ДВС РОТОРНЫЙ EMDRIVE РАСКОКСОВКА HONDAВИДЫ

Лекция №2 1 Энергетический баланс и экономико-энергетические показатели двс энергетический баланс, приведенный на рис. 1, Если при совершении. Энергетический баланс двс


ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС, ЭКОНОМИЧЕСКИЕ, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДВИГАТЕЛЯ

Энергетический баланс, приведенный на рис. 1.7, показывает, как энергия, которая могла бы выделиться при полном сгорании всего поданного в цилиндр двигателя топлива за цикл его работы Q1,разделяется на полезную (эффективную) работу Lе и на основные виды потерь (тепловые Qпоти механические Qм):

Если при совершении одного цикла двигателя в цилиндр подает­ся (Gтц топлива, тоQ1 = GтцHи, гдеНи– низшая теплота сгорания. Часть теплоты Q1идет на совершение индикаторной работы цикла Li,которая представляет собой избыточную работу, получаемую за такты сжатия и расширения (рис. 1.8):

В соответствии с этим Liпредставляется на индикаторной диаграм­ме заштрихованной площадью.

На практике в качестве показателя работоспособности циклаиспользуется не индикаторная работа, которая определяется не только совершенством организации рабочих процессов, но и размерностью двигателя, а удельный показатель рi, представляющий собой индикаторную работу цикла, снимаемую с единицы рабочего объема рi= Li/Vh, который имеет размерность давления и называет­ся средним индикаторным давлением.

 

 

 

Рис. 1.7. Энергетический баланс ДВС

Экономичность действительного цикла оценивается индикатор­ным КПД, показывающим, какая доля теплоты, введенной в цикл с топливом Q1, преобразуется в индикаторную работу ηi=Li/Q1 .Этот показатель характеризует уровень тепловых потерь в двига­теле и с учетом того, чтоLi = Q1 – Qпот, ηi = 1 - Qпот/Q1=1 – (Qохл+Qог +Qис)/Q1.

Таким образом, возрастание любого вида потерь теплоты, будь то потери при теплообмене заряда с элементами, формирующими внутрицилиндровое пространство – Qохл (потери в окружающую среду, в основном в систему охлаждения), или потери теплоты, аккумулированной рабочим телом, покидающимцилиндр в процессе выпуска – Qог(потери с отработавшими га­зами), либо потери, связанные с неполным сгоранием поданного в цилиндр топлива– Qнс(потери теплоты из-за неполноты сго­рания), вызывает уменьшение ηi.

 

 

Рис. 1.8. К определению индикаторной работы цикла

Индикаторная работа, получаемая за единицу времени, называ­ется индикаторной мощностьюNi=Li/τц(τц– время реализации одного рабочего цикла). Если частота вращения коленчатого вала двигателя n,мин-1, то величина, обратная (1/n), - время одного оборота в минутах и 60/n — в секундах. В этом случае τц=(60/n)0,5τ, где τ- коэффициент тактности, равный двум для двух- и четырем для четырехтактных двигателей. С учетом того, что рi=Li/Vhпри количестве цилиндров двигателя, равном i, мощность Ni(кВт) равна

(1.1.)

Для оценки экономичности двигателя большее практическое применение получил параметр, называемый удельным индикатор­ным расходом топлива gi, показывающий, какое количество топлива расходует двигатель на производство единицы индикаторной ра­боты:

(1.2.)

Величина gi обычно выражается в г/(кВт • ч), поэтому в числителе уравнения (1.2) расход топлива задают в кг/ч, а в знаменателе работу в кВт, вследствие чего .

Индикаторная работа частично идет на преодоление внешней нагрузки (т. е. применительно к транспортным средствам передает­ся на трансмиссию), где совершает полезную работу Le,и на ком­пенсацию потерь внутри двигателя (механические или внутренние потери) Lмп, состоящие из потерь работы на трение Lтр, на ре­ализацию процессов газообмена Lго*, на привод вспомогательных агрегатов и механизмов Lв (масляный и водяной насосы, топливоподающая аппаратура дизелей и т. д.).

Уровень механических потерь в двигателе оценивается механи­ческим КПД

,показывающим, какая доля индикаторной работы преобразуется в эффективную, или с учетом того, что .

