(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Работа электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания
Двигатель внутреннего сгорания
сейчас мы не можем обойтись без каров. Но они все различные по наружному виду, размеру и мощности но принцип работы мотора в главном схож. Конкретно сейчас речь пойдёт о работе мотора. Ведь, наверняка, почти все интересовались принципом его работы. Движок — это непростой механизм, но мы разберёмся в главных, основных его элементах.
Существует два главных типа движков: двухтактные и четырехтактные. В двухтактных движках все рабочие циклы (процессы впуска топливной консистенции, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении 1-го оборота коленвала за два главных такта. У движков такового типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль делает поршень, который при собственном перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Потому они наиболее ординарны в конструкции.
Мощность двухтактного мотора при схожих размерах цилиндра и частоте вращения вала на теоретическом уровне вдвое больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Но неполное внедрение хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и издержки части вырабатываемой мощности на продувку приводят фактически к повышению мощности лишь на 60…70%.
Итак, разглядим систему двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:
движок состоит из картера, в который на подшипниках с 2-ух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Снутри цилиндра движется поршень — железный стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании горючего, в промежутке меж поршнем и стенами цилиндра. Поршень оснащен железным стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Дальше уже, а именно на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор.
Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников снутри двухтактных движков происходит при помощи топливной консистенции, в которое подмешано нужное количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтоватый цвет) попадает и в кривошипную камеру мотора (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если б и была, то смылась топливной консистенцией. Вот по данной нам причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла употребляется особый, конкретно для двухтактных движков. Оно обязано выдерживать высочайшие температуры и сгорая вкупе с топливом оставлять минимум зольных отложений. сейчас о принципе работы. Весь рабочий цикл в движке осуществляется за два такта.
1. Такт сжатия. Поршень {перемещается} от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, дальше это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, дальше ВМТ), перекрывая поначалу продувочное 2, а потом выпускное 3 окна. Опосля закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей консистенции. сразу в кривошипной камере 1 вследствие ее плотности и опосля того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.
2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электронной искрой от свечки, в итоге чего же температура и давление газов резко растут. Под действием термического расширения газов поршень {перемещается} к НМТ, при всем этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Сразу, опускаясь вниз, поршень делает высочайшее давление в кривошипной камере (сжимая топливовоздушную смесь в ней). Под действием давления клапан запирается, не давая таковым образом горючей консистенции опять попасть во впускной коллектор и потом в карбюратор.
Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно раскрывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре снижается. При предстоящем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.
Дальше цикл повторяется.
Стоит упомянуть о принципе зажигания. Потому что топливной консистенции необходимо время для воспламенения, искра на свече возникает чуток ранее, чем поршень добивается ВМТ. В эталоне, чем быстрей движения поршня, тем ранее обязано быть зажигание, поэтому что поршень от момента искры резвее доходит до ВМТ. Есть механические и электрические устройства, меняющие угол зажигания зависимо от оборотов мотора. Фактически у мотороллеров до 2000 г.в. таковых систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на рациональные обороты. На неких же скутерах, к примеру Honda Dio ZX AF35, установлен электрический коммутатор с динамическим опережением. С ним движок развивает больше мощности.
Достоинства четырёхтактных движков
* Больший ресурс.
* Большая экономичность.
* Наиболее незапятнанный выброс.
* Не требуется непростая система выхлопа.
* Наименьший шум. * Не необходимо за ранее соединять масло с бензином
Достоинства двухтактных движков
* Отсутствие массивных систем смазки и газораспределения у бензиновых вариантов.
* Большая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма.
* Проще и дешевле в изготовлении
Электродвигатель
История сотворения
В 1821 г., исследуя взаимодействие проводников с током и магнитов, Фарадей установил, что электронный ток, проходящий по проводнику, может вынудить этот проводник совершать вращение вокруг магнита либо вызывать вращение магнита вокруг проводника. Этот опыт обосновал принципную возможность построения электродвигателя.
Возможность перевоплощения электронной энергии в механическую была показана и в почти всех остальных опытах. Так, в книжке П. Барлоу «Исследование магнитных притяжений», размещенной в 1824 г., описывалось устройство, известное под заглавием «колёса Барлоу».
Колесо Барлоу по принципу деяния представляло собой однополярную электронную машинку, работавшую в двигательном режиме: в итоге взаимодействия магнитного поля неизменных магнитов и тока, проходящего через оба медных зубчатых колеса, сидячих на одной оси, колеса начинают стремительно вращаться в одном и том же направлении. Барлоу установил, что перемена контактов либо перемена положения полюсов магнитов немедля вызывает перемену направления вращения колес.
В качестве примера иной конструкции электродвигателя может служить устройство, описанный в 1833 г. английским ученым У. Риччи. Магнитное поле в этом движке создавалось неизменным недвижным подковообразным магнитом. Меж этими полюсами на вертикальной оси помещался электромагнит, по обмотке которого пропускался ток. Направление тока временами изменялось коммутатором. Взаимодействие полюсов неизменного магнита и электромагнита приводило к вращению электромагнита вокруг оси. Но этот электродвигатель вследствие собственной примитивной конструкции и незначимой мощности не мог иметь практического значения.
