС в режиме холодной обкатки и тормозного момента в режиме горячей обкатки с точностью + 2% от номинального значения.
На рис. 2 представлена обкаточно-тормозная характеристика НУ, которая включает три зоны:
первая зона - двигательный режим работы БЭМ (зона холодной обкатки ДВС);
вторая зона - генераторный режим работы БЭМ (зона горячей обкатки ДВС);
третья зона (незаштрихованная площадь) - отсутствует регулирование частоты вращения и тормозного момента БЭМ.
Обкаточно-тормозная характеристика нагружающего устройства
Гарантийный срок - 2 года со дня ввода устройства в эксплуатацию.
Нагружающее устройство предназначено для работы в составе обкаточно-тормозных стендов испытаний ДВС и состоит из следующего оборудования:
балансирная электрическая машина с комплектом ЗИП и системой силоизмерительной;
полупроводниковый преобразователь (ПП), в который входят: преобразователь тиристорно-диодный (ПТД), пульт управления (ПУ)*;
тензопреобразователь 1925ПА-10М.
* Задание сигналов управляющего воздействия по частоте вращения и момента нагрузки может производиться как вручную с ПУ, так и дистанционно.
Упрощенная структурная схема нагружающего устройства представлена на рис. 3.
Структурная схема нагружающего устройства
ПП - полупроводниковый преобразователь;
БЭМ - балансирная электрическая машина;
ПТД - преобразователь тиристорно-диодный;
ПУ - пульт управления;
ДСТ - датчик силоизмерительный тензорезисторный;
ТГ - тахогенератор
Балансирная электрическая машина переменного тока
Балансирная электрическая машина переменного тока представляет собой электродвигатель переменного тока с фазным ротором и предназначена для обеспечения и измерения момента и частоты вращения. Вращающий момент испытуемого ДВС, подводимый к валу БЭМ, полностью передается под действием электромагнитных и внутренних механических сил на статор БЭМ и затем посредством рычага на тензодатчик, где преобразуется в электрический сигнал и поступает на цифровое табло. Высокая точность замеров достигается благодаря соответствующей конструкции подшипниковых узлов рычага, статора БЭМ и класса точности измерительных приборов. Электрическая машина подвешена балансирно на двух стойках, которые устанавливаются на фундаментальной плите БЭМ. Вал электрической машины подсоединяется к валу ДВС посредством карданного вала или упругой муфты. К другому концу вала БЭМ крепится тахогенератор (ТГ). Статор электрической машины через рычаг и тензометрический датчик с демпфером также подсоединен к основанию фундаментной плиты.
Основные параметры балансирной электрической машины приведены в табл. 3.
Таблица 3
| Типоисполнение БЭМ | Частота вращения синхронная, мин-1 | Мощность на валу, кВт | КПД | Cos j |
| АПК2Б160А4 | 1500 | 11 | 0,86 | 0,85 |
| АПК2Б180А6 | 1000 | 11 | 0,83 | 0,81 |
| АПК2Б180А4 | 1500 | 22 | 0,87 | 0,86 |
| АПК2Б200В6 | 1000 | 22 | 0,88 | 0,81 |
| АПК2Б200В4 | 1500 | 45 | 0,9 | 0,88 |
| АПК2Б250А6 | 1000 | 45 | 0,89 | 0,86 |
| АПК2Б250А4 | 1500 | 75 | 0,9 | 0,88 |
| АПК2Б250В6 | 1000 | 75 | 0,91 | 0,85 |
| АПК2Б250В4 | 1500 | 110 | 0,92 | 0,9 |
| АПК2Б315А4 | 1500 | 200 | 0,9 | 0,75 |
| АПК2Б315В4 | 1500 | 250 | 0,9 | 0,86 |
| АПК2Б315В6 | 1000 | 160 | 0,9 | 0,85 |
| АПК2Б315В8 | 750 | 110 | 0,88 | 0,81 |
| АПК2Б355А4 | 1500 | 315 | 0,9 | 0,86 |
| АПК2Б355В4 | 1500 | 400 | 0,9 | 0,86 |
| АПК2Б355А6 | 1000 | 250 | 0,9 | 0,86 |
| АПК2Б355А8 | 750 | 160 | 0,88 | 0,81 |
Полупроводниковый преобразователь выполнен по схеме асинхронно-вентильного каскада с промежуточным звеном постоянного тока. При холодной обкатке полупроводниковый преобразователь обеспечивает работу электрической машины в режиме двигателя, при горячей обкатке - в режиме генератора.
Полупроводниковый преобразователь имеет защиту, которая срабатывает в случае:
короткого замыкания;
превышения максимально-допустимого числа оборотов ДВС;
превышения нагрузки:
при холодной обкатке 0,6 Мном,
при горячей обкатке 1,0 Мном;
исчезновения напряжения питающей сети;
отсутствия охлаждения.
Основные параметры преобразователей приведены в табл. 4.
