MD920Z - System and method for measuring the operating power of the Stirling machine - Google Patents

System and method for measuring the operating power of the Stirling machine Download PDF

Info

Publication number
MD920Z
MD920Z MDS20140127A MDS20140127A MD920Z MD 920 Z MD920 Z MD 920Z MD S20140127 A MDS20140127 A MD S20140127A MD S20140127 A MDS20140127 A MD S20140127A MD 920 Z MD920 Z MD 920Z
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
generator
motor
pole
power
measuring
Prior art date
Application number
MDS20140127A
Other languages
Romanian (ro)
Russian (ru)
Inventor
Юрий САИНСУС
Алексей КОНЕВ
Юрий РУССЕВ
Анатолие СИДОРЕНКО
Ион БЕЖАН
Николай ТОМША
Original Assignee
ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ filed Critical ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ
Priority to MDS20140127A priority Critical patent/MD920Z/en
Publication of MD920Y publication Critical patent/MD920Y/en
Publication of MD920Z publication Critical patent/MD920Z/en

Links

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to the measurement technology and can be used for measuring the operating power of the Stirling cycle mechanical machines.The system and method for measuring the operating power of the Stirling machine comprise a motor-direct current generator (4), connected to the shaft (2) of the Stirling machine, and a revolution meter (3), placed inside the housing (1) of the Stirling machine, a remote temperature gauge (8) for measuring the temperature of the hot cylinder (5) of the Stirling machine, and a remote temperature meter (7) for measuring the temperature of the cold cylinder (6) of the Stirling machine, at the same time the positive pole of the motor-generator (4) is connected to the positive pole of a capacitor (9), the positive pole of a voltmeter (10), the pole of an active resistance (12) and the negative pole of an ammeter (11), and the negative pole of the motor-generator (4) is connected to the negative pole of the capacitor (9), the negative pole of the voltmeter (10), the opposite pole of the resistance (12), the negative pole of a capacitor (14) and the negative pole of a direct-current source (15), at the same time the positive pole of the direct-current source (15) is connected to the positive pole of the capacitor (14) and to the anode of a diode (13), which cathode is connected to the positive pole of the ammeter (11).

Description

Invenţia se referă la tehnica de măsurare şi poate fi utilizată la măsurarea puterii de lucru a maşinilor mecanice cu ciclul Stirling. The invention relates to measurement technique and can be used to measure the working power of mechanical machines with the Stirling cycle.

Este cunoscut dispozitivul pentru măsurarea caracteristicilor mecanice ale arborelui de rotire, care include un arbore flexibil cu marcaj, un transformator, intrarea căruia este conectată la ieşirea generatorului cu schimbare liniară a curentului, iar ieşirea este conectată la prima intrare a registrului digital, şi un senzor al marcajului conectat la multivibratorul monostabil digital, unit cu generatorul şi a doua intrare a registrului digital [1]. The device for measuring the mechanical characteristics of the rotating shaft is known, which includes a flexible shaft with a mark, a transformer, the input of which is connected to the output of the generator with linear current change, and the output is connected to the first input of the digital register, and a mark sensor connected to the digital monostable multivibrator, connected to the generator and the second input of the digital register [1].

Dezavantajele acestui dispozitiv constau în aceea că el reprezintă un utilaj costisitor şi voluminos cu o fiabilitate joasă, deoarece se folosesc senzori electrici instalaţi pe noduri mecanice, iar precizia măsurării depinde de liniaritatea curentului generatorului de curent liniar. The disadvantages of this device are that it is an expensive and bulky machine with low reliability, since electrical sensors installed on mechanical nodes are used, and the measurement accuracy depends on the linearity of the linear current generator current.

