определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.

Скоростные характеристики.

Скоростные характеристики
двигате­ля — это графические зависимости
ос­новных эффективных показателей
его работы — мощности ,
крутящего мо­мента ,
часового  и
удельного  расходов
топлива и др. — от частоты вращения
коленчатого вала при по­стоянном
положении дроссельной за­слонки (или
рейки топливного насоса) и установившемся
тепловом состоянии.

Скоростные характеристики
могут быть получены при различных, но
по­стоянных для каждой характеристики
положениях дроссельной заслонки или
рейки топливного насоса. Скоростная
характеристика, полученная при пол­ностью
открытой дроссельной заслонке или
полной подаче топлива (рейка топ­ливного
насоса отведена до упора), на­зывается
внешней скоростной
характе­ристикой. По
ней определяются наибольшие мощности,
кото­рые можно получить от данного
дви­гателя при различных частотах
враще­ния коленчатого вала.
Характеристики, полученные при неполностью
открытой дроссельной заслонке (неполной
подаче топлива), называются частичными.

На скоростной характеристике различают
сле­дующие характерные частоты
вращения коленчатого вала:

       —
минимальная частота вращения, при
которой возможна устойчивая работа
двигателя при полном открытии дросселя;

       —
частота вращения, соответствующая
наибольшему крутящему моменту и
наибольше­му среднему давлению;

       —
частота вращения, соответствующая
наибольшей мощности двигателя;

       —
наибольшая возможная частота вра­щения
коленчатого вала, устанавливаемая
ограничителем или регулятором.

Поскольку дизели, как правило,
ра­ботают при нагрузках, близких к
мак­симальной, регулятор частоты
враще­ния коленчатого вала настраивается
так, чтобы наибольшая частота враще­ния
не превышала той, которая соот­ветствует
наибольшей возможной эф­фективной
мощности по внешней ско­ростной  
характеристике .

Карбюраторные автомобильные
дви­гатели в основном работают с
неко­торой недогрузкой по мощности
и, что­бы лучше использовать скоростные
воз­можности двигателя, ограничитель
максимальной частоты вращения
настраи­вается так, чтобы она превышала
при­мерно на 20 % частоту вращения
ко­ленчатого вала, соответствующую
наи­большей мощности двигателя по
внешней скоростной характеристике .
Практически автомо­бильный карбюраторный
двигатель ра­ботает в интервале частот
 и
.
Именно в этом интервале производится
переключение передач и имеет место
минимальный удельный расход топлива.

Из приведенных скоростных
характе­ристик видно, что кривая
мощности имеет максимум. Мощность
достигает максимума, когда влияние
повышения частоты вращения коленчатого
вала (частоты циклов) на увеличение
мощ­ности полностью компенсируется
умень­шением среднего эффективного
давле­ния .
С повышением частоты враще­ния
коленчатого вала  уменьшается
за счет ухудшения процесса наполнения
и возрастания механических потерь.

Максимальные крутящий момент
 и
мощность двигателя  имеют
место при различных частотах вра­щения
коленчатого вала. Отношение частоты
вращения коленчатого вала при максимальном
крутящем моменте  к
частоте вращения при максималь­ной
мощности  обычно
составляет 0,4-0,7 (большие значения — для
ди­зелей). Уменьшение крутящего момента
после достижения максимума при уве­личении
частоты вращения существенно влияет
на устойчивость скоростного ре­жима
работы двигателя. Как видно при работе
дви­гателя с максимальной мощностью
раз­виваемый крутящий момент
значитель­но меньше максимального.
Следова­тельно, двигатель имеет
потенциальный запас крутящего момента,
равный раз­ности максимального момента
двигате­ля и момента сопротивления
на дан­ном скоростном режиме.

 Рис. 35. Внешняя скоростная характеристика
карбюраторного двигателя.