Таблица 4
| Типоисполнение преобразователя | Номинальный входной ток, А | Номинальная мощность, кВт | Номинальное входное напряжение, В | КПД | Параметры питающей сети | Масса с пультом управления*, кг | ||
| Напряжение, В | Частота, Гц | Число фаз | ||||||
| ПТД-25-380 | 25 | 14 | 330 | 0,9 | 380 | 50 | 3 | 310 |
| ПТД-50-380 | 50 | 28 | 0,9 | 320 | ||||
| ПТД-100-380 | 100 | 57 | 0,9 | 410 | ||||
| ПТД-160-380 | 160 | 91 | 0,95 | 450 | ||||
| ПТД-250-380 | 250 | 143 | 0,95 | 800 | ||||
| ПТД-315-380 | 315 | 180 | 0,95 | 830 | ||||
| ПТД-630-380 | 630 | 360 | 0,95 | 1400 | ||||
| ПТД-800-380 | 800 | 457 | 0,95 | 1470 | ||||
| * Масса пульта управления 35 кг. | ||||||||
Пульт управления
Пульт управления является электронным информационно-управляющим устройством, которое обеспечивает:
управление работой нагружающего устройства в режимах холодной и горячей обкатки;
переключение управления с местного на дистанционное;
задание частоты вращения и момента нагрузки;
сопряжение с обкаточно-тормозным стендом, полупроводниковым преобразователем, датчиками частоты вращения и момента;
сигнализацию режимов работы.
Пульт управления позволяет контролировать следующие параметры: частоту вращения коленчатого вала ДВС и момент на валу ДВС.
Контроль осуществляется с помощью цифровых приборов.
На пульте управления имеется световая сигнализация, селективно показывающая:
нагружающее устройство к работе готово - "Готов";
нагружающее устройство включено - "Включено";
нагружающее устройство работает в генераторном режиме - "Генераторный режим";
произошла авария - "Авария".
Силоизмерительная система
Измерение крутящего момента на валу испытуемого двигателя внутреннего сгорания основано на измерении момента реакции статора балансирной электрической машины, который через силоизмерительный рычаг воздействует на тензометрический датчик силы, установленный на фундаментной плите.
Силоизмерительный элемент тензодатчика представляет собой электромеханический преобразователь, преобразующий деформацию элемента под действием силовых воздействий в электрический сигнал, пропорциональный измеряемой силе.
В состав силоизмерительной системы входят:
датчик силоизмерительный тензорезисторный 1909ДСТ-(2);
датчик частоты вращения - тахогенератор типа ТП80-20-02.
Выходные сигналы тензодатчика обрабатываются с помощью преобразователя сигналов тензорезисторного датчика в напряжение 1925ПА-10М, располагаемого в ПУ.
Схема подключения электрооборудования нагружающего устройства представлена на рис. 4.
Схема подключения электрооборудования нагружающего устройства
ИМ - измеритель момента;
Х12-Х14 - разъемы
Балансирная электрическая машина конструктивно выполнена с двумя выходными концами вала, один из которых является рабочим, ко второму подсоединен тахогенератор.
Статор балансирно закреплен на стойках, которые установлены на фундаментной плите. Для измерения момента на валу БЭМ к статору через рычаг подсоединен тензометрический датчик, другой конец которого подсоединен к фундаментной плите.
Габаритные размеры БЭМ мощностью до 110 кВт со смонтированной системой силоизмерительной приведены на рис. 5, масса - в таблице к рис. 5.
Габаритные размеры БЭМ со смонтированной системой силоизмерительной
Таблица к рис. 5
| Типоисполнение БЭМ | Габаритные размеры, мм | Масса, кг | ||
| L | Н | В | ||
| АПК2Б160А4 | 1270 | 1100 | 446 | 309 |
| АПК2Б180А6 | 1290 | 1150 | 473 | 364 |
| АПК2Б180А4 | 1290 | 1150 | 473 | 374 |
| АПК2Б200В6 | 1310 | 1300 | 520 | 524 |
| АПК2Б200В4 | 1310 | 1300 | 520 | 554 |
| АПК2Б250А6 | 1360 | 1400 | 640 | 768 |
| АПК2Б250А4 | 1360 | 1400 | 640 | 783 |
| АПК2Б250А6 | 1360 | 1400 | 640 | 808 |
| АПК2Б250В4 | 1360 | 1400 | 640 | 813 |
Габаритные размеры и масса БЭМ мощностью более 110 кВт без учета монтажа на фундаментной плите приведены в табл. 5.
Таблица 5
| Типоисполнение БЭМ | Габаритные размеры, мм | Масса, кг | |
| диаметр | длина | ||
| АПК2Б315А4 | 712 | 1539 | 1217 |
| АПК2Б315В4 | 712 | 1584 | 1387 |
| АПК2Б315В6 | 712 | 1584 | 1252 |
| АПК2Б315В8 | 712 | 1584 | 1375 |
| АПК2Б355А4 | 770 | 1644 | 1510 |
| АПК2Б355В4 | 770 | 1670 | 1560 |
| АПК2Б355А6 | 770 | 1644 | 1515 |
| АПК2Б355А8 | 770 | 1644 | 1492 |
Преобразователи конструктивно выполнены из двух основных составных частей: полупроводникового преобразователя и пульта управления.
