Устройство для создания и измерения механического момента

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО МОМЕНТА(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Авдейко Валерий Порфирьевич Вершинин Александр Сергеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Устройство для создания и измерения механического момента, содержащее нагрузочную электрическую машину, с валом которой жестко соединяют вал испытываемого двигателя, причем вал нагрузочной электрической машины закреплен в стойках с возможностью вращения, отличающееся тем, что в качестве нагрузочной электрической машины используется асинхронный двигатель с дисбалансным грузом, прикрепленным к его статору, на статоре также жестко закреплена стрелка, поворачивающаяся вместе с ним вдоль неподвижной шкалы, проградуированной в единицах измерения механического момента, кроме того, обмотка статора включена в сеть постоянного тока с возможностью регулировки величины силы тока.(56) 1. Кацман М.М. Лабораторные работы по электрическим машинам и электрическому приводу 3-е издание перераб. и доп. - М. Издательский центр Академия, 2004. - С. 1525. 2. Крицштейн А.М. Электрические машины и аппараты Сб. лабораторных работ / А.М.Крицштейн. - Ульяновск УлГТУ, 1997. - С. 35-43 (прототип). 76212011.10.30 Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для механической нагрузки электродвигателей при исследовании их рабочих и механических характеристик в учебных и научно-исследовательских лабораториях. Для механической нагрузки электродвигателей применяют различного рода тормозные устройства, позволяющие регулировать и одновременно измерять величину момента сопротивления (нагрузочного момента) на валу двигателя. Известно электромагнитное тормозное устройство 1, состоящее из электромагнита, в магнитном поле которого вращается металлический диск, жестко посаженный на вал исследуемого электродвигателя. Электромагнит вместе со стрелкой отсчетного устройства и дисбалансным грузом имеет возможность поворачиваться в подшипниках, укрепленных в стойке. При включении двигателя диск вместе с валом вращается в магнитном поле электромагнита. В результате взаимодействия вихревых токов, наведенных во вращающемся диске, с магнитным полем электромагнита на диск будут действовать силы, создающие тормозной (нагрузочный) момент, направленный в сторону противоположного вращения. Точно такой же момент, но направленный по ходу вращения, будет испытывать электромагнит, который вместе с грузом будет поворачиваться на угол, при котором противодействующий момент, создаваемый дисбалансным грузом, уравновешивает вращающий момент двигателя. При этом стрелка укажет на шкале величину нагрузочного момента. Недостатками известного устройства являются его большие габариты, высокая стоимость и большая потребляемая мощность. Это связано с особенностью конструкции тормозного устройства. Наличие большого воздушного зазора между полосами электромагнита вызывает резкое увеличение намагничивающего тока и, соответственно, потребляемой мощности. Наиболее близким по конструктивному решению к заявляемому устройству является устройство 2, выбранное в качестве прототипа, в котором нагрузочный момент создается машиной постоянного тока, работающей в режиме генератора. Якорь (ротор) машины постоянного тока с помощью муфты сочленен с исследуемым двигателем и синхронно вращается вместе с ним в подшипниках, расположенных в неподвижных стойках. Статор машины свободно подвешен и может поворачиваться на небольшой угол, ограниченный упорами. Механическая нагрузка для испытываемого двигателя создается электрической нагрузкой генератора - переменным резистором, включенным в цепь якоря. Величину момента нагрузки измеряют моментомером по механической силе, действующей на статор, 2 или определяют с помощью противодействующего момента, создаваемого грузом, подвешенным к статору машины постоянного тока 1. Недостатками прототипа, как и аналога, являются большие габариты и высокая стоимость тормозного устройства. Задачей полезной модели является уменьшение габаритов и стоимости устройства для создания и измерения нагрузочного момента для исследуемого двигателя. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для создания и измерения механического момента, содержащем нагрузочную электрическую машину, с валом которой жестко соединяют вал испытываемого двигателя, причем вал нагрузочной электрической машины закреплен в стойках с возможностью вращения, в отличие от прототипа для создания и измерения нагрузочного момента используется не машина постоянного тока, работающая в режиме генератора, а асинхронный короткозамкнутый двигатель (АД),работающий в режиме тормоза. АД снабжен дисбалансным грузом, прикрепленным к его статору. На статоре жестко закреплена стрелка, поворачивающаяся вместе с ним вдоль неподвижной шкалы, проградуированной в единицах измерения механического момента. Обмотка статора включена в сеть постоянного тока с возможностью регулировки величины силы тока. Если обмотку статора подключить к источнику постоянного тока, то на ротор будет действовать электромагнитный асинхронный тормозной момент. На статор АД будет дей 2 76212011.10.30 ствовать равный по величине момент, но направленный в противоположную сторону. Если к статору прикрепить груз, то угол поворота статора будет зависеть от величины дисбалансного груза. Предварительно проградуировав в ньютонометрах шкалу, вдоль которой поворачивается стрелка, жестко закрепленная на статоре АД, можно непосредственно определять величину нагрузочного момента, который можно изменять величиной тока обмотки статора. Использование асинхронного короткозамкнутого двигателя позволяет не только упростить и удешевить конструкцию устройства для создания и измерения механического тормозного момента, но и уменьшить его габариты. На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого устройства с испытываемым двигателем,на фиг. 2 - вид сбоку. Вал 2 испытываемого двигателя 1 с помощью муфты 3 жестко связан с валом 4 нагрузочного асинхронного двигателя 5, который вращается в подшипниках, расположенных в стойках 6. Дисбаланс 7 прикреплен к лапам статора двигателя 5, на котором соосно закреплена стрелка 8 со шкалой 9. Угол поворота статора двигателя 5 ограничен упорами 10. Обмотка статора асинхронного двигателя через переменный резисторпитается от источника постоянного тока ИПТ. Устройство работает следующим образом. Вращение испытываемого двигателя 1 передается через соединительную муфту 3 ротору нагрузочного асинхронного двигателя 5. При этом статор АД будет неподвижен и стрелка 8 покажет небольшой момент, создаваемый трением в подшипниках нагрузочного асинхронного двигателя 5. Для увеличения нагрузочного момента необходимо подключить обмотку статора асинхронного двигателя к источнику постоянного тока через переменный резистор , служащий для регулировки величины нагрузочного момента. В результате электромагнитного взаимодействия статор будет поворачиваться в сторону вращения на угол, при котором тормозной момент нагрузки уравновесится моментом сопротивления, создаваемым дисбалансным грузом. Использование в качестве нагрузочного устройства асинхронного двигателя, а также возможность непосредственного измерения момента сопротивления на валу двигателя без моментомера заметно упрощают и удешевляют устройство для создания и измерения механического момента. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3