Устойчивость   скоростного  
режима работы двигателя за счет
потенциального запаса крутящего момента
оце­нивается с помощью коэффициента
при­способляемости
 —
отношения максимального крутящего
момента к крутя­щему моменту при
номинальном режи­ме: .
В   карбюраторных двигателях ,
а в дизе­лях — 1,05-1,15.

Рис. 36Внешняя скоростная характеристика
дизеля.

Коэффициент приспособляемости
ха­рактеризует способность двигателя
пре­одолевать кратковременные
перегрузки без переключения передач.
Для этой же цели в ГОСТ 14846-69 введено
по­нятие запаса крутящего момента
(%), который подсчитывается  по 
формуле.

Графики часового  и
удельного  расходов
топлива приводятся на скоро­стной
характеристике для оценки эко­номичности
двигателя при работе на различных
скоростных режимах.

Часовой расход топлива при постоян­ном
положении дросселя зависит глав­ным
образом от частоты вращения коленчатого
вала, а также от коэффи­циента
наполнения. Поэтому по мере повышения
частоты вращения часовой расход топлива
растет сначала почти прямо пропорционально,
затем начина­ет сказываться влияние
коэффициента наполнения, и темп роста
часового рас­хода снижается.

График эффективного удельного рас­хода
топлива на скоростной характе­ристике
имеет почти такой же вид, как и график
индикаторного удельного рас­хода,
анализ которого сделан ранее. Отличием
графика эффективного удель­ного
расхода от индикаторного являет­ся
более крутой подъем его после точки
минимума, что объясняется увеличе­нием
механических потерь в двигателе.

Скоростные характеристики двигателей — презентация онлайн

Похожие презентации:

Грузоподъемные машины. (Лекция 4.1.2)

Зубчатые передачи

Гидравлический домкрат в быту

Детали машин и основы конструирования

Газораспределительный механизм

Свайные фундаменты. Классификация. (Лекция 6)

Ременные передачи

Редукторы

Техническая механика. Червячные передачи

Фрезерные станки. (Тема 6)

1. 2.1. Скоростные характеристики двигателей

Наиболее важные характеристики – скоростные.
Они позволяют оценивать работу двигателей,
эффективность их использования, техническое
состояние и качество ремонта, сравнивать
различные их типы и модели, а также судить о
совершенстве конструкций новых двигателей.

2. Скоростной характеристикой называются зависимости эффективной мощности Ne и эффективного крутящего момента Ме двигателя от

угловой
скорости коленчатого вала ωе.

3. У двигателя различают два типа скоростных характеристик: внешнюю (предельную) и частичные. Внешнюю скоростную характеристику

.
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

4. Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют при работе двигателя только на внешней скоростной характеристике.

5. Внешние скоростные характеристики бензиновых двигателей и дизелей отличаются друг от друга по некоторым признакам. Внешняя

скоростная
характеристика бензинового двигателя
без ограничителя угловой скорости
коленчатого вала представлена на
рисунке 2.1 .

6. Такие двигатели применяют главным образом на легковых автомобилях и иногда на автобусах

8.

Приведенные зависимости имеют следующие характерные точки: Nmax — максимальная (номинальная) эффективная мощность; ωN — угловая

скорость коленчатого вала
при максимальной мощности;

9. Мmах — максимальный крутящий момент; ωМ — угловая скорость коленчатого вала при максимальном крутящем моменте; Nм — мощность

при максимальном
крутящем моменте;

10. М N — крутящий момент при максимальной мощности; ωmin — минимальная устойчивая угловая скорость коленчатого вала при полной

подаче топлива; для бензиновых
двигателей ωmin = 80…100 рад/с;

11. ωmах — максимальная угловая скорость коленчатого вала при полной подаче соответствующая максимальной скорости автомобиля при

движении на
высшей передаче;
для бензиновых двигателей без
ограничителей угловой скорости
коленчатого вала ωmах = (l,05…1,1) ωN.