Cea mai apropiată soluţie este dispozitivul de măsurare a puterii la arborele maşinii, care conţine senzori al momentului de rotaţie şi al vitezei de rotaţie a arborelui, conectaţi la o schemă în formă de trigger digital, prima intrare a căruia este unită cu intrarea de dirijare a primului comutator, intrarea căruia este conectată la intrarea sumatorului digital al momentului de rotaţie, iar a doua intrare este conectată la intrarea de dirijare a comutatoarelor doi şi trei, mai conţine un contor digital de putere, intrarea căruia este conectată la ieşirea comutatorului trei, intrarea căruia este conectată la senzorul vitezei de rotaţie al arborelui, şi generatorul de impulsuri, ieşirea căruia este conectată la intrarea comutatorului doi, în care cu scopul ridicării preciziei de măsurare mai este introdus un numărător digital reversibil al momentului de rotaţie al arborelui cu resetare în punctul minim, totodată generatorul de impulsuri este executat în formă de etalon dirijat al timpului cu o ieşire suplimentară unită la intrarea triggerului, iar ieşirea comutatorului doi este unită la intrarea diferenţială a numărătorului digital reversibil, ieşirea căruia este conectată la intrarea „STOP” a numărătorului digital de putere, iar intrarea primului comutator este conectată la ieşirea senzorului momentului de rotaţie a arborelui [2]. The closest solution is the power measuring device at the machine shaft, which contains sensors of the rotational moment and the rotational speed of the shaft, connected to a scheme in the form of a digital trigger, the first input of which is connected to the control input of the first switch, the input of which is connected to the input of the digital adder of the rotational moment, and the second input is connected to the control input of switches two and three, it also contains a digital power meter, the input of which is connected to the output of switch three, the input of which is connected to the sensor of the rotational speed of the shaft, and the pulse generator, the output of which is connected to the input of switch two, in which, in order to increase the measurement accuracy, a reversible digital counter of the rotational moment of the shaft with reset at the minimum point is also introduced, at the same time the pulse generator is executed in the form of a controlled time standard with an additional output connected to the trigger input, and the output of the second switch is connected to the differential input of the reversible digital counter, the output of which is connected to the "STOP" input of the digital power counter, and the input of the first switch is connected to the output of the shaft torque sensor [2].

Dezavantajul acestui dispozitiv constă în aceea că în el concomitent se folosesc senzori mecanici şi electrici, ceea ce micşorează fiabilitatea lui. The disadvantage of this device is that it uses both mechanical and electrical sensors, which reduces its reliability.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în simplificarea construcţiei dispozitivului, modului de utilizare a lui şi micşorarea costului lui. The problem solved by the present invention consists in simplifying the construction of the device, its use and reducing its cost.

Sistemul pentru măsurarea puterii de lucru a maşinii Stirling, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un motor-generator de curent continuu, unit cu arborele maşinii Stirling, şi un măsurător de turaţii, amplasate în interiorul corpului maşinii Stirling, un măsurător de temperatură la distanţă pentru măsurarea temperaturii cilindrului fierbinte al maşinii Stirling, şi un măsurător de temperatură la distanţă pentru măsurarea temperaturii cilindrului rece al maşinii Stirling, totodată polul pozitiv al motorului-generator este conectat la polul pozitiv al unui condensator, polul pozitiv al unui voltmetru, polul unei rezistenţe active şi polul negativ al unui ampermetru, iar polul negativ al motorului-generator este conectat la polul negativ al condensatorului, polul negativ al voltmetrului, polul opus al rezistenţei, polul negativ al unui condensator şi polul negativ al unei surse de curent continuu, totodată polul pozitiv al sursei de curent continuu este conectat la polul pozitiv al condensatorului şi la anodul unei diode, catodul căreia este conectat la polul pozitiv al ampermetrului. The system for measuring the working power of the Stirling engine, according to the invention, eliminates the above-mentioned disadvantages by including a direct current motor-generator, connected to the shaft of the Stirling engine, and a speed meter, located inside the body of the Stirling engine, a remote temperature meter for measuring the temperature of the hot cylinder of the Stirling engine, and a remote temperature meter for measuring the temperature of the cold cylinder of the Stirling engine, at the same time the positive pole of the motor-generator is connected to the positive pole of a capacitor, the positive pole of a voltmeter, the pole of an active resistor and the negative pole of an ammeter, and the negative pole of the motor-generator is connected to the negative pole of the capacitor, the negative pole of the voltmeter, the opposite pole of the resistor, the negative pole of a capacitor and the negative pole of a direct current source, at the same time the positive pole of the direct current source is connected to the positive pole of the capacitor and to the anode of a diode, the cathode of which is connected to the positive pole of the ammeter.