Совокупные потери в двигателе оцениваются эффективным КПД, показывающим, какая доля теплоты, введенной с топливом, преобразуется в эффективную работу:

; (1.3)

(1.4)

где ре=Le/Vh – среднее эффективное давление (параметр, аналогич­ный рi).Эффективный крутящий момент двигателя Мк пропорци­онален ре,т. е. .

Общепринятым для оценки экономичности двигателя является параметр, называемый удельным эффективным расходом топлива ge,показывающий, какое количество топлива расходуется на произ­водство единицы эффективной работы:

(1.5)

Все одноименные индикаторные и эффективные показатели свя­заны между собой механическим КПД:

Значения индикаторных и эффективных показателей современ­ных двигателей транспортных машин приведены в табл. 4.1 и 4.2.

 

cyberpedia.su

Энергетические и экономические показатели работы двигателя

Энергетические и экономические показатели работы ДВС



Действительная индикаторная диаграмма

Полезная работа, которую совершает поршень при перемещении внутри цилиндра, получается в результате частичного преобразования теплоты при сгорании топлива. Эту работу называют индикаторной. Индикаторная работа соответствует площади, заключенной между кривой сжатия и кривой расширения на индикаторной диаграмме (рис. 1). Площадь на индикаторной диаграмме, заключенная между кривыми впуска и выпуска, соответствует работе, затраченной на процесс газообмена (насосные ходы поршня). Как известно, точки с и z', полученные на расчетной индикаторной диаграмме, не соответствуют реально протекающим процессам сжатия и сгорания. В результате предварительного открытия клапанов и запаздывания их закрытия относительно ВМТ и НМТ поршня часть площади, соответствующей индикаторной работе, выпадает из индикаторной диаграммы (пунктирная линия b'bb”).

В результате площадь действительной индикаторной работы (сплошные линии) оказывается меньше расчетной (штриховые линии). Для получения действительной индикаторной диаграммы используют коэффициент скругления φi. Значения коэффициента скругления в зависимости от типа четырехтактного двигателя могут принимать значения от 0,92 до 0,97.

индикаторная диаграмма четырехтактного двигателя

***

Индикаторные показатели

Индикаторными показателями называют показатели, характеризующие работу, совершаемую газами в цилиндре двигателя. Эти показатели определяют эффективность использования рабочего объема двигателя и степень преобразования выделяемой теплоты в полезную работу внутри цилиндров. К индикаторным показателям относятся:

Среднее индикаторное давление

Среднее индикаторное давление – это условное постоянное по величине избыточное давление, которое, действуя на поршень в течение одного хода, совершает работу, равную работе газов за весь цикл:

Li = piFS = piVh      (1),

где Li – работа газов за один цикл в одном цилиндре двигателя; pi – среднее индикаторное давление; F – площадь поршня; S – ход поршня; Vh – рабочий объем цилиндра.

Тогда можно записать:

pi = Li/Vh      (2),

Т. е. среднее индикаторное давление численно равно работе газов за цикл, отнесенной к единице рабочего объема. Таким образом, этот показатель оценивает степень эффективности использования объема цилиндра.

Значения pi могут быть получены расчетным путем или по индикаторным диаграммам. При расчете используют параметры характерных точек расчетных циклов. При этом работа расчетного цикла может быть выражена как разность работ расширения и сжатия:

Li’ = L’yz + L’zb - L’ac      (3),

где L’yz + L’zb - индикаторная работа расширения расчетного цикла двигателя, L’ac – работа сжатия.

Так как работа (и среднее индикаторное давление) действительных циклов на самом деле меньше, чем расчетных циклов, то с учетом коэффициента скругления φi индикаторной диаграммы:

Li = Li’φi,     pi = pi’φi.

С помощью индикаторной диаграммы можно найти среднее индикаторное давление, обозначив индикаторную работу через площадь Fi:

pi = Fi/mрl,

где mр – масштаб диаграммы по оси ординат; l – длина диаграммы по оси абсцисс.

