Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое мощность механических потерь двигателя

72. Какими методами можно найти мощность механических потерь?

прокручиванием вала двигателя электродвигателем(само собой прогретого двигателя); мощность, потребляемая эл/двигателем, и будет мощностью механических потерь

способом «выбега» коленчатого вала; раскрутив двигатель прекратить подачу топлива(искры) и засечь время , требуемое на остановку коленчатого вала. Оно и будет характеризовать мощность механических потерь( по этому времени с использованием эмпирических выражений можно вычислить мощность механических потерь)

способом последовательного выключения цилмндров

73. Что из себя представляет механический к.П.Д и как найти его величину?

В соответствии с вышеизложенным, мощность на валу двигателя можно определить:

Здесь механический к.п.д. двигателя. Он показывает, какая часть индикаторной мощности передается на вал двигателя, т.е. учитывает механические потери мощности.

Пути увеличения механического к.п.д.:

— уменьшение числа поверхностей трения, например, уменьшение числа поршневых колец;

— снижение диаметров шеек коленчатого вала и поршневых пальцев;

— снижение средней скорости поршня Ст.

74. Как используя механический к.П.Д. Найти эффективные показатели работы двигателя?

-эффективная мощность

-среднее эффективное давление

-эффективная удельная поршневая мощность

-эффективная удельная литровая мощность

-эффективный удельный расход топлива

-эффективный к.п.д.

75. Какие пять к.П.Д. Характеризуют двс? Найдите связь между ними.

Индикаторный кпд— отношение тепла, эквивалентного работе газов, подсчитанной по индикаторной диаграмме, ко всему подведенному теплу

Эффективный кпд— показывает долю тепла преобразуемую на полезную эффективную работу, т.е на совершаемую в двигателе

Механический кпд— показывает какая часть индикаторной мощности передается на вал двигателя, т.е учитывает мех. потери мощности

Термический кпд— отношение тепла, преобразованного в полезную работу ко всему затраченному теплу

Относительный кпд— показывает степень приближения кпд цикла реального двигателя к таковому идеальному двигателю.

76. Выведите аналитическое выражение для определения индикаторного к.П.Д.

77. Что из себя представляет тепловой баланс двигателя и как вычислить его составляющие?

Тепло, выделяющееся при сгорании топлива, только частично преобразовывается в полезную (эффективную) работу. Значительная часть его теряется.

Картину распределения тепла, выделяющегося при сгорании топ­лива, называют тепловым балансом двигателя. Она дает наглядное представление о качестве работы двигателя.

Тепловой баланс зависит от режима работы двигателя — от частоты вращения, нагрузки и т.д.

Для любого рассматриваемого режима работы тепловой баланс может быть представлен в виде диаграммы (рисунок 3) или уравнения:

Рисунок 3 График теплового баланса двигателя для рассматриваемого (конкретного) режима работы

где qт – все подведенное тепло;

qе — израсходованное на полезную работу;

qг — уносимое выхлопными газами;

qв — уносимое охлаждающей водой;

qн.б. — неучтенное тепло (потери на лучеиспускание, недогорание и т.д.).

При расчетах более удобно пользоваться процентным тепловым балан­сом (составляющие даются в %).

Входящие в выражение (9) величины (в %) составят:

qг-(МгСр.г.ТгLoCр.о.То),

где С и Gохл — теплоемкость и циркуляционный расход охлаждающей

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых газ 3110

жидкости (для двигателя с жидкостным охлаждением);

t2 и t1 — температуры жидкости, входящей в радиатор выходящей из него.

Неучтенные потери тепла будут:

qн.б.=qт-(qе+qв+qг)

Полная картина распределения тепла может быть получена графическим изображением теплового баланса в зависимости от режима работы двигателя, например, от частоты вращения двигателя, нагрузки и т.д.

Как видно, с уменьшением частоты вращения:

qв — увеличивается из-за увеличения продолжительности соприкосновения газов со стенками цилиндра;

qг — уменьшается из-за более полного теплоиспользования;

qе – естественно, снижается.

Механические потери двигателя

Если мощность, снимаемую с коленчатого вала, сравнить по величине с мощностью, развиваемую газами в цилиндре, то окажется, что первая меньше второй. Это уменьшение индикаторной мощности обусловлено механическими потерями.

Механические потери индикаторной мощности складываются из следующих потерь:

  1. Потери мощности на трение (Nт) составляют большую часть всех механических потерь. Главным образом эти потери приходятся на следующие пары:
    • поршень и поршневые кольца — стенки цилиндра;
    • шейки коленчатого и распределительного валов — подшипники скольжения;
    • поршневой палец — бобышки поршня и верхняя головка шатуна;
    • стержень клапана — втулка.