Metoda de măsurare a puterii de lucru a maşinii Stirling, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include determinarea dependenţei puterii pierderilor (Pi) în funcţie de viteza de rotaţie (Ωi) a arborelui maşinii Stirling, unde i = 1…n, cu condiţia că Pi = Ii ·Ui, unde Ii şi Ui sunt intensitatea şi tensiunea curentului de alimentare a motorului-generator, şi maşina Stirling va lucra fără aplicarea energiei termice din exterior până la o diferenţă de temperatură între cilindrii fierbinte şi rece nu mai mare de 2°C. Metoda mai include determinarea puterii consumate de motorul-generator şi rezistenţa activă fără aplicarea energiei termice din exterior cu condiţia că puterea consumată este egală cu suma puterilor (Pi) pentru o viteză de rotaţie Ωi = Ωa şi puterii disipate (Ps) de pe rezistenţa activă, unde Ωa este minimă, şi motorul-generator (4) consumă un curent electric cu o intensitate (I1) şi o tensiune (U1), determinarea puterii consumate de motorul-generator şi rezistenţa activă cu aplicarea energiei termice din exterior cu condiţia că puterea consumată este egală cu suma puterilor (Pi) pentru o viteză de rotaţie Ωi = Ωb şi puterii disipate (Ps) de pe rezistenţa activă, unde Ωb este minimă, şi motorul-generator (4) consumă un curent electric cu o intensitate (I2) şi o tensiune (U1). Apoi se determină puterea ciclului maşinii Stirling (Pst) prin ecuaţia: Pst = U1·(I1-I2) + (Pb-Pa) şi puterea de lucru Put de pe arborele maşinii Stirling prin ecuaţia: Put = U1·(I1-I2)- Pa. The method of measuring the working power of the Stirling engine, according to the invention, eliminates the disadvantages mentioned above by including the determination of the dependence of the power losses (Pi) on the rotation speed (Ωi) of the Stirling engine shaft, where i = 1…n, provided that Pi = Ii ·Ui, where Ii and Ui are the intensity and voltage of the supply current of the motor-generator, and the Stirling engine will work without the application of external thermal energy up to a temperature difference between the hot and cold cylinders not exceeding 2°C. The method also includes determining the power consumed by the motor-generator and the active resistance without applying external thermal energy provided that the power consumed is equal to the sum of the powers (Pi) for a rotation speed Ωi = Ωa and the dissipated power (Ps) on the active resistance, where Ωa is minimal, and the motor-generator (4) consumes an electric current with an intensity (I1) and a voltage (U1), determining the power consumed by the motor-generator and the active resistance with the application of external thermal energy provided that the power consumed is equal to the sum of the powers (Pi) for a rotation speed Ωi = Ωb and the dissipated power (Ps) on the active resistance, where Ωb is minimal, and the motor-generator (4) consumes an electric current with an intensity (I2) and a voltage (U1). Then the power of the Stirling engine cycle (Pst) is determined by the equation: Pst = U1·(I1-I2) + (Pb-Pa) and the working power Put on the Stirling engine shaft by the equation: Put = U1·(I1-I2)- Pa.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1- 3, care reprezintă: The invention is explained by the drawings in Fig. 1-3, which represent:

- fig. 1, schema electrică a sistemului pentru măsurarea puterii de lucru a maşinii Stirling fără aplicarea energiei termice din exterior; - Fig. 1, electrical diagram of the system for measuring the working power of the Stirling engine without applying external thermal energy;

- fig. 2, graficul dependenţei puterii pierderilor în funcţie de viteza de rotaţie a arborelui maşinii Stirling; - Fig. 2, graph of the dependence of the power losses on the rotational speed of the Stirling engine shaft;

- fig. 3, schema electrică a sistemului pentru măsurarea puterii de lucru a maşinii Stirling cu aplicarea energiei termice din exterior. - Fig. 3, electrical diagram of the system for measuring the working power of the Stirling engine with the application of external thermal energy.

Sistemul şi metoda de măsurare a puterii de lucru a maşinii Stirling includ un motor-generator de curent continuu 4, unit cu arborele 2 al maşinii Stirling, şi un măsurător de turaţii 3, amplasate în interiorul corpului 1 al maşinii Stirling, un măsurător de temperatură la distanţă 8 pentru măsurarea temperaturii cilindrului fierbinte 5 al maşinii Stirling, şi un măsurător de temperatură la distanţă 7 pentru măsurarea temperaturii cilindrului rece 6 al maşinii Stirling, totodată polul pozitiv al motorului-generator 4 este conectat la polul pozitiv al unui condensator 9, polul pozitiv al unui voltmetru 10, polul unei rezistenţe active 12 şi polul negativ al unui ampermetru 11, iar polul negativ al motorului-generator 4 este conectat la polul negativ al condensatorului 9, polul negativ al voltmetrului 10, polul opus al rezistenţei 12, polul negativ al unui condensator 14 şi polul negativ al unei surse de curent continuu 15, totodată polul pozitiv al sursei de curent continuu 15 este conectat la polul pozitiv al condensatorului 14 şi la anodul unei diode 13, catodul căreia este conectat la polul pozitiv al ampermetrului 11. The system and method for measuring the working power of the Stirling engine include a DC motor-generator 4, connected to the shaft 2 of the Stirling engine, and a speed meter 3, located inside the body 1 of the Stirling engine, a remote temperature meter 8 for measuring the temperature of the hot cylinder 5 of the Stirling engine, and a remote temperature meter 7 for measuring the temperature of the cold cylinder 6 of the Stirling engine, while the positive pole of the motor-generator 4 is connected to the positive pole of a capacitor 9, the positive pole of a voltmeter 10, the pole of an active resistor 12 and the negative pole of an ammeter 11, and the negative pole of the motor-generator 4 is connected to the negative pole of the capacitor 9, the negative pole of the voltmeter 10, the opposite pole of the resistor 12, the negative pole of a capacitor 14 and the negative pole of a direct current source 15, while the positive pole of the direct current source 15 is connected to the positive pole of capacitor 14 and to the anode of a diode 13, the cathode of which is connected to the positive pole of ammeter 11.