Индикаторная мощность

Индикаторная мощность Ni – это мощность, которая развивается газами внутри цилиндра. В общем случае мощность – это скорость выполнения работы, т. е. работа, совершаемая в единицу времени. Работа газов в цилиндрах двигателя за 1 мин рассчитывается по формуле:

Li = piVh(2π/τ)i      (4),

где n – частота вращения коленчатого вала; τ – число тактов; i – число цилиндров.

Тогда работа, совершаемая газами за 1 сек, т. е. индикаторная мощность будет равна:

Ni = piVhni/(30τ)      (5).

Индикаторный КПД

Индикаторный КПД ηi – это отношение теплоты, преобразованной в индикаторную работу Qi к общему количеству теплоты затраченного топлива Q1:

ηi = Qi/Q1 = Li/GтцHи      (6),

где Gтц– цикловая подача топлива; Hи – низшая теплотворная способность топлива.

Индикаторные КПД характеризует экономичность действительного цикла. Он всегда меньше термодинамического КПД вследствие дополнительных потерь в действительном цикле, которые не учитываются при определении ηi. К таким потерям относятся теплоотдача в стенки цилиндра, потери на неполноту и несвоевременность сгорания топлива, на диссоциацию (распад) продуктов сгорания.

Для оценки степени уменьшения использования теплоты в действительном цикле по сравнению с термодинамическим циклом используют относительный КПД ηo:

ηо = ηi/ηt.

Индикаторный удельный расход топлива

Другим показателем, характеризующим экономичность действительного цикла, является индикаторный удельный расход топлива gi:

gi = 103Gт/Ni      (7),

где Gт – часовой расход топлива.

Удельный индикаторный расход топлива и индикаторный КПД связаны между собой отношением:

gi = 3600/(ηiHи)      (8).

Из уравнения (6) получим:

Li = HиGтцηi/Vh      (9).

Подставив это выражение в уравнение (2), получим:

pi = HиGтцηi/Vh.

Выразив цикловую подачу топлива в зависимости от цикловой подачи воздуха и коэффициента избытка воздуха, и подставив эти выражения в предыдущее уравнение, получим:

pi = (Hи/lo)(ηi/α)ηvρ      (10).

***



Факторы, влияющие на индикаторные показатели

На индикаторные показатели оказывают влияние следующие факторы:

1. Топливо

Изменение фракционного состава топлива в зависимости от способа смесеобразования приводит к ухудшению или улучшению индикаторных показателей.

2. Состав смеси

Для дизельных и карбюраторных двигателей состав смеси оказывает различное влияние (рис. 2). У карбюраторного двигателя наибольшее значение индикаторного КПД достигается при α = 1,05…1,1, когда имеет место полное и достаточно быстрое сгорание топлива. У дизелей вследствие недостатков внутреннего смесеобразования топлива полностью сгорает при α = 2,5…4,0, чему способствует наибольшее значение индикаторного КПД. Уменьшение коэффициента избытка воздуха от указанных значений приводит к недогоранию топлива, увеличению тепловых потерь с воздухом, не участвующим в горении.

факторы, влияющие на индикаторные показатели двигателя
3. Угол опережения зажигания

С увеличением угла опережения зажигания увеличивается максимальное давление сгорания, «жесткость» работы, потери теплоты в окружающую среду. При позднем зажигании процесс сгорания смещается на процесс расширения, из-за чего падает давление и с ним индикаторная работа. Поэтому КПД снижается при любом отклонении угла опережения зажигания от оптимального.

4.Частота вращения коленчатого вала

Рост частоты вращения коленчатого вала приводит к увеличению индикаторного КПД, поскольку сокращается время цикла и суммарная теплоотдача в стенки цилиндров. Однако при некоторых максимальных значениях частоты вращения коленчатого вала индикаторный КПД падает, так как догорание топлива все более завершается на линии расширения (по индикаторной диаграмме).

5. Нагрузка

У карбюраторных двигателей наибольшие значения индикаторного КПД соответствуют средним нагрузкам при экономичном составе смеси 1,05<α<1,15. У дизелей экономичный состав смеси соответствует 2,5<α<3,5, а диапазон средних нагрузок при максимальном значении индикаторного КПД более широк и составляет 25…45% максимальной нагрузки.