12. Эффективная мощность Ne и эффективный крутящий момент Ме двигателя возрастают с увеличением угловой скорости коленчатого вала,

достигают максимальных
значений при соответствующих угловых
скоростях ωN и ωМ , а затем уменьшаются с
ростом ωе вследствие ухудшения наполнения
цилиндров горючей смесью и увеличения
трения.

13. При этом возрастают динамические нагрузки, что приводит к ускоренному изнашиванию деталей двигателя. В условиях эксплуатации

двигатель
работает главным образом в интервале
угловых скоростей от ωМ до ω N .

14. Внешняя скоростная характеристика бензинового двигателя с ограничителем угловой скорости коленчатого вала показана на рис. 2.2.

Такие двигатели применяют на
грузовых автомобилях и автобусах.

15. Ограничитель угловой скорости автоматически уменьшает подачу горючей смеси в цилиндры двигателя и снижает угловую скорость

коленчатого 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 ωmах = (0,8… 0,9)ω N

16. 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.

17. 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 вследствие неполного
сгорания горючей (рабочей) смеси. Максимальной
в этом случае считается мощность, которая
соответствует моменту включения регулятора
угловой скорости коленчатого вала, т. е. Nmax при
угловой скорости ωN. Для дизелей максимальная
угловая скорость коленчатого вала практически
совпадает с угловой скоростью при максимальной
мощности (ωmах = ωN ).

19. Из рассмотренных внешних скоростных характеристик бензиновых двигателей и дизеля следует, что максимальные значения

эффективного крутящего момента Мтах и
эффективной мощности Nmax получают при
различных угловых скоростях коленчатого вала.
При этом значения Мтах смещены влево
относительно значений Nmax, что необходимо для
устойчивой работы двигателя или, иначе говоря,
для его способности автоматически
приспосабливаться к изменению нагрузки на
колеса автомобиля.

20. 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%.

21. Скоростные характеристики двигaтeлeй 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.

22. Двигатели Atego, Axor и Actros должны выдержать на испытательных стендах забеги, продолжительность которых соответствует

примерно 3,6 млн. километров. Поскольку
только двигатель, который смог проработать так долго и надежно, действительно,
лучше всего подготовлен к практической работе

25. Мощные двигатели хороши при перевозке тяжелых грузов в гористой местности, да и обгон с ними можно завершить быстро и

безопасно.

34. Мощность и крутящий момент, измеренные при испытаниях и приведенные к условиям, соответствующим давлению окружающего воздуха 1

атм и температуре 15оС,
называют стендовыми.
Их указывают в технических
характеристиках. инструкциях, каталогах,
проспектах и т. п.

35. Cummins ISF 3,8e4R

36. Cummins ISF 3,8e4R, внешняя скоростная характеристика. «ГАЗон Next» (ГАЗ C41R31).

37. Действительную 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.

38. Для бензиновых двигателей

39. Для четырехтактных дизелей

40. Эффективный крутящий момент для двигателей определяется по формуле

41. В указанных формулах мощность выражается в кВт, крутящий момент — в Н. м, угловая скорость — в рад/с.

42. Контрольные вопросы 1. Какие основные точки имеет внешняя скоростная характеристика двигателя? 2. Какими способами можно

определить
внешнюю скоростную характеристику
двигателя?

43. 3. Почему в бензиновых двигателях грузовых автомобилей устанавливают ограничитель угловой скорости коленчатого вала? 4. Почему

мощность и крутящий момент двигателя,
установленного на автомобиле, на 10 … 20 %
меньше, чем указываемые в технических
характеристиках, инструкциях, каталогах,
проспектах и т. п.?