Преобразователи на токи до 160 А выполнены в одношкафном исполнении (рис. 6), преобразователи на токи 250 и 315 А - в двухшкафном (рис. 7), преобразователи на токи 630 и 800 А - в трехшкафном исполнении (рис. 8).
Габаритные размеры полупроводниковых преобразователей типов ПТД-25-380, ПТД-50-380, ПТД-100-380, ПТД-160-380
Габаритные размеры полупроводниковых преобразователей типов ПТД-250-380 и ПТД-315-380
Габаритные размеры полупроводниковых преобразователей типов ПТД-630-380 и ПТД-800-380
Крепление шкафов полупроводниковых преобразователей на объекте заказчика предусмотрено в нижней части каркаса каждого шкафа. Электрические соединения преобразователей с питающей сетью БЭМ и ПУ осуществляются снизу из кабельного колодца.
Преобразователи на токи 25, 50 А выполнены с самовентиляцией, а на токи 100-800 А с принудительной вентиляцией от встроенных вентиляторов.
Пульт управления (рис. 9) выполнен в единой конструкции для всей серии преобразователей и может располагаться на расстоянии 10 м от шкафов.
В комплект поставки входят: полупроводниковый преобразователь с пультом управления и комплектом ЗИП; балансирная электрическая машина с комплектом ЗИП и системой силоизмерительной; тензопреобразователь 1925ПА-10М; эксплуатационная документация. Нагружающие устройства классифицируются в зависимости от максимальной тормозной мощности, номинального тормозного момента, максимальной частоты вращения в генераторном режиме, климатического исполнения и категории размещения.
Классификация нагружающих устройств приведена в табл. 1.
| Типоисполнение нагружающего устройства | Исполнение |
| НУ-022-0110-2000 УХЛ4 | Для внутригосударственных поставок |
| НУ-022-0080-3000 УХЛ4 | |
| НУ-044-0220-2000 УХЛ4 | |
| НУ-044-0150-3000 УХЛ4 | |
| НУ-090-0450-2000 УХЛ4 | |
| НУ-090-0320-3000 УХЛ4 | |
| НУ-150-0750-2000 УХЛ4 | |
| НУ-150-0540-3000 УХЛ4 | |
| НУ-220-1400-1500 УХЛ4 | |
| НУ-220-0790-3000 УХЛ4 | |
| НУ-320-2000-1500 УХЛ4 | |
| НУ-320-1600-2000 УХЛ4 | |
| НУ-400-1300-3000 УХЛ4 | |
| НУ-500-2500-2000 УХЛ4 | |
| НУ-500-1800-3000 УХЛ4 | |
| НУ-630-2200-3000 УХЛ4 | |
| НУ-800-2800-3000 УХЛ4 | |
| НУ-022-0110-2000-1 УХЛ4 | На экспорт в страны с умеренным климатом |
| НУ-022-0080-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-044-0220-2000-1 УХЛ4 | |
| НУ-044-0150-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-090-0450-2000-1 УХЛ4 | |
| НУ-090-0320-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-150-0750-2000-1 УХЛ4 | |
| НУ-150-0540-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-220-1400-1500-1 УХЛ4 | |
| НУ-220-0790-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-320-2000-1500-1 УХЛ4 | |
| НУ-320-1600-2000-1 УХЛ4 | |
| НУ-320-1100-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-500-2500-2000-1 УХЛ4 | |
| НУ-500-1800-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-630-2200-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-800-2800-3000-1 УХЛ4 | |
| НУ-022-0110-2000-3 О4.1 | На экспорт в страны с тропическим климатом |
| НУ-022-0080-3000-3 О4.1 | |
| НУ-044-0220-2000-3 О4.1 | |
| НУ-044-0150-3000-3 О4.1 | |
| НУ-090-0450-2000-3 О4.1 | |
| НУ-090-0320-3000-3 О4.1 | |
| НУ-150-0750-2000-3 О4.1 | |
| НУ-150-0540-3000-3 О4.1 | |
| НУ-220-1400-1500-3 О4.1 | |
| НУ-220-0790-3000-3 О4.1 | |
| НУ-320-2000-1500-3 О4.1 | |
| НУ-320-1600-2000-3 О4.1 | |
| НУ-320-1100-3000-3 О4.1 | |
| НУ-500-2500-2000-3 О4.1 | |
| НУ-500-1800-3000-3 О4.1 | |
| НУ-630-2200-3000-3 О4.1 | |
| НУ-800-2800-3000-3 О4.1 | |
Характеристики Электротехнического оборудования
Характеристики станков
Характеристики КПО
Характеристики импортного оборудования
Характеристики насосного оборудования
Марки стали и сплавов
Прочее оборудование