6. Тип камеры сгорания

В случае раздельных камер сгорания индикаторный КПД становится несколько меньше, так как возрастают тепловые и газодинамические потери, однако дизели с такими камерами сгорания имеют меньший период задержки воспламенения, работают бездымно и с допустимой токсичностью при меньших значениях коэффициента α, чем дизели с однополостными камерами сгорания. Поэтому, несмотря на меньшую величину индикаторного КПД, среднее индикаторное давление двигателей с раздельными камерами сгорания не уступает среднему индикаторному давлению двигателей с неразделенной камерой сгорания.

7. Степень сжатия

Степень сжатия влияет на индикаторный КПД также, как и на термодинамический КПД, поэтому при проектировании двигателей стремятся к увеличению степени сжатия. Однако у карбюраторных двигателей увеличение степени сжатия ограничено детонацией. У дизельных двигателей индикаторный КПД при увеличении степени сжатия более некоторых оптимальных значений будет изменяться незначительно.

8. Климатические условия (окружающая среда)

При увеличении температуры окружающей среды и снижении давления уменьшается наполнение цилиндров по массе. При неизменной подаче топлива уменьшается коэффициент избытка воздуха, что ведет к снижению показателей индикаторного КПД и индикаторного давления.

***

Основные термины и определения теплотехники



k-a-t.ru

Энергетический баланс асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель потребляет из сети активную и реактивную мощ­ность. Рассмотрим каждую из них.

Активная мощность

(11.26)

Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении обмотки

, (11.27)

часть – в виде магнитных потерь в магнитопроводе статора

. (11.28)

Оставшаяся часть мощности

(11.29)

представляет собой электромагнитную мощность, передаваемую с помощью магнитного поля из статора в ротор. На схеме замещения (рис. 11.6 в) этой мощности соответствует мощность, пропорциональная активному сопротивле­нию . Поэтому

. (11.30)

Другая часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в актив­ном сопротивлении обмотки ротора

. (11.31)

Остальная часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность ротора

(11.32)

или, с учетом уравнений (11.30) и (11.31)

. (11.33)

Полезная механическая мощность на валу двигателя меньше механиче­ской мощности на величину механических и добавочных потерь

. (11.34)

Из уравнений (11.30)…(11.32) следует, что

, (11.35)

. (11.36)

Таким образом, активная мощность представляет собой сред­нюю мощность преобразования в двигателе электрической энер­гии, потребляемой из сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии. Процесс преобразований активной энергии в режиме двигателя изображен на рис. 11.8 а в виде энергетической диаграммы.

Сумма потерь в двигателе

вычитается из потребляемой мощности и определяет полезную мощность на валу

.

а) б) Рис. 11.8

 

КПД двигателя

. (11.37)

Непременным условием работы асинхронного двигателя является потребле­ние реактивной мощности

. (11.38)

Часть этой мощности расходуется на создание магнитных полей рассеяния

. (11.39)

Оставшаяся мощность

(11.40)

расходуется на создание основного магнитного потока, а мощность

(11.41)

расходуется на создание полей рассеяния в роторе.

Диаграмма реактивных мощностей изображена на рис. 11.8 б.

Похожие статьи:

poznayka.org

Лекция №2 1 Энергетический баланс и экономико-энергетические показатели двс энергетический баланс, приведенный на рис. 1, Если при совершении

Лекция № 2 2.1 Энергетический баланс и экономико-энергетические показатели ДВС

  • Энергетический баланс, приведенный на рис. 2.1,

Если при совершении

  • Если при совершении

Величина

Экономичность действительного

  • Экономичность действительного

Индикаторная работа,

  • Индикаторная работа,

Для оценки экономичности

  • Для оценки экономичности

Индикаторная работа идет

  • Индикаторная работа идет

Общие потери в двигателе

  • Общие потери в двигателе

Удельный эффективный расход

  • Удельный эффективный расход

Характеристика ДВС зависимость (как правило, графическая) показателей двигателя от режима работы или от параметров, связанных с регулировкой его основных систем. Служит для оценки эффективности работы ДВС.

  • Характеристика ДВС зависимость (как правило, графическая) показателей двигателя от режима работы или от параметров, связанных с регулировкой его основных систем. Служит для оценки эффективности работы ДВС.

Зависимости показателей работы двигателя от n при неизменном положении органа управления (дроссельной заслонкой — для карбюраторного двигателя с искровым зажиганием, регулятором — для дизеля), называют скоростными характеристиками.

  • Зависимости показателей работы двигателя от n при неизменном положении органа управления (дроссельной заслонкой — для карбюраторного двигателя с искровым зажиганием, регулятором — для дизеля), называют скоростными характеристиками.

Нагрузочной характеристикой называется зависимость показателей двигателя от ре (или Nе) при фиксированной частоте вращения коленчатого вала. По ней определяется предельная для данной частоты вращения мощность, а также оценивается экономичность работы двигателя при различных нагрузках.

  • Нагрузочной характеристикой называется зависимость показателей двигателя от ре (или Nе) при фиксированной частоте вращения коленчатого вала. По ней определяется предельная для данной частоты вращения мощность, а также оценивается экономичность работы двигателя при различных нагрузках.

Для ДВС используются регулировочные характеристики, представляющие собой зависимости показателей ра­боты двигателя от регулируемого параметра (например, коэффициента избытка воздуха, угла опережения зажигания, угла опережения впрыскивания топлива и т. д.). Данные характеристики используются для определения оптимальных параметров работы систем топливоподачи и зажигания.

  • Для ДВС используются регулировочные характеристики, представляющие собой зависимости показателей ра­боты двигателя от регулируемого параметра (например, коэффициента избытка воздуха, угла опережения зажигания, угла опережения впрыскивания топлива и т. д.). Данные характеристики используются для определения оптимальных параметров работы систем топливоподачи и зажигания.

На рис. 2.3 показано поле режимов работы автомобильного двигателя. Выше оси абсцисс расположена область активных режимов работы двигателя (А). На этих режимах работа двигателя положительна. Сверху область ограничена внешней скоростной характеристикой 1; справа — регуляторной ветвью или ветвью снижения крутящего момента при частоте вращения выше номинальной 2.

  • На рис. 2.3 показано поле режимов работы автомобильного двигателя. Выше оси абсцисс расположена область активных режимов работы двигателя (А). На этих режимах работа двигателя положительна. Сверху область ограничена внешней скоростной характеристикой 1; справа — регуляторной ветвью или ветвью снижения крутящего момента при частоте вращения выше номинальной 2.

Ниже линии абсцисс расположены пассивные режимы работы двигателя. В этой зоне, ограниченной снизу кривой момента, необходимого для проворачивания неработающего двигателя, двигатель работает в режиме выбега или на принудительном холостом ходу (ПХХ), т. е. при торможении автомобиля двигателем.

  • Ниже линии абсцисс расположены пассивные режимы работы двигателя. В этой зоне, ограниченной снизу кривой момента, необходимого для проворачивания неработающего двигателя, двигатель работает в режиме выбега или на принудительном холостом ходу (ПХХ), т. е. при торможении автомобиля двигателем.

В реальной эксплуатации многие транспортные установки могут работать значительное время в условиях неустановившихся (переходных) режимов работы, поэтому показатели ДВС могут отличаться от полученных на установившихся режимах.

  • В реальной эксплуатации многие транспортные установки могут работать значительное время в условиях неустановившихся (переходных) режимов работы, поэтому показатели ДВС могут отличаться от полученных на установившихся режимах.

2.3 Литровая мощность и методы форсирования двигателей

  • Литровой мощностью называют номинальную эффективную мощность, снимаемую с единицы рабочего объема двигателя:

Увеличение литровой мощности посредством повышения частоты вращения вала широко используется в карбюраторных двигателях, для современных моделей которых п достигает 6500 мин-1 и выше.

  • Увеличение литровой мощности посредством повышения частоты вращения вала широко используется в карбюраторных двигателях, для современных моделей которых п достигает 6500 мин-1 и выше.

При переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность увеличиваться всего лишь в 1,5...1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.

  • При переходе с четырехтактного рабочего цикла на двухтактный литровая мощность увеличиваться всего лишь в 1,5...1,7 раза вследствие использования лишь части рабочего объема на процессы газообмена, а также в результате дополнительных затрат энергии на привод продувочного насоса.

Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению ре.