В приборе южноамериканского физика Дж. Генри изменение полярности электромагнита происходило за счет перемены направления протекающего по его обмотке тока. Оно приводило электромагнит в равномерное качательное движение. В модели, построенной самим Генри, электромагнит совершал 75 качаний за минуту. Мощность движков подобного типа была весьма маленькой, приблизительно 0,05 Вт.
В 1834—1860 гг. появлялись конструкции с вращательным движением очевидно полюсного якоря. Крутящий момент на валу таковых движков обычно был резко пульсирующим.
Более принципиальные работы по конструированию электродвигателей принадлежат русскому ученому Б. С. Якоби. Изучая конструкции электродвигателей собственных предшественников, в каких было осуществлено возвратно-поступательное либо качательное движение якоря, Якоби отозвался о одном из их: «таковой устройство будет не больше, чем смешной игрушкой для обогащения физических кабинетов» и что «его недозволено будет использовать в большенном масштабе с какой-либо экономической выгодой». Потому он направил свое внимание на построение наиболее массивного электродвигателя с вращательным движением якоря.
В 1834 г. Якоби выстроил и обрисовал электродвигатель, который действовал на принципе притяжения и отталкивания меж электромагнитами. Этот движок имел две группы П-образных электромагнитов, одна из которых размещалась на недвижной раме, а иная подобная группа — на вращающемся диске. В качестве источника тока для питания электромагнитов была использована батарея гальванических частей. Для попеременного конфигурации полярности подвижных электромагнитов служил коммутатор.
1-ый собственный электродвигатель Якоби выстроил в мае 1834 г., а в ноябре такого же года он представил Парижской академии сообщение о этом устройстве. Оно было прочитано на заседании Академии в декабре 1834 г. и сходу же размещено.
В 1837 г. южноамериканский техник Т. Девенпорт также выстроил электродвигатель с конкретным вращением якоря, где вели взаимодействие подвижные электромагниты с недвижными неизменными магнитами.
Принцип работы
Электродвигатели неизменного тока используют в тех электроприводах, где требуется большенный спектр регулирования скорости, большая точность поддержания скорости вращения привода, регулирования скорости ввысь от номинальной.
Как устроены электродвигатели неизменного тока
Работа электронного мотора неизменного тока базирована на явлении электромагнитной индукции. Из основ электротехники понятно, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки:
F = BIL,
где I — ток, протекающий по проводнику, В — индукция магнитного поля; L — длина проводника.
При пересечении проводником магнитных силовых линий машинки в нем наводится электродвижущая сила, которая по отношению к току в проводнике ориентирована против него, потому она именуется оборотной либо противодействующей (противо-э. д. с). Электронная мощность в движке преобразуется в механическую и отчасти тратится на нагревание проводника.
Конструктивно все электронные движки неизменного тока состоят из индуктора и якоря, разбитых воздушным зазором.
Индуктор электродвигателя неизменного тока служит для сотворения недвижного магнитного поля машинки и состоит из станины, основных и дополнительных полюсов. Станина служит для крепления главных и дополнительных полюсов и является элементом магнитной цепи машинки. На основных полюсах размещены обмотки возбуждения, созданные для сотворения магнитного поля машинки, на дополнительных полюсах — особая обмотка, служащая для улучшения критерий коммутации.
Якорь электродвигателя неизменного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянноготока.
Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал мотора и избранный из изолированных друг от друга медных пластинок. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется при помощи щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые задерживают их в определенном положении и обеспечивают нужное нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.
Коммутация в электродвигателях неизменного тока
В процессе работы электродвигателя неизменного тока щетки, скользя по поверхности вращающегося коллектора, поочередно перебегают с одной коллекторной пластинки на другую. При всем этом происходит переключение параллельных секций обмотки якоря и изменение тока в их. Изменение тока происходит в то время, когда виток обмотки замкнут щеткой накоротко. Этот процесс переключения и явления, связанные с ним, именуются коммутацией.
В момент коммутации в короткозамкнутой секции обмотки под воздействием собственного магнитного поля наводится э. д. с. самоиндукции. Результирующая э. д. с. вызывает в короткозамкнутой секции доп ток, который делает неравномерное распределение плотности тока на контактной поверхности щеток. Это событие считается главный предпосылкой искрения коллектора под щеткой. Свойство коммутации оценивается по степени искрения под сбегающим краем щетки и определяется по шкале степеней искрения.
методы возбуждения электродвигателей неизменного тока
Под возбуждением электронных машин соображают создание в их магнитного поля, нужного для работы электродвигателя.
По способу возбуждения электронные движки неизменного тока делят на четыре группы:
1. С независящим возбуждением, у каких обмотка возбуждения НОВ питается от стороннего источника неизменного тока.
2. С параллельным возбуждением (шунтовые), у каких обмотка возбуждения ШОВ врубается параллельно источнику питания обмотки якоря.
3. С поочередным возбуждением (сериесные), у каких обмотка возбуждения СОВ включена поочередно с якорной обмоткой.