English    
Русский
Правила

Характеристики двигателей постоянного тока | www.

electriceasy.com

Как правило, для двигателей постоянного тока важными считаются три характеристические кривые: (i) крутящий момент в зависимости от тока якоря, (ii) скорость в зависимости от тока якоря и (iii) скорость в зависимости от крутящего момента. Они объясняются ниже для каждого типа двигателя постоянного тока. Эти характеристики определяются с учетом следующих двух соотношений.
T _a ∝ ɸ.I _a и N ∝ E _b /ɸ
Эти вышеприведенные уравнения могут быть изучены при — ЭДС и уравнении крутящего момента машины постоянного тока. Для двигателя постоянного тока величина противо-ЭДС определяется тем же уравнением ЭДС генератора постоянного тока, то есть E _б = PɸNZ / 60А. Для машины P, Z и A постоянны, следовательно, N ∝ E _b /ɸ

Характеристики двигателей постоянного тока серии

Крутящий момент в зависимости от тока якоря (T

_a -I _a )

Эта характеристика также известна как электрическая характеристика . Мы знаем, что крутящий момент прямо пропорционален произведению тока якоря на магнитный поток, T _a ∝ ɸ.I _a . В двигателях постоянного тока обмотка возбуждения включена последовательно с якорем, т.е. I _a = I _f . Поэтому до магнитного насыщения поля поток ɸ прямо пропорционален Ia. Следовательно, до магнитного насыщения Ta α Ia ² . Следовательно, кривая Ta-Ia является параболой для меньших значений Ia.

После магнитного насыщения полюсов поля поток ɸ не зависит от тока якоря Ia. Следовательно, крутящий момент изменяется пропорционально только Ia, T ∝ Ia. Поэтому после магнитного насыщения кривая Ta-Ia становится прямой линией.
Крутящий момент на валу (Тш) меньше момента якоря (Та) из-за паразитных потерь. Следовательно, кривая Tsh vs Ia лежит несколько ниже.

В двигателях постоянного тока (до магнитного насыщения) крутящий момент увеличивается пропорционально квадрату тока якоря. Эти двигатели используются там, где требуется высокий пусковой крутящий момент.

Скорость в зависимости от тока якоря (N-Ia)

Мы знаем соотношение N ∝ E _b /ɸ

При малом токе нагрузки (и, следовательно, при малом токе якоря) изменение противоЭДС Eb мало и им можно пренебречь. Следовательно, для малых течений скорость обратно пропорциональна ɸ. Как известно, поток прямо пропорционален Ia, скорость обратно пропорциональна Ia. Поэтому, когда ток якоря очень мал, скорость становится опасно высокой. это почему нельзя запускать серийный двигатель без механической нагрузки .

Но при больших нагрузках ток якоря Ia велик. И, следовательно, скорость низкая, что приводит к уменьшению обратной ЭДС Eb. Из-за уменьшения Eb допускается больший ток якоря.

Скорость в зависимости от крутящего момента (N-Ta)

Эта характеристика также называется механической характеристикой . Из приведенных выше двух характеристик двигателя постоянного тока серии можно обнаружить, что при высокой скорости крутящий момент низкий, и наоборот.

Характеристики параллельных двигателей постоянного тока

Крутящий момент в зависимости от тока якоря (Ta-Ia)

В случае шунтирующих двигателей постоянного тока можно считать, что поток поля ɸ является постоянным. Хотя при больших нагрузках ɸ несколько уменьшается из-за повышенной реакции якоря. Поскольку мы пренебрегаем изменением потока ɸ, мы можем сказать, что крутящий момент пропорционален току якоря. Следовательно, характеристика Ta-Ia для шунтового двигателя постоянного тока будет прямой линией, проходящей через начало координат.
Поскольку при большой пусковой нагрузке требуется большой пусковой ток, 9Шунтирующий двигатель 0029 никогда не должен запускаться при большой нагрузке .

Скорость в зависимости от тока якоря (N-Ia)

Поскольку поток ɸ считается постоянным, мы можем сказать, что N ∝ Eb. Но, поскольку противо-ЭДС также почти постоянна, скорость должна оставаться постоянной. Но на практике ɸ, как и Eb, уменьшается с увеличением нагрузки. Противоэдс Eb уменьшается несколько больше, чем ɸ, следовательно, скорость уменьшается незначительно. Как правило, скорость снижается только на 5–15% от скорости полной нагрузки. Таким образом, параллельный двигатель можно принять за двигатель с постоянной скоростью 9.0009 . В зависимости скорости от тока якоря на следующем рисунке прямая горизонтальная линия представляет идеальную характеристику, а фактическая характеристика показана пунктирной линией.