  • Особое место в ряду мероприятий, направленных на повышение литровой мощности, занимает форсирование двигателей по среднему эффективному давлению ре.

Этот способ носит название наддува двигателя и осуществляется компрессором с механическим приводом от коленчатого вала.

  • Этот способ носит название наддува двигателя и осуществляется компрессором с механическим приводом от коленчатого вала.

  • Недостаток системы снижение экономичности двигателя, обусловленное необходимостью затрат энергии на привод компрессора.

При газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.

  • При газотурбинном наддуве отсутствует механическая связь агрегата наддува с коленчатым валом двигателя, применение ТК заметно ухудшает тяговые характеристики и приемистость двигателя. Это связано с инерционностью системы роторов ТК, а также с уменьшением энергии отработавших газов при малых нагрузках, в связи с чем, особенно в начале разгона, не обеспечивается подача в цилиндр нужного количества свежего заряда. Для преодоления этих недостатков нередко возникает необходимость использования комбинированного наддува. Система комбинированного наддува выполняется в различных конструктивных вариантах и обычно представляет собой определенные комбинации наддува с приводным компрессором и газотурбинного наддува.

Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебательные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следования процессов газообмена в цилиндре.

  • Для повышения плотности свежего заряда, подаваемого в цилиндры двигателя, в ряде случаев используются колебательные явления в системах газообмена (пульсации РТ в системе впуска и выпуска), являющиеся результатом цикличности следования процессов газообмена в цилиндре.

При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сгорания, что является одним из основных факторов, ограничивающих наддув.

  • При использовании наддува увеличивается механическая и тепловая напряженность элементов, формирующих камеру сгорания, что является одним из основных факторов, ограничивающих наддув.

Контрольные работы:

  • Контрольные работы:

rpp.nashaucheba.ru

14.11. Энергетический баланс асинхронного двигателя

Полная мощность трехфазного асинхронного двигателя равна:

S = P1+jQ1=3U1I1 cos ф1 + j3U1I1 sin ф1

где Р1 — активная мощность двигателя; Q1 — реактивная мощность двигателя.

Активная мощность двигателя Р1 определяет среднюю мощность необратимого преобразования в двигателе электрической энергии потребляемой им из трехфазной сети, в механическую, тепловую и другие виды энергии.

Реактивная мощность двигателя Q1 определяет максимальную мощность обмена энергией между источником и магнитным полем дви­гателя (2.52).

Активная мощность и КПД двигателя. Диаграмма преобразования энергии в двигателе показана на рис. 14.20. В ней исходной величиной

является активная мощность Р1 = ЗU1I1cos ф1 потребления электриче­ской энергии из сети трехфазного тока. Часть этой мощности Рc равна мощно­сти потерь на нагревание проводников обмотки статора.

Рис. 14.20.

Остальная мощность преобразуется в мощность вращающегося магнитного поля Рвр,п. Часть этой мощности Рс со­ставляет мощность потерь на гистерезис и вихревые токи в сердечнике статора. Мощность потерь в сердечнике ротора, через который замыкается вращающий­ся магнитный поток, практического зна­чения не имеют благодаря тому, что ча­стота f2 в роторе весьма мала (1—3 Гц). При такой частоте мощность потерь на гистерезис и вихревые токи незначительна.

Оставшаяся часть мощности вращающегося магнитного поля со­ставляет электромагнитную мощность ротора Рэм = Рвр,п — Рс. На­конец, чтобы определить механическую мощность Рмех, развиваемую ротором, из электромагнитной мощности нужно вычесть мощность потерь на нагревание проводников обмотки ротора Рпр2. Следова­тельно,

Но полезная механическая мощность Р2 на валу двигателя будет меньше механической мощности Рмех из-за механических потерь Рм,п в двигателе, т. е.

Р2 = Рмех - Рм,п.

Отношение полезной механической мощности Р2 на валу двигателя к активной мощности Р1 потребления электрической энергии из сети определяет КПД асинхронного двигателя

= Р2/ Р2

Коэффициент полезного действия современных трехфазных асинх­ронных двигателей при номинальном режиме работы составляет 0,8—0,95.