4. Движки со смешаным возбуждением (компаундные), у каких имеется поочередная СОВ и параллельная ШОВ обмотки возбуждения.
Запуск движков неизменного тока
В исходный момент запуска мотора якорь неподвижен и противо-э. д. с. инапряжение в якоре равна нулю, потому Iп = U / Rя.
Сопротивление цепи якоря невелико, потому пусковой ток превосходит в 10 — 20 раз и наиболее номинальный. Это может вызвать значимые электродинамические усилия в обмотке якоря и лишний ее перегрев, потому запуск мотора создают при помощи пусковых реостатов — активных сопротивлений, включаемых в цепь якоря.
Движки мощностью до 1 кВт допускают прямой запуск.
Величина сопротивления пускового реостата выбирается по допустимому пусковому току мотора. Реостат делают ступенчатым для улучшения плавности запуска электродвигателя.
Сначала запуска вводится все сопротивление реостата. По мере роста скорости якоря возникает противо-э. д. с, которая ограничивает пусковые токи. Равномерно выводя ступень за ступенью сопротивление реостата из цепи якоря, наращивают подводимое к якорю напряжение. Частоту вращения электродвигателя неизменного тока можно регулировать 3-мя способами: конфигурацией потока возбуждения электродвигателя, конфигурацией подводимого к электродвигателю напряжения и конфигурацией сопротивления в цепи якоря.
Более обширное применение получили 1-ые два метода регулирования, 3-ий метод используют изредка: он неэкономичен, скорость мотора при всем этом существенно зависит от колебаний перегрузки. Механические свойства электродвигателя неизменного тока при разных методах регулирования частоты вращения
Жирная ровная — это естественная зависимость скорости от момента на валу, либо, что то же, от тока якоря. Ровная естественной механической свойства несколько отклоняется от горизонтальном штриховой полосы. Это отклонение именуют непостоянностью, нежесткостью, время от времени статизмом. Группа непаралельных прямых I соответствует регулированию скорости возбуждением, параллельные прямые II получаются в итоге конфигурации напряжения якоря, в конце концов, веер III — это итог введения в цепь якоря активного сопротивления.
Величину тока возбуждения мотора неизменного тока можно регулировать при помощи реостата либо хоть какого устройства, активное сопротивление которого можно изменять по величине, к примеру транзистора. При увеличении сопротивления в цепи ток возбуждения миниатюризируется, частота вращения мотора возрастает. При ослаблении магнитного потока механические свойства размещаются выше естественной (т. е. выше свойства при отсутствии реостата). Увеличение частоты вращения мотора вызывает усиление искрения под щетками. Не считая того, при работе электродвигателя с ослабленным потоком миниатюризируется устойчивость его работы, в особенности при переменных отягощениях на валу. Потому пределы регулирования скорости таковым методом не превосходят 1,25 — 1,3 от номинальной.
Регулирование конфигурацией напряжения просит источника неизменного тока, к примеру генератора либо преобразователя. Такое регулирование употребляют во всех промышленных системах электропривода: генератор — движок неизменного тока (Г — ДПТ), электромашинный усилитель — движок неизменного тока (ЭМУ — ДПТ), магнитный усилитель — движок неизменного тока (МУ — ДПТ), тиристорный преобразователь — движок неизменного тока (Т — ДПТ).
Торможение электродвигателей неизменного тока
В электроприводах с электродвигателями неизменного тока используют три метода торможения: динамическое, рекуперативное и торможение противовключением.
Динамическое торможение электродвигателя неизменного тока осуществляется методом замыкания обмотки якоря мотора накоротко либо через резистор. При всем этом электродвигатель неизменного тока начинает работать как генератор, преобразуя запасенную им механическую энергию в электронную. Эта энергия выделяется в виде тепла в сопротивлении, на которое замкнута обмотка якоря. Динамическое торможение обеспечивает четкий останов электродвигателя.
Рекуперативное торможение электродвигателя неизменного тока осуществляется в том случае, когда включенный в сеть электродвигатель вращается исполнительным механизмом со скоростью, превосходящей скорость безупречного холостого хода. Тогда э. д. с, наведенная в обмотке мотора, превзойдет работу в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть. сразу на его валу возникает тормозной момент. Таковой режим быть может получен в приводах подъемных устройств при опускании груза, также при регулировании скорости мотора и во время тормозных действий в электроприводах неизменного тока.
Рекуперативное торможение мотора неизменного тока является более экономным методом, потому что в этом случае происходит возврат в сеть электроэнергии. В электроприводе металлорежущих станков этот метод используют при регулировании скорости в системах Г — ДПТ и ЭМУ — ДПТ.
торможение противовключением электродвигателя неизменного тока осуществляется методом конфигурации полярности напряжения и тока в обмотке якоря. При содействии тока якоря с магнитным полем обмотки возбуждения создается тормозной момент, который миниатюризируется по мере уменьшения частоты вращения электродвигателя. При уменьшении частоты вращения электродвигателя до нуля электродвигатель должен быть отключен от сети, по другому он начнет разворачиваться в оборотную сторону.
]]>