Характеристики составного двигателя постоянного тока

Составные двигатели постоянного тока имеют как последовательную, так и шунтирующую обмотку. В составном двигателе, если последовательная и шунтирующая обмотки соединены так, что последовательный поток имеет направление, соответствующее направлению шунтирующего потока, то двигатель называется кумулятивно составным. А если последовательный поток противоположен направлению шунтирующего потока, то говорят, что двигатель имеет дифференциальную составляющую. Характеристики обоих составных двигателей поясняются ниже.
(a) Комбинированный накопительный двигатель
Накопительный составной двигатель используется там, где требуются последовательные характеристики, но при этом предполагается полное снятие нагрузки. Последовательная обмотка обеспечивает большую нагрузку, в то время как шунтирующая обмотка предотвращает работу двигателя на опасно высоких скоростях при внезапном отключении нагрузки. В этих двигателях обычно используется маховик, к которому применяются внезапные и временные нагрузки, как в прокатных станах.
(b) Дифференциальный составной двигатель
Поскольку в двигателях дифференциального возбуждения последовательный поток противодействует шунтирующему потоку, общий поток уменьшается с увеличением нагрузки. За счет этого скорость остается почти постоянной или даже может незначительно возрастать с увеличением нагрузки (N ∝ E _b /ɸ). Дифференциальные составные двигатели обычно не используются, но они находят ограниченное применение в экспериментальных и исследовательских работах.

Характеристики момента-скольжения и момента-скорости асинхронного двигателя

Двигатели

Характеристики крутящего момента, скорости и скольжения асинхронного двигателя

Содержание

Характеристики крутящего момента и скольжения

Характеристики крутящего момента и скольжения определяют соотношение между крутящим моментом и скольжением. Характеристики проскальзывания крутящего момента показывают, как изменяется крутящий момент при изменении проскальзывания. Скольжение определяется как отношение синхронной скорости к фактической скорости ротора. Фактическая скорость ротора зависит от условий нагрузки. Следовательно, скольжение изменяется в зависимости от условий нагрузки.

В предыдущей статье мы вывели уравнение крутящего момента асинхронного двигателя.

Из приведенного выше уравнения, если R ₂ и X ₂₀ остаются постоянными, крутящий момент зависит от проскальзывания. Кривая характеристики момента-пробуксовки выглядит как прямоугольная гипербола. И эта кривая делится на три области;

• Область низкого скольжения
• Область среднего скольжения
• Область высокого скольжения

Кривая характеристики момента-пробуксовки для различных значений сопротивления ротора показана на рисунке ниже.

Связанный пост:

• Уравнение крутящего момента асинхронного двигателя
• Эквивалентная схема асинхронного двигателя

Низкий Область скольжения

При синхронной скорости скольжение асинхронного двигателя равно нулю. Следовательно, вращающий момент, развиваемый в роторе, равен нулю. Поэтому асинхронный двигатель всегда работает немного меньше синхронной скорости. И в этом состоянии проскальзывание очень низкое.

Когда проскальзывание очень низкое, (sX ₂₀ ) ² незначительно по сравнению с R ₂ . Итак, для условий малого скольжения

Если мы считаем сопротивление ротора R ₂ постоянным;

T ∝ с

Следовательно, в условиях малого скольжения крутящий момент прямо пропорционален скольжению. Это нормальная рабочая область для асинхронного двигателя. В области малого скольжения кривая крутящего момента представляет собой прямую линию.

Область среднего скольжения

При увеличении нагрузки скорость асинхронного двигателя снижается, а скольжение увеличивается. По мере увеличения скольжения член (sX ₂₀ ) ² становится большим по сравнению с сопротивлением ротора R ₂ . И в этом условии можно пренебречь сопротивлением ротора R ₂ .

Итак, крутящий момент обратно пропорционален скольжению. В этой области кривая образует прямоугольную гиперболу и проходит через точку максимального крутящего момента. Максимальный крутящий момент достигается при R ₂ = sX ₂₀ . Этот крутящий момент известен как момент отрыва или крутящий момент опрокидывания.

Область высокого скольжения

Если мы увеличим крутящий момент выше точки максимального крутящего момента, крутящий момент начнет уменьшаться. Это состояние при увеличении нагрузки. В этом состоянии скорость двигателя снижается, и необходимо активировать защиту от перегрузки, чтобы отключить двигатель от источника питания. Если двигатель постоянно работает в этой области, двигатель выйдет из строя из-за перегрева. Эта область на кривой крутящего момента-проскальзывания является убывающей областью после точки максимального крутящего момента.

Обычно асинхронный двигатель работает при значении скольжения от нуля до S _M . Проскальзывание S _M — это проскальзывание в точке максимального крутящего момента. Момент выдергивания асинхронного двигателя в 2–3 раза превышает номинальный момент при полной нагрузке для типичной работы. Таким образом, двигатель может выдерживать кратковременную перегрузку без остановки.

Кривая проскальзывания момента асинхронного двигателя при постоянном сопротивлении ротора показана на рисунке ниже.

Как и в предыдущем описании, эта кривая также разделена на три части;

• Автомобильный регион
• Генерирующая область
• Область разрыва

Автомобильный регион

В этом режиме работы скольжение асинхронного двигателя составляет от нуля до единицы. Когда на статор подается электроэнергия, ротор вращается ниже синхронной скорости. И крутящий момент двигателя изменяется от нуля до крутящего момента при полной нагрузке, а скольжение изменяется от нуля до единицы.

В этом состоянии крутящий момент прямо пропорционален скольжению. Как правило, в этой области работает асинхронный двигатель. Проскальзывание равно нулю на синхронной скорости и равно единице в состоянии покоя.

Область генерации

В режиме генерации асинхронный двигатель работает со скоростью, превышающей синхронную, и ведет себя как асинхронный генератор. Скорость двигателя увеличивается выше синхронной скорости с помощью внешних устройств, таких как первичный двигатель.

В области генерации и скольжение, и крутящий момент отрицательны. Следовательно, машины получают механическую энергию и отдают электрическую энергию. В области генерации двигатель должен подавать реактивную электроэнергию.

Область торможения

В области торможения меняется полярность напряжения питания. Следовательно, двигатель вращается в обратном направлении. Этот режим используется для остановки двигателя. Этот метод электрического торможения известен как подключение. В режиме торможения скольжение больше единицы.

При использовании этого метода двигатель останавливается за короткое время. Но кинетическая энергия, запасенная в нагрузке, рассеивается в виде тепла. Поэтому во время торможения выделяется очень большое количество тепла. А также, если статор подключен к источнику питания, он также вырабатывается в виде тепла. Следовательно, необходимо отключить питание статора перед входом в режим торможения.

• Запись по теме: Уравнение мощности, напряжения и ЭДС двигателя постоянного тока

Характеристики крутящий момент-скорость асинхронного двигателя

Характеристика крутящий момент-скорость представляет собой кривую между крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя и показана на рисунке ниже.

Приведенное ниже уравнение дает скорость вращения ротора, при которой достигается максимальный крутящий момент.

Н _М = N _S (1 -S _M )

Уравнение максимального крутящего момента:

Здесь мы видим, что максимальный крутящий момент не зависит от сопротивления ротора. Но точное расположение максимального крутящего момента зависит от сопротивления ротора. Чем больше значение сопротивления ротора, тем больше значение скольжения, при котором достигается максимальный крутящий момент.