Реактивная мощность и коэффициент мощности двигателя. Реак­тивная мощность Q1 характеризует обратимый процесс обмена между энергией, запасенной в магнитном поле двигателя, и энергией источника. Так как необходимость магнитного поля обусловлена прин­ципом действия асинхронного двигателя, то неизбежна реактивная мощность двигателя.

При проектировании и эксплуатации асинхронных двигателей пред­ставляет интерес соотношение между активной и реактивной мощно­стями, которое определяется коэффициентом мощности:

Cosф1=. (14.21)

Анализ уравнения электрического состояния фазы статора (14.116) показывает, что при постоянном напряжении U1 между выводами фаз­ной обмотки статора и I1I1ном магнитный поток вращающегося поля машины Фв также постоянен и не зависит от ее нагрузки. Это означает, что энергия, запасаемая в магнитном поле асинхронного двигателя, и реактивная мощность двигателя также постоянны и не зависят от ее нагрузки. Но так как с увеличением нагрузки активная мощность двигателя увеличивается, то из (14.21) следует, что с увеличением на­грузки коэффициент мощности двигателя увеличивается. Если при отсутствии нагрузки на валу двигателя коэффициент мощности асин­хронного двигателя равен 0,1—0,15, то при номинальной нагрузке двигателя коэффициент мощности достигает 0,8 — 0,9.

studfiles.net

Тягово-скоростные свойства автомобиля. Оценочные показатели тягово-скоростных свойств. Тяговый баланс и уравнение движения автомобиля, страница 5

где Vmax – скорость (км/ч) автомобиля в начале подъема; VкрI – критическая (соответствующая Dнmax) скорость автомобиля на первой передаче; Sп – длина преодолеваемого подъема, м.

4.5. Энергетический баланс автомобиля

Энергетический баланс автомобиля позволяет анализировать затраты мощности двигателя на преодоление сопротивлений движению, обусловленных внешними и внутренними воздействиями. Эффективная мощность двигателя Nе затрачивается на привод вспомогательного оборудования двигателя и механизмов управления автомобилем Nво, на преодоление сил трения в трансмиссии Nтр, сопротивления качению Nf, уклона дороги Ni, сопротивления воздуха Nw и на разгон Nj.

Уравнение энергетического баланса автомобиля без прицепа

Nе=Nво+Nтр+Nf+Ni+Nw+Nj.                        (4.31)

Мощность двигателя (Вт) для любого скоростного режима работы

Nе=Мкπnд/30.

Затраты мощности на привод вспомогательного оборудования двигателя и механизмов управления вычисляются по формуле

Nв.о=Кв.оNe,                                        (4.32)

а потери в трансмиссии

Nтр=Ne(1-Кв.о)(1-ηтр).                         (4.33)

Затраты мощности на преодоление сопротивления качению и подъему определяются по выражениям:

                                      (4.34)

Сумма  представляет затраты мощности на преодоление суммарного дорожного сопротивления. При определении  следует учитывать, что на подъеме i – положительное, а на спуске – отрицательное.

Затраты мощности на преодоление сопротивления воздуха рассчитываются по формуле

                            (4.35)

Мощность, затрачиваемая на разгон автомобиля, равна

                                    (4.36)

К ведущим колесам автомобиля при равномерном движении от двигателя подводится мощность

                        (4.37)

Используя результаты тягового расчета по уравнению (4.31) можно рассчитать составляющие и построить график энергетического баланса автомобиля. На рисунке 4.4 показан характер изменения составляющих энергетического баланса автомобиля на высшей передаче при  (i=0) и  при i2=0,04.

По результатам расчетов и графику энергетического баланса можно определить коэффициент использования мощности двигателя И при равномерном движении автомобиля с массой mа на основных скоростных режимах (Vкр, Vр, Vmax) в дорожных условиях, характеризуемых коэффициентом ψ=fv+i.

Коэффициент использования мощности двигателя И – это отношение мощности, необходимой для равномерного движения автомобиля в заданных условиях (мощности нагрузки Nд.н), к мощности Nе, которую может развивать двигатель при полной нагрузке на заданном скоростном режиме nд, т.е. при работе по внешней скоростной характеристике:

                (4.38)

Рисунок 4.4 – График энергетического баланса автомобиля на высшей передаче (i1=0; i2=0,04)

Значения И, для сравнения с расчетами, определяют также и по графику. Например, при скорости Vкр и ψ=ψ2

                         (4.39)

При разгоне автомобиля с максимальной интенсивностью и при достижении максимальной скорости Vmax двигатель работает по внешней скоростной характеристике. В этом случае И=1.