Потери на трение увеличиваются с ростом нагрузки на двигатель, увеличением частоты вращения коленчатого вала, при грубой обработке поверхности сопряженных деталей, неоправданном увеличении их размеров, применении некачественных масел, нарушении нормальной работы смазочной системы и системы охлаждения, ухудшении технического состояния двигателя.

  • Потери мощности на совершение насосных ходов поршнем (Nнас) (или насосные потери). Для того чтобы всосать свежий заряд в цилиндр и вытолкнуть отработанные газы, необходимо затратить энергию. Поэтому для выполнения этой работы от полученной индикаторной мощности будет использована какая-то ее часть. Величина этих потерь определяется величиной сопротивления впускных и выпускных трубопроводов, которая растет с увеличением частоты вращения коленчатого вала, или степенью прикрытия дроссельной заслонки.
    На рисунке показаны диаграммы насосных потерь при различных частотах вращения коленчатого вала и нагрузках. На величину насосных потерь также влияют размеры и конструкция деталей, участвующих в газообмене, и их техническое состояние.
  • Потери мощности на привод вспомогательных механизмов (Nпр). К вспомогательным механизмам относятся жидкостной, масляный и топливный насосы, генератор, прерыватель-распределитель, вентилятор. Данный вид потерь зависит от конструкции этих агрегатов, их размеров и технического состояния.

    Рис. Диаграммы насосных потерь в дизеле при различных частотах вращения коленчатого вала (а) и нагрузках (б)

    Таким образом, внутренние потери индикаторной мощности, т. е. мощность механических потерь, представляет собой сумму перечисленных выше видов потерь:

    Механические потери и их значения относительно индикаторной мощности приведены ниже.

    Вид механических потерь, Nм %:

    • Общие потери на трение: До 75
      • поршневых колец и поршня: 42—50
      • подшипников коленчатого вала: 16—19
      • механизма газораспределения: 4—6
    • Насосные потери: До 15
    • Общие потери на привод вспомогательных агрегатов: 12—17
      • жидкостного насоса: 2—3
      • вентилятора: 6—8
      • масляного насоса: 1—2
      • электрооборудования: 1—2
      • топливного насоса: 2
    • Потери на привод нагнетателя: До 10

    Примечание. Меньшие значения механических потерь относятся к двигателям с искровым зажиганием, большие — к дизелям.

    Кроме мощности Nм механические потери оцениваются средним давлением механических потерь pм и механическим КПД nм.

    Среднее давление механических потерь определяется аналогично механическим потерям индикаторной мощности:

    Рм = Рт + Рнас + Рпр + Рк + Рг

    , где все слагаемые — средние значения давлений механических потерь на трение, насосные ходы поршня, приводы вспомогательных механизмов, нагнетатели, гидравлику.

    Чтобы дать определение механическому КПД, необходимо рассмотреть эффективные показатели работы двигателя.

    Какой КПД у электродвигателя

    Содержание

    1. Какой КПД у электродвигателя: принцип расчёта
    2. Потери мощности — основные виды
    3. Магнитные, электрические и механические потери
    4. Изменение КПД двигателя

    Современные модели электрических двигателей характеризуются высоким коэффициентом полезного действия (КПД). Тем не менее, работа двигателя любой модели сопровождается выделением теплоты в процессе преобразования электроэнергии в энергию механическую. Локальные потери мощности могут происходить:

    • в деталях из стали;
    • в обмотках.

    Показатели мощности в результате неизбежно снижаются, не достигая максимально возможных. В этой статье перечислены основные факторы, от которых зависит, какой КПД у электродвигателя.

    Какой КПД у электродвигателя: принцип расчёта

    Существует несколько методов определения КПД электродвигателя. Если использовать для расчета показатели полезной и потребляемой мощности электродвигателя, то их соотношение и составит искомую величину, которая может быть:

    • 0,75-0,9 (если мощность агрегата не выше 100 кВт);
    • до 0,97 (для более мощных моделей).

    Существует также косвенный метод расчета коэффициента полезного действия, который основан на определении суммарных потерь мощности.

    Потери мощности — основные виды

    Значимые потери мощности, от которых зависит величина КПД электродвигателя, делятся на следующие группы:

    • магнитные (относятся к постоянным);
    • электрические (постоянными не являются);
    • механические (постоянные).