Metoda de măsurare a puterii de lucru a maşinii Stirling include determinarea dependenţei puterii pierderilor (Pi) în funcţie de viteza de rotaţie (Ωi) a arborelui 2 al maşinii Stirling, unde i = 1…n, cu condiţia că Pi = Ii ·Ui, unde Ii şi Ui sunt intensitatea şi tensiunea curentului de alimentare a motorului-generator 4, şi maşina Stirling va lucra fără aplicarea energiei termice din exterior până la o diferenţă de temperatură între cilindrii fierbinte 5 şi rece 6 nu mai mare de 2°C. Metoda mai include determinarea puterii consumate de motorul-generator 4 şi rezistenţa activă 12 fără aplicarea energiei termice din exterior cu condiţia că puterea consumată este egală cu suma puterilor (Pi) pentru o viteză de rotaţie Ωi = Ωa şi puterii disipate (Ps) de pe rezistenţa activă 12, unde Ωa este minimă, şi motorul-generator 4 consumă un curent electric cu o intensitate (I1) şi o tensiune (U1); determinarea puterii consumate de motorul-generator 4 şi rezistenţa activă 12 cu aplicarea energiei termice din exterior cu condiţia că puterea consumată este egală cu suma puterilor (Pi) pentru o viteză de rotaţie Ωi = Ωb şi puterii disipate (Ps) de pe rezistenţa activă 12, unde Ωb este minimă, şi motorul-generator 4 consumă un curent electric cu o intensitate (I2) şi o tensiune (U1). Apoi se determină puterea ciclului maşinii Stirling (Pst) prin ecuaţia: Pst = U1·(I1-I2) + (Pb-Pa) şi puterea de lucru Put de pe arborele (2) al maşinii Stirling prin ecuaţia: Put = U1·(I1-I2)- Pa. The method of measuring the working power of the Stirling machine includes determining the dependence of the power losses (Pi) on the rotation speed (Ωi) of the shaft 2 of the Stirling machine, where i = 1…n, provided that Pi = Ii ·Ui, where Ii and Ui are the intensity and voltage of the supply current of the motor-generator 4, and the Stirling machine will work without applying external thermal energy up to a temperature difference between the hot 5 and cold 6 cylinders of no more than 2°C. The method also includes determining the power consumed by the motor-generator 4 and the active resistance 12 without applying external thermal energy provided that the consumed power is equal to the sum of the powers (Pi) for a rotation speed Ωi = Ωa and the dissipated power (Ps) on the active resistance 12, where Ωa is minimal, and the motor-generator 4 consumes an electric current with an intensity (I1) and a voltage (U1); determining the power consumed by the motor-generator 4 and the active resistance 12 with the application of external thermal energy provided that the power consumed is equal to the sum of the powers (Pi) for a rotation speed Ωi = Ωb and the dissipated power (Ps) on the active resistance 12, where Ωb is minimal, and the motor-generator 4 consumes an electric current with an intensity (I2) and a voltage (U1). Then the power of the Stirling engine cycle (Pst) is determined by the equation: Pst = U1·(I1-I2) + (Pb-Pa) and the working power Put on the shaft (2) of the Stirling engine by the equation: Put = U1·(I1-I2)- Pa.

Rezultatul invenţiei constă în simplificarea procesului de măsurare a puterii de lucru a maşinii Stirling prin reducerea numărului regimurilor de lucru, utilizarea parametrilor cu un singur sens şi a cât mai puţini parametri de măsurare şi de calcul al puterii de lucru a maşinii Stirling. The result of the invention consists in simplifying the process of measuring the working power of the Stirling engine by reducing the number of working modes, using one-way parameters and as few measurement and calculation parameters as possible of the working power of the Stirling engine.

Sistemul funcţionează în modul următor. The system works in the following way.

