Реферати українською » Физика » Робота електродвигуна та двигуна внутрішнього згоряння


Реферат Робота електродвигуна та двигуна внутрішнього згоряння

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Робота електродвигуна та двигуна внутрішнього згоряння


Двигун внутрішнього згоряння

Сьогодні ми можемо уникнути автомобілів. Проте вони різні за зовнішнім виглядом, розміру і але принцип роботи двигуна переважно однаковий. Саме сьогодні піде на роботу двигуна. Адже, напевно, багато цікавилися принципом його роботи. Двигун – це складний механізм, але тоді ми розберемося в основних, головних його елементах.

Існує дві основних типи двигунів:двухтактние ічетирехтактние. Удвухтактних двигунах все робочі цикли (процеси впуску паливної суміші, випуску відпрацьованих газів, продувки) відбуваються у перебігу одного обороту колінвалу протягом двох основних такту. У двигунів подібного типу відсутні клапани (як ічетирехтактних ДВС), їх роль виконує поршень, який за своєму переміщенні закриває впускні, випускні іпродувочние вікна. Тому простішими в конструкції.

Потужністьдвухтактного двигуна при однакових розмірах циліндра й частоти обертання валу теоретично вдвічі більшечетирехтактного з допомогою більшої кількості робочих циклів. Проте неповне використання ходу поршня належала для розширення, гірше звільнення циліндра від залишкових газів і скоротити витрати частини вироблюваної потужності напродувку наводять практично до підвищення потужності лише з 60...70%.

Отже, розглянемо конструкціюдвухтактного ДВС, показану малюнку 1:

Двигун складається з картера, куди на підшипниках обабіч встановлено колінчатий вал і циліндра. Усередині циліндра рухається поршень - металевий склянку, оперезаний пружними кільцями (поршневі кільця), вкладеними в канавки напоршне. Поршневі кільця не пропускають газів, які виникають при згорянні палива, у проміжку між поршнем і стінками циліндра.Поршень оснастили металевим стрижнем - пальцем, вона з'єднує поршень з шатуном.Шатун передає прямолінійневозвратно-поступательное рух поршня у обертальне рух колінчатого валу. Далі вже, зокрема моторолері, обертальне рух передається навариатор.

>Смазка всіх тертьових поверхонь і підшипників всерединідвухтактних двигунів твориться з допомогою паливної суміші, у якомуподмешано необхідну кількість олії. З малюнка 1 видно, що паливна суміш (ж жовтий колір) потрапляє й вкривошипную камеру двигуна (це те порожнину, де закріплено й обертається колінчатий вал), й у циліндр.Смазки там ніде немає, і якби і було, то змилася паливної сумішшю. Ось через це олію і додають у певному пропорції до бензину. Тип олії використовується спеціальний, саме здвухтактних двигунів. Він повинен витримувати високих температур і згораючи разом із паливом залишати мінімум зольних відкладень. Тепер про принципі роботи. Весь робочий цикл в двигуні здійснюється протягом двох такту.

1. Такт стискування.Поршень переміщається від нижньої місця поршня (у тому становищі поршень перебуває в рис. 2, далі це положення називаємо скороченоНМТ) до верхньої мертвої точці поршня (становище поршня на рис.3, даліВМТ), перекриваючи спочаткупродувочное 2, та був випускне 3 вікна. Після закриття поршнем випускного вікна в циліндрі починається стиснення раніше що надійшла до нього займистою суміші. Водночас укривошипной камері 1 внаслідок її герметичності і коли поршень перекриваєпродувочние вікна 2, під поршнем створюється розрядження, під впливом якого з карбюратора черезвпускное вікно і що відкриється клапан надходить пальна суміш вкривошипную камеру.

2. Такт робочого ходу. При становищі поршня близькоВМТ стиснута робоча суміш (1 на рис. 3)воспламеняется електричної іскрою від свічки, у результаті температура і тиск газів різко зростають. Під впливом теплового розширення газів поршень переміщається доНМТ, у своїй розширювані гази роблять корисну роботу. Одночасно, опускаючись вниз, поршень створює високе тиск укривошипной камері (стискаючитопливовоздушную суміш у ній). Під впливом тиску клапан закривається, аби дати в такий спосіб займистою суміші знову потрапити в впускний колектор і у карбюратор.

Коли поршень сягне випускного вікна (1 на рис. 4), воно відкривається і почнеться випуск відпрацьованих газів у атмосферу, тиск у циліндрі знижується. При подальше переміщення поршень відкриваєпродувочное вікно (1 на рис. 5) і стиснута вкривошипной камері пальна суміш надходить на каналі (2 на рис. 5), заповнюючи циліндр і здійснюючипродувку його від залишків відпрацьованих газів.

Далі цикл повторюється.

Варто згадати про принципі запалювання. Оскільки паливної суміші потрібен час для запалення, іскра на свічці з'являється трохи раніше, ніж поршень сягаєВМТ. У ідеалі, ніж швидше руху поршня, то раніше має бути запалювання, оскільки поршень від часу іскри швидше сягаєВМТ. Існують механічні і електронні устрою, що змінюють кут запалювання залежно від оборотів двигуна. Практично в моторолерів до 2000г.в. таких систем бо й кут випередження запалювання було встановлено розрахунку оптимальні обертів. На деяких ж скутерах, наприклад Honda DioZXAF35, встановлено електронний комутатор з динамічним випередженням. за таким двигун розвиває більше потужності.

Перевагичетирехтактних двигунів

* Більший ресурс.

* Велика економічність.

* Більше чистий вихлоп.

* Не потрібно складна вихлопна система.

* Менший шум. * не треба попередньо змішувати олію з бензином

Перевагидвухтактних двигунів

* Відсутність громіздких систем мастила і газорозподілу у бензинових варіантів.

* Велика потужність у перерахунку на 1 літр робочого обсягу.

* Простіше і дешевше їх виготовляти

>Электродвигатель

Історія створення

У 1821 р., досліджуючи взаємодія провідників із течією і магнітів, Фарадей встановив, що електричний струм, проходить по провідника, змусить цей провідник здійснювати обертання навколо магніту чи викликати обертання магніту навколо провідника. Цей досвід довів принципову можливість побудови електродвигуна.

Можливість перетворення електричної енергії в механічну було показано та у багатьох інших експериментах. Так було в книзі П. Барлоу «Дослідження магнітних тяжінь», що у 1824 р., описувалося пристрій, відоме під назвою «колеса Барлоу».

Колесо Барлоу за принципом дії була однополярну електричну машину, котра працювала в руховому режимі: внаслідок взаємодії магнітного поля постійних магнітів і струму, який струменіє через обидва мідних зубчастих колеса, сидячих в одній осі, колеса починають швидко обертатися щодо одного й тому самому напрямі. Барлоу встановив, що зміна контактів чи зміна становища полюсів магнітів негайно викликає зміну напрями обертання коліс.

Як приклад інший конструкції електродвигуна може бути прилад, описаний в 1833 р. англійським ученим У. Річчі. Магнітне полі цьому двигуні створювалося постійним нерухомимподковообразним магнітом. Між цими полюсами на вертикальної осі містився електромагніт, по обмотці якого пропускався струм. Напрям струму періодично змінювалося комутатором. Взаємодія полюсів постійного магніту і електромагніта зумовлювало обертанню електромагніта навколо осі. Однак це електродвигун внаслідок своєї примітивною конструкції і незначною потужності було мати практичного значення.

У приладі американського фізика Дж. Генрі зміна полярності електромагніта відбувалося з допомогою зміни напрями викликаного з його обмотці струму. Воно призводило електромагніт в рівномірнийкачательное рух. У моделі, побудованої самим Генрі, електромагніт робив 75 хитань на хвилину. Потужність двигунів подібного типу була дуже малий, приблизно 0,05 Вт.