    Помимо основных, наблюдаются также добавочные потери (например, в полюсных наконечниках), которые сложно поддаются точному расчету. Незначительный уровень таких потерь позволяет принять их сумму условно равной 0,5-1 % и учитывать это значение при расчете общей величины КПД.

    Остановимся подробнее на основных разновидностях потерь мощности.

    Магнитные, электрические и механические потери

    Значение магнитных потерь, которые происходят в результате перемагничивания якорного сердечника, складывается из показателей потерь от вихревых токов в стали и от гистерезиса. От толщины стальных листов, из которых изготовлен сердечник, и качества изоляции может зависеть исходная величина. Также на объем магнитных потерь влияет частота, с которой происходит перемагничивание.

    Электрические потери, показатели которых меняются с изменением уровня нагрузки оборудования, происходят:

    • в якорных обмотках;
    • в щетках;
    • в цепях возбуждения.

    Основной причиной механических потерь является трение разных видов. Это может быть трение в подшипниках, а также трение щеток о контактные кольца и коллектор, трение ротора и пр. Потери также возникают в процессе вентиляции. Механические и электрические потери воздействуют на эффективность эксплуатируемого двигателя в наибольшей степени.

    Изменение КПД двигателя

    В процессе работы асинхронного двигателя значение КПД не остается постоянной величиной. Показатели меняются, быстро достигая пиковой величины (при нагрузке, составляющей примерно 80% от номинальной) и далее постепенно снижаясь. Это объясняется существенным ростом электрических потерь, который наблюдается при нагрузках.

    Чтобы повысить среднюю величину КПД, необходимо снизить потери мощности. Для этого существует ряд возможностей:

    • механические потери сокращаются, если использовать современные материалы с более совершенными эксплуатационными характеристиками;
    • электрические потери будут ниже, если двигатель работает при малых скольжениях.

    Поскольку коэффициент полезного действия является определяющим параметром для экономичности эксплуатации оборудования, в процессе разработки новых моделей электродвигателей конструкторы ставят своей целью минимизировать неизбежные потери мощности и добиться повышения КПД.

    Потери асинхронного двигателя

    Работа асинхронного двигателя, как и любой другой машины, сопровождается потерями. Потери в конечном итоге, приводят к нагреву двигателя и снижению его КПД.

    КПД асинхронного двигателя, представляет собой отношение полезной мощности на выходе P2 к подводимой двигателю мощности P1, выраженная в процентах

    Мощность, подводимая к двигателю

    где m – количество фаз, U 1 – напряжение на статорной обмотке, I 1 – ток в статорной обмотке, cosφ 1 – коэффициент мощности двигателя

    Полезная мощность на выходе P2, меньше подводимой мощности P1 на величину суммарных потерь ∑P

    Потери ∑P складываются из магнитных, электрических и механических потерь

    В первую очередь часть подводимой мощности P1 расходуется на покрытие магнитных Pм1 и электрических Pэ1 потерь в статоре

    Электрические потери в статоре

    где r1 активное сопротивление обмотки статора

    Магнитные потери в статоре приблизительно определяются как

    где f1 – частота тока перемагничивания, которая равна частоте тока в сети. V = 1.3-1.5. Магнитные потери в роторе малы настолько, что ими при практических расчетах пренебрегают. Это связано с малой частотой перемагничивания ротора.

    Мощность, оставшаяся после восполнения потерь в статоре, называется электромагнитной и равна

    Электромагнитная мощность передается ротору с помощью магнитного поля, через воздушный зазор δ. Часть электромагнитной мощности затрачивается на электрические потери в роторе, которые пропорциональны скольжению

    Отсюда можно получить выражение для скольжения

    Не трудно заметить, что с увеличением скольжения электрические потери в роторе также увеличиваются, а это в свою очередь вызывает уменьшение КПД.

    В асинхронных двигателях с фазным ротором, присутствуют потери в щеточном узле, которые обычно добавляют к электрическим потерям в роторе

    где I2 – ток ротора, Uщ – падение напряжения на пару щеток

    Оставшаяся мощность называется механической

    Часть механической мощности расходуется на механические и добавочные потери.

    К механическим, относятся потери от трения в подшипниках, щетках и вентиляционные.

    К добавочным потерям относят все остальные трудно учитываемые потери, которые, как правило, состоят из пульсационных и поверхностных потерь, которые возникают в зубцах ротора и статора. Приблизительное значение добавочных потерь рассчитывается по формуле

    Оставшаяся мощность представляет собой полезную мощность на валу двигателя

    Рекомендуем к прочтению — Построение механической характеристики асинхронного двигателя

    голоса
    Рейтинг статьи
  • Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector