Основной составной частью любого производственного механизма является электродвигатель. Правильный подбор этого устройства обеспечивает надежность и экономичность работы всей системы в целом. Простота управления электроприводом, а также его стоимость, зависят от технических характеристик электродвигателей.
Как правило, электропривод отвечает за значение таких характеристик движения как скорость, ускорение, пусковой и тормозной момент и другие.
При оценке электродвигателя учитываются следующие параметры:
Значения этих параметров влияют на особенности проектирования и архитектуры промышленного оборудования.
Рассмотрим подробнее основные характеристики двигателей.
Краткое содержимое статьи:
Этот параметр электродвигателя записывается в паспортную табличку и измеряется в киловаттах. На фото характеристик электродвигателей показан внешний вид паспортной таблички (шильдика).
Номинальная механическая мощность относится к валу электродвигателя, и это понятие отличается от электрической мощности, рассчитываемой в зависимости от количества потребляемой электроэнергии.
Например, если на шильдике указана мощность 2200 ватт, это означает, что при оптимальной скорости работы устройство в секунду производит механическую работу, равную 2200 джоулей.
Следующая характеристика двигателей переменного тока рассчитывается с помощью значения КПД, которое также указано на паспортной табличке. Чем больше КПД, тем больше мощности из сети переводится в механическую мощность движения вала. Допустим, если КПД равен 80%, то номинальная активная мощность равна 2200/0.8 = 2750 Вт.
Для ее нахождения используется косинус фи, который прописан на шильдике электродвигателя. Полная электрическая мощность равна отношению активной мощности и косинуса фи. При косинусе фи равном 0,87 полная мощность равна 2750/0,87=3160 Вт.
Механические характеристики электродвигателей также важны при выборе и покупке устройства. Рассмотрим правила, по которым они рассчитываются.
Для вычисления этого параметра электродвигателей нам понадобится частота переменного тока и количество оборотов в минуту при оптимальной нагрузке. Пусть в паспортной табличке указаны следующие данные: частота тока составляет 50 Гц, а количество оборотов – 2800.
Переменный ток создает магнитное поле, которое имеет частоту 50*60=3000 оборотов в секунду. Известно, что электродвигатель асинхронный, а это означает, что наблюдается отставание от номинальной частоты вращения на некоторую величину. Назовем ее скольжением и обозначим за s.
Величина скольжения определяется следующей формулой: s = ((3000 — 2800) / 3000) * 100% = 6,7%.
Следующей немаловажной характеристикой асинхронного электродвигателя является угловая скорость. Для того, чтобы ее вычислить, в первую очередь нужно перевести частоту вращения ротора в другие единицы измерения. Сначала посчитаем количество оборотов в секунду: 2800 / 60 = 46,7.
Далее нужно умножить полученное число на 2 Пи: 46,7 * 2 * 3,14 = 293,276 радиан в секунду. Полученная величина характеризует угловую скорость электродвигателя. Иногда, для удобства вычислений, угловую скорость переводят в градусы. Получаем: 46,7 * 360 = 16812 градусов в секунду.
Этот механический параметр характеризует оборудование, в устройстве которого используется данный асинхронный двигатель. Допустим, что к валу двигателя присоединен диск определенного радиуса R. В этом случае величина линейной скорости может быть определена по следующей формуле:
Такой параметр, как вращающий момент электродвигателя, показывает, каким образом механическая мощность устройства зависит от угловой скорости. Эту зависимость иллюстрирует простое соотношение: вращающий момент — это отношение мощности к угловой скорости.
Существует также соотношение между вращающим моментом и радиусом шкива: Момент = Сила * Радиус.
Это равенство говорит о том, что меньшем радиусе вращения сила увеличивается, и наоборот. То есть при проектировании устройства с асинхронным двигателем следует учесть тот факт, что действующая сила увеличивается с приближением к оси вала. В некоторых случаях эта особенность может сыграть важную роль.
Таким образом, для расчета всех необходимых электрических и механических характеристик электродвигателя достаточно знать данные, которые указаны на паспортной табличке или, другими словами, шильдике. Простые формулы помогут правильно настроить работу электрооборудования и оптимально использовать производственные ресурсы.
electrikmaster.ru
Двигатель внутреннего сгорания находится почти во всех автомобилях. Он устроен непросто. Поэтому обычному водителю в нем не разобраться сразу. Но когда вы покупаете автомобиль, говорят всегда о двигателе и его параметрах и свойствах. Давайте посмотрим технические характеристики двигателя и постараемся ответить на несколько основных вопросов.
Еще есть из алюминия. Вес у него небольшой и по прочности у него средние параметры. Еще есть из магния, которые по весу самые маленькие, А прочность очень хорошая, но стоит такой двигатель дорого.
Но это далеко не самые главные характеристики. На самом деле, мало кто из автовладельцев вообще задумывался о том, из какого материала произведён двигатель в их транспортном средстве. Более важными характеристиками являются следующие моменты:
Расходные характеристики:
Это важные основные свойства. Однако есть еще даже более сложные моменты:
Как же распределяется газ? Ответ очевиден: это или статический механизм, или динамический. Если менять высоту подъема клапанов, то удобно будет переключаться с одной скорости на другую.
ladarus.ru
Скоростной характеристикой называются зависимости эффективной мощности Neи эффективного крутящего момента Медвигателя от угловой скорости коленчатого вала ωе.
У двигателя различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные.
Внешнюю скоростную характеристику получают при полной нагрузке двигателя, т.е. при полной подаче топлива. Частичные — при неполных нагрузках двигателя, или при неполной подаче топлива.
Двигатель имеет только одну внешнюю скоростную характеристику и большое число частичных, среди которых и характеристика холостого хода.
На частичных скоростных характеристиках значения эффективной мощности и крутящего момента двигателя меньше, чем на внешней скоростной характеристике, но характер их изменения аналогичен.
Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют при работе двигателя только на внешней скоростной характеристике.
Рассмотрим внешние скоростные характеристики бензиновых двигателей и дизелей, которые имеют некоторые отличительные особенности.
Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала представлена на рис. 2.1. Такие двигатели применяют главным образом на легковых автомобилях и иногда на автобусах.
Приведенные зависимости имеют следующие характерные точки:
| Рис. 2.1. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя без ограничителя угловой скорости коленчатого вала |
· Nmax – максимальная (номиналь-ная) эффективная мощность;
· ωN — угловая скорость коленча-того вала при максимальной мощности;
· Mmax – максимальный крутящиймомент;
· ωN— угловая скорость коленча-того вала при максимальном крутящем моменте;
· NM — мощность при максимальном крутящем моменте;
· MN— крутящий момент при максимальной мощности;
• ωmin – минимальная устойчивая угловая скорость коленчато-го вала при полной подаче топлива; для бензиновых двигателейωmin = 80...100 рад/с;
• ωmax – максимальная угловая скорость коленчатого вала приполной подаче топлива, соответствующая максимальной скорос-ти автомобиля при движении на высшей передаче; для бензино-вых двигателей без ограничителей угловой скорости коленчатоговала ωmax = (1,05... 1,1) ωN.
 |
Из рис. 2.1 видно, что эффективная мощность и эффективный крутящий момент двигателя возрастают с увеличением угловой скорости коленчатого вала, достигают максимальных значений при соответствующих угловых скоростях ωN и ωM,а затем уменьшаются с ростом ωе вследствие ухудшения наполнения цилиндров горючей смесью и увеличения трения. При этом возрастают динамические нагрузки, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей двигателя. В условиях эксплуатации двигатель работает главным образом в интервале угловых скоростей от ωMдо ωN.
| Рис. 2.2. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала |
Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала показана на рис. 2.2. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях и автобусах.
Ограничитель угловой скорости автоматически уменьшает подачу горючей смеси в цилиндры двигателя и снижает угловую скорость ко-
ленчатого вала с целью повышения долговечности двигателя. Ограничитель вступает в действие на той части внешней скоростной характеристики, на которой мощность двигателя почти не возрастает с увеличением угловой скорости коленчатого вала. Включение ограничителя соответствует максимальной угловой скорости ωmax = (0,8...0,9)ωN. Максимальной эффективной мощностью в этом случае является наибольшая мощность, которую может развить двигатель при отсутствии ограничителя, т.е. Nmax,соответствующая угловой скорости коленчатого вала ωN.
Внешняя скоростная характеристика дизеля представлена на рис. 2.3. Такие двигатели применяют на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях.
У дизелей мощность не достигает максимального значения из-за неполного сгорания горючей (рабочей) смеси. Максимальной в этом случае считается мощность, которая соответствует моменту включения регулятора угловой скорости коленчатого вала, т. е. Nmaxпри угловой скорости ωN. Для дизелей максимальная угловая скорость коленчатого вала практически совпадает с угловой скоростью при максимальной мощности (ωmax = ωN).
Из рассмотренных внешних скоростных характеристик бензиновых двигателей и дизеля следует, что максимальные значения эффективного крутящего момента Мmaxи эффективной мощности Nmaxполучают при различных угловых скоростях коленчатого вала. При этом значения Мmахсмещены влево относительно значений Nmax,что необходимо для устойчивой работы двигателя, или, иначе говоря, для его способности автоматически приспосабливаться к изменению нагрузки на колеса автомобиля.
 |
| Рис. 2.3. Внешняя скоростная характеристика дизеля с регулятором угловой скорости коленчатого вала |
Например, автомобиль двигался по горизонтальной дороге при максимальной мощности двигателя и начал преодолевать подъем. В этом случае сопротивление дороги возрастает, скорость автомобиля и угловая скорость коленчатого вала уменьшаются, а крутящий момент двигателя увеличивается, обеспечивая возрастание тяговой силы на ведущих колесах автомобиля. Чем больше увеличение крутящего момента при уменьшении угловой скорости коленчатого вала, тем выше приспособляемость двигателя и меньше вероятность его остановки. У бензиновых двигателей увеличение (запас) крутящего момента достигает 30 %, а у дизелей — 15%.
Скоростные характеристики двигателей определяют экспериментально в процессе их испытаний на
специальных стендах. При проведении испытаний с двигателя снимают часть элементов систем охлаждения, питания (вентилятор, радиатор, глушитель, компрессор, насос гидроусилителя и др.), без которых он может работать на стендах.
Мощность и крутящий момент, измеренные при испытаниях и приведенные к условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1 атм и температуре 15 °С, называют стендовыми. Их указывают в технических характеристиках, инструкциях, каталогах, проспектах и т. п.
В действительности мощность и момент двигателя, установленного на автомобиле, на 10...20 % меньше, чем стендовые. Это связано с размещением на двигателе элементов различных систем, которые демонтируют при испытаниях. Кроме того, давление и температура наружного воздуха при работе двигателя на автомобиле отличаются от таковых при измерениях.
Реальную внешнюю скоростную характеристику двигателя можно получить только на основании экспериментальных данных после его создания. Если же такие данные отсутствуют, например при проектировании нового двигателя, то внешнюю скоростную характеристику можно рассчитать, используя известные соотношения.
Для бензиновых двигателей
Для четырехтактных дизелей
Эффективный крутящий момент для бензиновых двигателей и дизелей определяется по формуле
В указанных формулах мощность выражается в кВт, крутящий момент — в Н·м, угловая скорость — в рад/с.
studopedya.ru