4.6. Разгон автомобиля

Продолжительность равномерного движения автомобиля, в зависимости от условий эксплуатации, составляет 15-60 % от общего времени его работы. Остальное время приходится на ускоренное движение (разгон), а также на движение накатом и торможение. Для достижения высокой средней скорости в условиях неравномерного движения автомобиль должен обладать высоким показателем приемистости. Приемистость оценивается временем разгона tк до заданной скорости Vз, на заданном пути и на высшей передаче. Характеристики разгона представляют собой графические зависимости изменений скоростиV и пути S от времени t.

Ускорение при разгоне автомобиля с учетом (4.11) вычисляют по формуле

        (4.40)

или

                       (4.41)

и строят графики j=f(V) на всех передачах (рис. 4.5).

Примерные значения максимальных ускорений для различных типов автомобилей приведены в таблице 4.1.

Рисунок 4.5 – Графики ускорений автомобиля

Таблица 4.1 – Значения максимальных ускорений, м/с2

vunivere.ru

Тема 3.4. Энергетические и экономические показатели двигателей внутреннего сгорания

Студент должен:

знать:

уметь:

Действительная индикаторная диаграмма. Среднее индикаторное давление. Индикаторная мощность. Индикаторный КПД. Среднее эффективное давление. Эффективная мощность, крутящий момент. Относительный, механический и эффективный КПД. Литровая мощность. Способы повышения мощности двигателей. Часовой и удельный расходы топлива и связь между ними. Факторы, влияющие на расход топлива.

Тема 3.5. Тепловой баланс

Студент должен:

знать:

уметь:

Тепловой баланс и его аналитическое выражение. Анализ уравнения теплового баланса. Влияние на тепловой баланс частоты вращения и нагрузки двигателя, степени сжатия, угла опережения зажигания, состава горючей смеси.

Тема 3.6. Гидродинамика

Студент должен:

знать:

Физические свойства жидкостей. Понятие об идеальных и реальных жидкостях. Единицы давления. Поток жидкости, его живое сечение и средняя скорость. Расход жидкости. Уравнение непрерывности потока. Виды движения жидкости (критерий Рейнольдса).

Уравнение Бернулли и его практическое применение. Потери напора. Истечение жидкости из малых отверстий и насадок. Определение расхода жидкости в трубе.

Тема 3.7. Карбюрация и карбюраторы

Студент должен:

знать:

Требования, предъявляемые к карбюратору. Элементарный карбюратор. Течение воздуха по впускному тракту. Скорости и давления на различных участках впускного тракта.

Расход воздуха. Коэффициент расхода в диффузоре. Наивыгоднейшая форма диффузора. Истечение топлива из жиклера. Коэффициент расхода жиклера.

Характеристики элементарного и идеального карбюраторов. Типы и схемы главных дозирующих систем и вспомогательных устройств, их назначение, предъявляемые требования, характеристики и работа.

Тема 3.8. Смесеобразование в дизельном двигателе

Студент должен:

знать:

Классификация камер сгорания и способы смесеобразования.

Процесс смесеобразования в камерах сгорания различных типов и их сравнительная характеристика. Объемный, пленочный и объемно-пленочный способы смесеобразования.

Тема 3.9. Испытание двигателей

Студент должен:

знать:

уметь:

Назначение и виды испытаний. Величины, подлежащие измерению. ГОСТ на испытания двигателей. Общая схема установок для испытания. Тормозные устройства. Устройство приборов для измерения частоты вращения коленчатого вала, расхода топлива и воздуха, температуры, угла опережения зажигания. Техника безопасности при проведении испытаний.

Изучение испытательных стендов и измерительных приборов лаборатории. Изучение инструкций по технике безопасности работ в лаборатории. Приобретение навыков безопасной работы с оборудованием лаборатории.

studfiles.net


Смотрите также