Согласование характеристик теплового двигателя и электрического тормоза

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального обучения

Сибирский федеральный университет

Политехнический институт

Кафедра «Автомобили и двигатели»

Лабораторная работа №1

Согласование характеристик теплового двигателя и электрического тормоза

Выполнил: студент гр. АТ65-1

                                                                                             Ломакин А.C.

                                                                   Проверил: Зеер В.А.

Красноярск, 2008

Цель работы:

1. Изучить устройство и принцип работы электрического тормоза;

2. Рассчитать и построить обкаточно-тормозную характеристику испытательного стенда;

3. Научиться анализировать согласованность внешних характеристик тормоза и теплового двигателя с целью выбора режимов испытания.

Приборы и оборудование:

1. Асинхронная балансирная электрическая машина трехфазного тока с фазовой обмоткой ротора;

2. Жидкостный регулировочный реостат;

3. Весовое устройство;

4. Двигатель ВАЗ-2106 (двигатель 1.5 л.).

I. Краткое описание устройства и работы электрического тормозного стенда.

Электрический тормозной стенд переменного тока состоит из следующих основных частей: асинхронной балансирной электрической машины переменного тока, жидкостного регулировочного реостата, весового устройства. Дополнительно на стенде монтируется система охлаждения испытываемого двигателя, размещаются устройства и приборы для измерений расхода топлива, расхода воздуха и определения других показателей.

Стенд смонтирован на массивной металлической раме. На раме устанавливаются электрическая балансирная машина и испытываемый двигатель. Их валы соединяются между собой карданной передачей. При несоответствии частот вращения испытываемого двигателя и электрической машины в передаче применяется редуктор.

Асинхронная электрическая машина переменного тока (рис. 2.1) состоит из статора 1 и ротора 2. Статор имеет трехфазную обмотку, которая включается в силовую трехфазную сеть (380 В).

Фазы обмотки соединены по схеме "звезда". Обмотка выполнена в виде нескольких пар полюсов с сердечниками. При включении переменного тока каждое изменение его направления приводит к изменению магнитной полярности полюсов. При этом знак полярности (Nили 5) перемещается на соседний полюс. Так образуется вращающееся магнитное поле статора. Частота вращения магнитного поля статора называется синхронной частотой. Величина ее зависит от частоты переменного тока сети и количества пар полюсов статора. Стенды для испытаний автомобильных и тракторных двигателей обычно имеют синхронную частоту 1500 об/мин или 1000 об/мин.

Рис. 1. Схема асинхронной электрической машины

Для стендовых испытаний автомобильных и тракторных двигателей необходимо иметь возможность плавного регулирования тормозного момента. С этой целью на испытательных стендах применяются электрические машины с фазовой обмоткой ротора.

В отличие от короткозамкнутой обмотки внешние концы фазных обмоток ротора разомкнуты и присоединены к контактным кольцам 4, установленным на валу ротора и изолированным от него. При помощи щеточного устройства 3 концы фазных обмоток выведены наружу. Здесь между ними устанавливают регулируемое омическое сопротивление, что дает возможность изменять величину тока в обмотке ротора и, следовательно, силу магнитного поля полюсов ротора.

Для регулирования величины сопротивления роторной обмотки применяется жидкостный реостат 5. Он представляет собой бак, заполненный электролитом. В качестве электролита применяется 1,5-3 процентный раствор кальцинированной соды в воде. Над верхней частью бака на общей оси установлены изолированные друг от друга и от корпуса регулировочные электроды (металлические пластины) 6. Опускание пластин в электролит или их подъем осуществляется за счет поворота общей оси при помощи электродвигателя и червячного механизма. Возможно, также, регулирование положения пластин вручную. Для перемешивания электролита с целью его равномерного нагревания сбоку на баке установлен циркуляционный насос.

Каждый из проводов фаз обмотки ротора присоединен к отдельному электроду. Электроды реостата имеют переменное сечение, что обеспечивает плавное регулирование и требуемый закон изменения сопротивления при их погружении в электролит.

В исходном положении пластины реостата подняты и не касаются электролита. Фазы обмотки ротора разомкнуты, и при включенном статоре в обмотке ротора ЭДС не наводится, поэтому ротор не вращается. При полностью опущенных пластинах реостата поверхность их соприкосновения с электролитом максимальна и, следовательно, сопротивление реостата наименьшее. Это соответствует состоянию обмотки ротора, близкому к коротко-замкнутому. Величина тока обмотки ротора максимальна, что обеспечивает максимальную силу взаимодействия магнитных полей статора и ротора. В этом случае электрическая машина развивает максимальный крутящий момент. Изменяя положение пластин реостата можно плавно регулировать крутящий момент электрической машины от нуля (при полностью поднятых пластинах) до максимального момента (при полностью опущенных пластинах).