Pentru maşina Stirling cu o putere 8…10 W s-a montat sistemul conform schemei (vezi fig. 1). De la sursa de curent continuu 15 s-a pus în funcţiune motorul-generator de curent continuu 4 al maşinii Stirling şi la o diferenţă de temperatură între cilindrul fierbinte 5 şi rece 6 nu mai mare de 2°C s-au determinat valorile intensităţii (cu ajutorul ampermetrului 11) şi tensiunii (cu ajutorul voltmetrului 10) în funcţie de viteza de rotaţie Ωi, unde i=1…n. Tensiunea sursei de curent continuu 15 varia între 15,7 V şi 23,2 V, fapt ce provoca turaţiile arborelui 2 de la Ωmin = 224 tur/min până la Ωmax = 476 tur/min. Curentul de absorbţie al motorului-generator de curent continuu 4 varia între 0,31 A pentru turaţiile Ωmin = 224 tur/min şi 0,38 A pentru turaţiile Ωmax = 476 tur/min. În baza acestor măsurări a fost obţinut graficul dependenţei puterii pierderilor în funcţie de viteza de rotaţie a arborelui maşinii Stirling (vezi fig.2). Apoi s-a calculat produsul intensităţilor (Ii) şi a tensiunilor (Ui) şi s-a construit o dependenţă grafică a produsului de viteza de rotaţie (Ωi). Rezultatul calculului este prezentat în fig. 2, unde Pmin= 4,86 W pentru turaţiile Ωmin = 224 tur/min, iar Pmax= 8,81 W pentru turaţiile Ωmax = 476 tur/min. Acest produs al intensităţilor (Ii) şi tensiunilor (Ui) reprezintă puterea pierderilor motorului-generator de curent continuu (Pi.) la viteza de rotaţie Ωi, care conţine cota puterii de lucru a maşinii Stirling în gol şi cota puterii de frecare. Apoi s-a deconectat sursa de curent continuu 15 şi s-a montat rezistenţa activă 12 cu nominalul R= 15,2 E şi puterea de disipare Ps=20 W. După montarea rezistenţei active 12 s-a conectat sursa de curent continuu 15, tensiunea căreia a fost reglată în aşa mod, ca voltmetrul 10 să indice tensiunea de 18 V. S-a măsurat curentul de consum al circuitului compus din motorul-generator de curent continuu 4, rezistenţa activă 12 şi turaţiile arborelui 2. Turaţiile măsurate constituiau Ωa = 297 tur/min, iar curentul măsurat I1 = 1,51 A. Apoi la cilindrul fierbinte 5 al maşinii Stirling s-a aplicat o energie termică. La aplicarea energiei termice la cilindrul fierbinte 5, ca rezultat al lucrului maşinii Stirling, se observă că motorul-generator 4 al maşinii Stirling, la aceeaşi tensiune de 18 V, absoarbe un curent mai mic, iar turaţiile arborelui 2 cresc. După stabilizarea turaţiilor măsurate cu ajutorul măsurătorului de turaţii de la distanţă 3, s-a măsurat numărul de turaţii Ωb , curentul I2 (cu ajutorul ampermetrului 11) şi temperaturile cilindrilor fierbinte 5 şi rece 6, respectiv Tf şi Tr, care indicau: Ωb = 382 tur/min, I2= 0,97 A, Tf = 468°C şi Tr =48°C. Din grafic (vezi fig.2) obţinem: Pa = 6,17 W şi Pb= 7,72 W. Prin urmare, cu ajutorul datelor experimentale obţinute, şi anume: U1=18 V, Ωb = 382 tur/min, I1=1,51 A, I2= 0,97 A, Tf = 468°C, Tr =48°C, Pa = 6,17 W şi Pb= 7,72 W s-a calculat puterea ciclului maşinii Stirling fără pierderi (Pst) prin expresia: For the Stirling engine with a power of 8…10 W, the system was assembled according to the scheme (see Fig. 1). The DC motor-generator 4 of the Stirling engine was started from the DC source 15 and at a temperature difference between the hot cylinder 5 and the cold cylinder 6 of no more than 2°C, the values of the intensity (using the ammeter 11) and voltage (using the voltmeter 10) were determined depending on the rotation speed Ωi, where i=1…n. The voltage of the DC source 15 varied between 15.7 V and 23.2 V, which caused the shaft 2 speeds to vary from Ωmin = 224 rev/min to Ωmax = 476 rev/min. The absorption current of the DC motor-generator 4 varied between 0.31 A for speeds Ωmin = 224 rev/min and 0.38 A for speeds Ωmax = 476 rev/min. Based on these measurements, the graph of the dependence of the power losses on the speed of rotation of the Stirling machine shaft was obtained (see fig. 2). Then the product of the intensities (Ii) and the voltages (Ui) was calculated and a graphical dependence of the product on the speed of rotation (Ωi) was constructed. The result of the calculation is presented in fig. 2, where Pmin = 4.86 W for speeds Ωmin = 224 rev/min, and Pmax = 8.81 W for speeds Ωmax = 476 rev/min. This product of the intensities (Ii) and voltages (Ui) represents the power losses of the DC motor-generator (Pi.) at the rotational speed Ωi, which contains the share of the working power of the Stirling machine in idle and the share of the friction power. Then the direct current source 15 was disconnected and the active resistance 12 with the nominal value R= 15.2 E and the dissipation power Ps=20 W was installed. After installing the active resistance 12, the direct current source 15 was connected, the voltage of which was adjusted in such a way that the voltmeter 10 indicated a voltage of 18 V. The consumption current of the circuit composed of the direct current motor-generator 4, the active resistance 12 and the shaft speeds 2 was measured. The measured speeds were Ωa = 297 rev/min, and the measured current I1 = 1.51 A. Then, thermal energy was applied to the hot cylinder 5 of the Stirling engine. When applying thermal energy to the hot cylinder 5, as a result of the work of the Stirling engine, it is observed that the motor-generator 4 of the Stirling engine, at the same voltage of 18 V, absorbs a smaller current, and the speed of the shaft 2 increases. After stabilizing the speeds measured using the remote speed meter 3, the number of revolutions Ωb , the current I2 (using the ammeter 11) and the temperatures of the hot cylinders 5 and cold 6, respectively Tf and Tr, were measured, which indicated: Ωb = 382 rev/min, I2= 0.97 A, Tf = 468°C and Tr =48°C. From the graph (see fig.2) we obtain: Pa = 6.17 W and Pb = 7.72 W. Therefore, with the help of the experimental data obtained, namely: U1=18 V, Ωb = 382 rev/min, I1=1.51 A, I2= 0.97 A, Tf = 468°C, Tr =48°C, Pa = 6.17 W and Pb= 7.72 W, the power of the lossless Stirling engine cycle (Pst) was calculated by the expression:

Pst = U1· (I1-I2) + (Pb-Pa) = 18 ·(1,51-0,97) + 7,72 W-6,17 W = 11,27 W, Pst = U1 (I1-I2) + (Pb-Pa) = 18 (1.51-0.97) + 7.72 W-6.17 W = 11.27 W,

iar puterea de lucru de pe arborele maşinii Stirling o determinăm prin expresia: and the working power on the shaft of the Stirling engine is determined by the expression:

Put = U1·(I1-I2) - Pa = 18 ·(1,51-0,97) - 6,17 W = 3,55 W Put = U1 (I1-I2) - Pa = 18 (1.51-0.97) - 6.17 W = 3.55 W

Modificând tensiunea sursei de curent continuu 15 şi cantitatea de energie termică din exterior putem modifica numărul de turaţii şi curentul de consum al motorului-generator 4 şi al rezistenţei active 12. By changing the voltage of the direct current source 15 and the amount of external thermal energy, we can change the number of revolutions and the current consumption of the motor-generator 4 and the active resistance 12.

Testele de laborator au arătat că datele măsurate au coincis cu rezultatele preconizate de calcul şi corespund celor pe care le au alte mostre de maşini Stirling de aceeaşi construcţie. Laboratory tests showed that the measured data coincided with the expected calculation results and correspond to those of other samples of Stirling engines of the same construction.

1. SU 1099213 A 1984.06.23 1. SU 1099213 A 1984.06.23

2. SU 1091039 A 1984.05.07 2. SU 1091039 A 1984.05.07

Claims (2)

