Измерение мощности двигателя при его работе

Определение мощности электродвигателя по потребляемому току

Мощность двигателя можно определить по потребляемому им току. Для измерения силы тока будем использовать токоизмерительные клещи.

Перед началом измерений предварительно отключаем подачу напряжения на электродвигатель. После этого снимаем крышку с клеммной коробки и расправляем токопроводящие жилы, чтобы обеспечить удобный доступ к ним.

Затем подаем напряжение на двигатель и даем поработать в режиме номинальной нагрузки в течение нескольких минут. Устанавливаем предел измерений на значение «200 А» и токовыми клещами выполняем измерение потребляемого тока на одной из фаз. Далее замеряем напряжение на обмотках с помощью щупов, входящих в комплект токоизмерительных клещей.

Колесо выбора режимов и пределов измерений устанавливаем в позицию для измерения переменного напряжения с пределом в 750 В. Щуп красного цвета присоединяем к гнезду для измерения напряжения, сопротивления и силы тока до десяти Ампер, а черного – к гнезду «COM» . Замеры выполняем между клеммами «U1-V1» или «V1-W1» или «U1-W1» .

Расчет мощности электродвигателя выполняем по формуле:

где S – полная мощность (кВА), I – сила тока (А), U – значение линейного напряжения (кВ).

Замеряем ток на одной из фаз, а также напряжение и подставляем полученные значения в формулу (например, при замере мы получили ток равный 15,2А, а напряжение – 220В):

Важно отметить, что мощность эл. двигателя не зависит от схемы соединения обмоток статора. В этом можно убедиться, выполнив измерения на этом же двигателе, но с обмотками статора, соединенными по схеме «звезда»: измеренный ток будет равен 8,8А, напряжение – 380В. Также подставляем значения в формулу:

По этой формуле мы определили мощность электродвигателя, потребляемую из электрической сети.

Чтобы узнать мощность двигателя на валу, нужно полученное значение умножить на коэффициент мощности двигателя и на коэффициент его полезного действия. Таким образом, формула мощности двигателя выглядит так:

где P – мощность двигателя на валу; S – полная мощность двигателя; сosφ – коэффициент мощности асинхронного электродвигателя; η – КПД двигателя.

Поскольку мы не располагаем точными данными, подставим в формулу средние значения cosφ и КПД двигателя:

Таким образом, мы определили мощность электродвигателя, которая равна 4 кВт.

Мы рассказали о самых надежных методах определения мощности электродвигателя. Вы также можете посмотреть наше видео, в котором подробно показано, как определить мощность электродвигателя.

Оригинал статьи размещен на нашем сайте

Если этот материал был для Вас полезным, ставьте «лайк» и поделитесь статьей в социальных сетях!

А для того, чтобы не пропустить выход новых статей, подписывайтесь на наш канал: Кабель.РФ: всё об электрике .

Источник

Измерение мощности двигателя при его работе

ГОСТ ISO 14396-2015

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ

Определение и метод измерения мощности двигателя.

Дополнительные требования при измерении выбросов продуктов сгорания согласно ISO 8178

Reciprocating internal combustion engines. Determination and method for the measurement of engine power. Additional requirements for exhaust emission tests in accordance with ISO 8178

Дата введения 2017-04-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Центральный научно-исследовательский дизельный институт» (ООО «ЦНИДИ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН МТК 235 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 12 ноября 2015 г. N 82-П)

За принятие проголосовали:

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 июня 2016 г. N 669-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 14396-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2015 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 14396:2002* Reciprocating internal combustion engines — Determination and method for the measurement of engine power — Additional requirements for exhaust emission tests in accordance with ISO 8178 (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Дополнительные требования при измерении выбросов продуктов сгорания согласно ISO 8178).
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

Читайте также:  Застучал двигатель в чем причина

Международный стандарт ISO 14396:2002 разработан техническим комитетом ISO/TC 70 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые».

Перевод с английского языка (en).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и межгосударственных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в национальных органах по стандартизации.

В разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

Степень соответствия — идентичная (IDT)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты» (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на судовые, тепловозные и промышленные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), а также может быть применен для двигателей внедорожной техники. Стандарт устанавливает требования к методам определения мощности указанных двигателей при измерении вредных выбросов в соответствии с ISO 8178, а также дополнительные требования к установленным стандартом ISO 15550.

Данный стандарт устанавливает дополнительные требования к условиям корректировки мощности регулируемых двигателей в зависимости от атмосферных условий и не может применяться при определении значений выбросов нерегулируемых двигателей.

Настоящий стандарт должен использоваться только совместно со стандартом ISO 15550, чтобы полностью определять требования, специфичные для конкретного применения двигателя.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:
_______________
* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. — Примечание изготовителя базы данных.

ISO 3104:1994 Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity (Нефтепродукты. Прозрачные и непрозрачные жидкости. Определение кинематической вязкости и расчет динамической вязкости)

ISO 3675:1998 Crude petroleum and liquid petroleum products — Laboratory determination of density — Hydrometer method (Нефть сырая и жидкие нефтепродукты. Лабораторные методы определения плотности или относительной плотности. Ареометрический метод)

ISO 5164:1990 Motor fuels — Determination of knock characteristics — Research method (Моторное топливо. Определение антидетонационных свойств. Исследовательский метод)

ISO 5165:1998 Petroleum products — Determination of the ignition quality of diesel fuels — Cetane engine method (Нефтепродукты. Определение воспламеняемости дизельных топлив. Цетановый моторный метод)

ISO 15550:2002 Reciprocating internal combustion engines — Determination and method for the measurement of engine power — General requirements (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Общие требования)

ASTM D240-00 Standard Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter (Стандартный метод определения теплоты сгорания жидких углеводородных топлив с помощью калориметрической бомбы)

ASTM D3338-00 Standard Test Method for Estimation of Net Heat of Combustion of Aviation Fuels (Стандартный метод оценки полезной теплоты сгорания авиационных топлив).

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями, приведенными в таблице 1.

Таблица 1

Термин (в алфавитном порядке)

Определение (см. ISO 15550, номер пункта)

контрольные испытания (production conformity test)

Источник

Измерение мощности двигателя при его работе

Измерение эффективной мощности двигателя

Важнейшим объектом измерения при испытании двигателя является его эффективная мощность. Для изме­рения крутящего момента, а следовательно, и эффективной мощности двигателя при стендовых испы­таниях применяют тормозные динамометры или просто тормо­зы. С помощью тормозов осуще­ствляется поглощение работы, совершаемой двигателем, и од­новременное измерение среднего значения крутящего момента.

Читайте также:  Репульсорный двигатель что это такое

Таким образом, тормозы могут быть применимы при установив­шемся режиме работы двигате­ля. Работа двигателя, при осуще­ствлении нагрузки его тормозом, тратится на преодоление гидравлического сопротивления в гидравлических тормозах и сил электромагнитного взаи­модействия в электрических тормозах. Наибольшее применение в стендо­вых испытаниях двигателей имеют гидравлические тормозы.

На рис. 181 показана принципиальная схема гидравлического тормоза. На валу тормоза 2, который соединяется с валом двигателя, имеются диски 1, вращающиеся вместе с ним. Корпус тормоза 3, опираясь на подшипники 5, может поворачиваться относительно оси вала тормоза. Полость корпуса тормоза заполняется водой. При вращении вала тормоза 2 вода, увлекаемая дисками 1, стремится повернуть корпус тормоза в том же направлении, а мо­мент РL, создаваемый грузом Р, подвешенным на рычаге 4, противодей­ствует этому.

Таким образом, при установившемся режиме работы двигателя тор­мозной момент, направленный против вращения ротора тормоза, уравнове­шивает равный ему, но противоположно направленный крутящий момент, приложенный к валу тормоза. Совершаемая при этом работа превращается в теплоту, которая нагревает воду, протекающую через тормоз. Груз 6 уравновешивает вес рычага 4.

На рис. 182 приведена конструкция гидравлического тормоза с регу­лированием величины тормозного момента величиной наполнения корпуса его водой. Вода подводится в этом тормозе по трубе 2 и гибкому шлангу 5,а отводится по трубе 3. Груз подвешивается к рычагу 6 на тарелку 1, вес рычага уравновешивается грузом 4. Наряду с указанным рычажным изме­рением тормозного момента применяется измерение и с помощью маятни­ковых весов.

Как известно, эффективная мощность двигателя выражается через кру­тящий момент М и число оборотов вала его n следующей формулой:

Если градуировка шкалы (весом) тормоза отнесена к плечу, равному 716,2 мм, то формула для подсчета эффективной мощности двигателя при­нимает вид

где Р — показание тормоза в кГ.

Каждый тормоз имеет свою характеристику — зависимость между мощ­ностью, поглощаемой тормозом, и числом оборотов ротора. Начальный _ участок этой характеристики при максимальном заполнении тормоза прибли­жается к кубической параболе. Верхняя точка участка характеристики соот­ветствует максимальному значению крутящего момента. Кроме того, на характеристике указываются точки, соответствующие максимальной мощ­ности, поглощаемой тормозом, и максимально допустимому числу оборотов ротора его.

Тормозы с регулируемым слоем воды более просты по конструкции, но имеют непостоянство величины тормозного момента, возникающее в ре­зультате самопроизвольных колебаний толщины слоя воды. Поэтому за показания такого тормоза надо принимать среднее значение из нескольких следующих один за другим отсчетов. Гидравлические тормозы, правильно подобранные и находящиеся в хорошем состоянии, позволяют производить измерение крутящего момента вала двигателя с относительной ошибкой, не превышающей 1—2%.

Для измерения эффективной мощности двигателя, установленного на судне, применяются торсионные динамометры (торсиометры), с помощью которых производится измерение угла закручивания вала, передающего крутящий момент двигателя. Зависимость между углом закручивания вала, т. е. угла относительного поворота двух сечений вала, взятых на расстоянии l между ними, и крутящим моментом, приложенным к этому валу, выражается формулой:

Величина относительного смещения фланцев муфт торсиометра в зави­симости от типа его измеряется механическим, оптическим или электри­ческим путем. Существует большое разнообразие конструкций торсиомет­ров, но все они обладают громоздкостью и малой точностью измерения, а по­тому в практике все они нашли весьма малое применение. Наиболее перcпективными являются торсиометры, основанные на применении электри­ческих методов измерения угла закручивания вала. Из их числа следует назвать электротензометрический торсиометр и фотоэлектронный торсио­метр. Электротензометрический торсиометр основан на измерении мгновен­ных значений крутящего момента и числе оборотов вала с помощью метода проволочной тензометрии. Тензомост составляется из четырех датчиков, наклеиваемых на поверхность вала под углом 45° к образующей. Деформа­ция поверхностных волокон вала при его скручивании, а следовательно, и деформация проволоки датчиков вызывает разбаланс моста. Напряжение с измерительной диагонали моста подается на усилитель и регистрируется после усиления с помощью осциллографа или самописца. В результате измерения определяются касательные напряжения на поверхности вала по формуле

Схемы наклейки проволочных датчиков на вал и включения их в цепь усилителя показаны на рис. 183, а и б.

Фотоэлектронный торсиометр основан на измерении сдвига фаз между сигналами двух датчиков, закрепленных в двух сечениях вала. Специальная электронная схема позволяет преобразовать сигналы от датчиков в прямо­угольные импульсы. Средняя величина тока в цепи регистрирующего при­бора пропорциональна сдвигу фаз токов датчиков, а следовательно, пропор­циональна углу закручивания вала.

Читайте также:  Что за двигатель 16sv

Рассмотрим схему установки торсиометра ЛИВТа. На вал 3 с помощью стяжных болтов устанавливаются растры 1 (рис. 184). Они выполняются разъемными, что позволяет монтировать их на валу без разборки валопровода. К поверхности вала растры прижимаются базовыми ножами 2.

Малая поверхность опоры уменьшает погрешность определения базы прибора до ± 0,5 мм. Края растров имеют прямоугольные радиальные про­рези шириной 1 мм, через которые луч света от осветителя 4 проходит к фо­тосопротивлению 5.

При вращении вала прорези растра через определенные промежутки времени пропускают луч света на фотосопротивление, которое в эти моменты генерирует фототок. Таким образом возникают импульсы тока. Нетрудно видеть, что ширина проре­зей и расстояние между ними являются основными параметрами прибора, вли­яющими на точность изме­рения. Действительно, с уменьшением расстояния между прорезями возра­стает число импульсов, что обеспечивает более точное определение угла сдвига фаз.

Кроме того, на точ­ность измерения влияет скорость кромки прорези. Чем больше скорость, тем быстрее будет открываться источник света и тем быстрее во времени возрастает фототок от нуля до своего максимума, иначе, получаем более крутой фронт импульса. Последнее необ­ходимо потому, что триггер, входящий в электрическую схему, срабатывает при достаточной крутизне переднего фронта импульса.

Высота прорезей принимается примерно в 2 раза больше высоты рабо­чего поля фотосопротивления, что исключает влияние радиальных колеба­ний вала на работу прибора. В корпусе осветителя помещена лампочка мощ­ностью 15 вт. Объектив от микроскопа служит для получения отчетливого изображения нити накаливания на поле фотосопротивления. Возникающие импульсы тока не являются строго прямоугольными и не имеют достаточно большую амплитуду для работы измерительного прибора. Поэтому предва­рительно эти импульсы усиливаются и преобразуются в прямоугольные импульсы с достаточной крутизной переднего фронта. Эту функцию выпол­няет усилительно-формирующий блок на полупроводниках. Для нормальной работы триггера сформированные импульсы дифференцируются, в результате чего получаем импульсы с малой длительностью. Эти импульсы поступают на вход триггера. Триггер — это импульсное устройство, имеющее два устойчивых состояния равновесия, которое может переходить от одного состояния равновесия в другое с помощью внешнего воздействия (импульса). Причем при переходе триггера (срабатывании) из одного состояния в другое изменяется величина напряжения на коллекторах полупроводников. При подаче импульсов от двух датчиков в общей цепи триггера в зависимости от фазового сдвига между импульсами течет различный ток, который воздейст­вует на измерительный прибор, вызывая отклонение стрелки последнего. По отклонению стрелки определяют угол закручивания вала.

Этот тип торсиометра позволяет измерить в широком диапазоне скоро­стей крутящий момент с допустимой погрешностью.

Вследствие того что в эксплуатации судовых дизелей до сих пор еще не получил широкого применения прибор для замера крутящего момента греб­ного вала, определение эффективной мощности производится по косвенным

показателям. В качестве косвенных показателей мощности, развиваемой двигателем, приняты его часовой расход топлива и температура отработав­ших газов. Основано это на том, что эффективная мощность и крутящий мо­мент двигателя являются функцией расхода топлива, количественная оцен­ка которой определяется следующими вы­ражениями:

На основании стендовых испытаний головного двигателя указанные зависимости при различных числах оборотов вала представляются графи­чески, как это показано на рис. 185 и 186.

Как следует из предыдущего, температура отработавших газов (за вы­пускным коллектором) зависит от мощности двигателя, количественную оцен­ку которой, также по данным стендовых испытаний, представляют графи­чески (рис. 187).

При испытании судна и его силовой установки данные графические зависимости используются как паспортные характеристики, по которым и определяют мощность, развиваемую двигателем. Для этого в испытываемый период работы судна измеряют часовой расход топлива и число оборотов ко­ленчатого вала двигателя, работающего на гребной винт. Откладывая по оси ординат значения G т на графике (см. рис. 185) или G т /n на графике (см. рис. 186), на оси абсцисс найдем искомыe N e или М е . В качестве допол­нения и проверки эффективную мощность двигателя определяют и по замеренной температуре отработавших газов t г , для чего пользуются графиком, приведенным на рис. 187.

Источник

Adblock
detector