1. Sistem pentru măsurarea puterii de lucru a maşinii Stirling, care include un motor-generator de curent continuu (4), unit cu arborele (2) maşinii Stirling, şi un măsurător de turaţii (3), amplasate în interiorul corpului (1) maşinii Stirling, un măsurător de temperatură la distanţă (8) pentru măsurarea temperaturii cilindrului fierbinte (5) al maşinii Stirling, şi un măsurător de temperatură la distanţă (7) pentru măsurarea temperaturii cilindrului rece (6) al maşinii Stirling, totodată polul pozitiv al motorului-generator (4) este conectat la polul pozitiv al unui condensator (9), polul pozitiv al unui voltmetru (10), polul unei rezistenţe active (12) şi polul negativ al unui ampermetru (11), iar polul negativ al motorului-generator (4) este conectat la polul negativ al condensatorului (9), polul negativ al voltmetrului (10), polul opus al rezistenţei (12), polul negativ al unui condensator (14) şi polul negativ al unei surse de curent continuu (15), totodată polul pozitiv al sursei de curent continuu (15) este conectat la polul pozitiv al condensatorului (14) şi la anodul unei diode (13), catodul căreia este conectat la polul pozitiv al ampermetrului (11).1. System for measuring the working power of the Stirling machine, which includes a DC motor-generator (4), connected to the shaft (2) of the Stirling machine, and a speed meter (3), located inside the body (1) of the Stirling machine, a remote temperature meter (8) for measuring the temperature of the hot cylinder (5) of the Stirling machine, and a remote temperature meter (7) for measuring the temperature of the cold cylinder (6) of the Stirling machine, at the same time the positive pole of the motor-generator (4) is connected to the positive pole of a capacitor (9), the positive pole of a voltmeter (10), the pole of an active resistor (12) and the negative pole of an ammeter (11), and the negative pole of the motor-generator (4) is connected to the negative pole of the capacitor (9), the negative pole of the voltmeter (10), the opposite pole of the resistor (12), the negative pole of a capacitor (14) and the negative pole of a DC source (15), at the same time the pole The positive terminal of the DC source (15) is connected to the positive terminal of the capacitor (14) and to the anode of a diode (13), the cathode of which is connected to the positive terminal of the ammeter (11). 2. Metodă de măsurare a puterii de lucru a maşinii Stirling, care include determinarea dependenţei puterii pierderilor (Pi) în funcţie de viteza de rotaţie (Ωi) a arborelui (2) maşinii Stirling, unde i = 1…n, cu condiţia că Pi = Ii ·Ui, unde Ii şi Ui sunt intensitatea şi tensiunea curentului de alimentare a motorului-generator (4), şi maşina Stirling va lucra fără aplicarea energiei termice din exterior până la o diferenţă de temperatură între cilindrii fierbinte (5) şi rece (6) nu mai mare de 2°C; determinarea puterii consumate de motorul-generator (4) şi rezistenţa activă (12) fără aplicarea energiei termice din exterior cu condiţia că puterea consumată este egală cu suma puterilor (Pi) pentru o viteză de rotaţie Ωi = Ωa şi puterii disipate (Ps) de pe rezistenţa activă (12), unde Ωa este minimă, şi motorul-generator (4) consumă un curent electric cu o intensitate (I1) şi o tensiune (U1); determinarea puterii consumate de motorul-generator (4) şi rezistenţa activă (12) cu aplicarea energiei termice din exterior cu condiţia că puterea consumată este egală cu suma puterilor (Pi) pentru o viteză de rotaţie Ωi = Ωb şi puterii disipate (Ps) de pe rezistenţa activă (12), unde Ωb este minimă, şi motorul-generator (4) consumă un curent electric cu o intensitate (I2) şi o tensiune (U1); determinarea puterii ciclului maşinii Stirling (Pst) prin ecuaţia: Pst = U1·(I1-I2) + (Pb-Pa); determinarea puterii de lucru Put de pe arborele (2) maşinii Stirling prin ecuaţia: Put = U1·(I1-I2)- Pa.2. Method for measuring the working power of the Stirling machine, which includes determining the dependence of the power losses (Pi) on the rotation speed (Ωi) of the shaft (2) of the Stirling machine, where i = 1…n, provided that Pi = Ii ·Ui, where Ii and Ui are the intensity and voltage of the supply current of the motor-generator (4), and the Stirling machine will work without the application of external thermal energy up to a temperature difference between the hot (5) and cold (6) cylinders of no more than 2°C; determining the power consumed by the motor-generator (4) and the active resistance (12) without the application of external thermal energy provided that the consumed power is equal to the sum of the powers (Pi) for a rotation speed Ωi = Ωa and the dissipated power (Ps) on the active resistance (12), where Ωa is minimal, and the motor-generator (4) consumes an electric current with an intensity (I1) and a voltage (U1); determining the power consumed by the motor-generator (4) and the active resistance (12) with the application of external thermal energy provided that the power consumed is equal to the sum of the powers (Pi) for a rotation speed Ωi = Ωb and the dissipated power (Ps) on the active resistance (12), where Ωb is minimal, and the motor-generator (4) consumes an electric current with an intensity (I2) and a voltage (U1); determining the power of the Stirling engine cycle (Pst) by the equation: Pst = U1·(I1-I2) + (Pb-Pa); determining the working power Put on the shaft (2) of the Stirling engine by the equation: Put = U1·(I1-I2)- Pa.
MDS20140127A 2014-09-30 2014-09-30 System and method for measuring the operating power of the Stirling machine MD920Z (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20140127A MD920Z (en) 2014-09-30 2014-09-30 System and method for measuring the operating power of the Stirling machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20140127A MD920Z (en) 2014-09-30 2014-09-30 System and method for measuring the operating power of the Stirling machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD920Y MD920Y (en) 2015-06-30
MD920Z true MD920Z (en) 2016-01-31

Family

ID=53487818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20140127A MD920Z (en) 2014-09-30 2014-09-30 System and method for measuring the operating power of the Stirling machine

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD920Z (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD1008Z (en) * 2015-06-23 2016-09-30 ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" System and method for measuring the efficiency of the Stirling machine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU532772A1 (en) * 1975-07-28 1976-10-25 Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт Device for measuring shaft power
SU1091039A1 (en) * 1978-05-11 1984-05-07 Одесская Научно-Исследовательская Станция Государственного Союзного Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Тракторного Института Device for measuring power on shaft
SU1099213A1 (en) * 1983-02-21 1984-06-23 Пензенский Политехнический Институт Device for measuring mechanical characteristics of rotating shaft
RU2135970C1 (en) * 1996-02-07 1999-08-27 Калининградский государственный технический университет Device for measuring of engine power
MD1870B1 (en) * 2001-03-22 2002-02-28 Univ Tehnica Moldovei Device for measuring the power at the shaft
RU2368879C1 (en) * 2008-06-04 2009-09-27 ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИНГЕРСОЛЛ-РЭНД СиАйЭс" Device for measurement of maximum power on shaft
RU2454643C1 (en) * 2010-12-10 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Method of defining ice power losses
  • 2014

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU532772A1 (en) * 1975-07-28 1976-10-25 Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт Device for measuring shaft power
SU1091039A1 (en) * 1978-05-11 1984-05-07 Одесская Научно-Исследовательская Станция Государственного Союзного Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательского Тракторного Института Device for measuring power on shaft
SU1099213A1 (en) * 1983-02-21 1984-06-23 Пензенский Политехнический Институт Device for measuring mechanical characteristics of rotating shaft
RU2135970C1 (en) * 1996-02-07 1999-08-27 Калининградский государственный технический университет Device for measuring of engine power
MD1870B1 (en) * 2001-03-22 2002-02-28 Univ Tehnica Moldovei Device for measuring the power at the shaft
RU2368879C1 (en) * 2008-06-04 2009-09-27 ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ИНГЕРСОЛЛ-РЭНД СиАйЭс" Device for measurement of maximum power on shaft
RU2454643C1 (en) * 2010-12-10 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Method of defining ice power losses

Also Published As

Publication number Publication date
MD920Y (en) 2015-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4249909A3 (en) Sensor interrogation with fast recovery
CN103604943B (en) A kind of aerogenerator tachometric survey circuit
EA200970963A1 (en) ENERGY GENERATOR, WORKING UNDER EXPOSURE TO FLOW ENVIRONMENT
CN102645287B (en) Motor winding temperature rise detection method
CN115265675B (en) Spontaneous current amount detection system
CN102818992A (en) Relay detection device
CN202339395U (en) Luminous efficiency detection system of semiconductor luminous apparatus
CN104965174A (en) Alternating current motor efficiency and operation performance integrated test system
MD1008Z (en) System and method for measuring the efficiency of the Stirling machine
CN104330186B (en) Temperature detection circuit based on transformer isolation
CN203964945U (en) Sensing device based on triboelectricity machine
CN205263120U (en) Multi -functional tachogenerator circuit of engine
CN204410385U (en) A kind of touch Temp indicating cup of self-charging
ATE447791T1 (en) MEASUREMENT OF A CURRENT SUPPLIED BY AN ELECTRICAL LATHE SUCH AS A GENERATOR
CN107806940A (en) A kind of embedded heat-sensitive sensor and thermometry
CN204214569U (en) Based on the temperature sensing circuit of transformer isolation
KR101605268B1 (en) Resistance measuring apparatus
US9322723B2 (en) Energy harvesting survey apparatus and method of detecting thermal energy
MD920Y (en) System and method for measuring the operating power of the Stirling machine
CN210781868U (en) Radiating circuit automatically controlled by excitation silicon controlled module
ATE541278T1 (en) ENERGY GENERATOR AS AN ALARM SENSOR
CN201666922U (en) High-voltage nuclear phase pen
CN206992918U (en) A kind of generator of the rotor windings temperature of measurement in real time
US8901765B2 (en) Temperature measuring device with manual power supply
CN111999521A (en) A speed sensor and signal indicating circuit

Legal Events

Date Code Title Description
FG9Y Short term patent issued
KA4Y Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)