У 1834—1860 рр. з'являлися конструкції з обертальним рухом явнополюсного якоря.Вращающий момент на валу таких двигунів зазвичай був різко пульсуючим.

Найважливіші роботи з конструювання електродвигунів належать російському вченому Б. З. Якобі. Вивчаючи конструкції електродвигунів своїх попередників, де була здійсненовозвратно-поступательное чикачательное рух якоря, Якобі відгукнувся одного із них: «таке устаткування буде більше, ніж забавної іграшкою для збагачення фізичних кабінетів» І що «його не можна застосовуватиме у великому масштабі з якоїсь економічної вигодою». І він направив свою увагу побудова потужнішого електродвигуна з обертальним рухом якоря.

У 1834 р. Якобі побудував і описав електродвигун, котрий діяв на принципі притягування й відштовхування міжелектромагнитами. Цей двигун мав дві групиП-образних електромагнітів, одній із яких розташовувалася на нерухомій рамі, іншу аналогічна група — на обертовому диску. Як джерела струму для харчування електромагнітів застосували батарея гальванічних елементів. Дляпопеременного зміни полярності рухливих електромагнітів служив комутатор.

Перший свій електродвигун Якобі побудував на травні 1834 р., а листопаді цього року він представив Паризької Академії Наук повідомлення звідси устрої. Він був читано на засіданні Академії у грудні 1834 р. відразу ж опубліковано.

У 1837 р. американський технік Т.Девенпорт також побудував електродвигун з безпосереднім обертанням якоря, де взаємодіяли рухливі електромагніти з нерухомими постійними магнітами.

Принцип роботи

Електродвигуни постійного струму застосовують у тихелектроприводах, де потрібно великий діапазон регулювання швидкості, велика точність підтримки швидкості обертання приводу, регулювання швидкості вгору номінальної.

Як влаштовані електродвигуни постійного струму

Робота електричного двигуна постійного струму полягає в явище електромагнітної індукції. З основ електротехніки відомо, що у провідник із течією, поміщений у магнітне полі, діє сила, обумовлена за правилом лівої руки:

F =BIL,

де I — струм,протекающий по провідника, У — індукція магнітного поля; L — довжина провідника.

При перетині провідником магнітних силових ліній машини у ньому наводятьелектродвижущая сила, котра, за відношення до току в провіднику спрямована проти, тому вона називається зворотної чи протидіючої (>противо-е. буд. з). Електрична потужність в двигуні перетворюється на механічну і лише частково витрачається на нагрівання провідника.

Конструктивно все електричні двигуни постійного струму складаються з індуктора і якоря, розділених повітряним зазором.

>Индуктор електродвигуна постійного струму служить до створення нерухомого магнітного поля машини та складається з станини, головних та додаткових полюсів.Станина служить для кріплення основних та додаткових полюсів, і є важливим елементом магнітної ланцюга машини. На головних полюсах розташовані обмотки порушення, призначені до створення магнітного поля машини, на додаткових полюсах - спеціальна обмотка, службовець підвищення умов комутації.

Якір електродвигуна постійного струму складається з магнітної системи, зібраної із окремих аркушів, робочої обмотки, покладеної в пази, і колектора службовця для підвода до робочої обмотціпостоянноготока.

Колектор є циліндр, насаджений на вал двигуна й був обраний з ізольованих друг від друга мідних пластин. На колекторі євиступи-петушки, яких припаяні кінці секцій обмотки якоря.Съем струму з колектора здійснюється з допомогою щіток, які забезпечують ковзний контакти з колектором.Щетки закріплені вщеткодержателях, котрі утримують в певному становищі й забезпечують необхідне натискання щітки на поверхню колектора.Щетки іщеткодержатели закріплені на траверсі, що з корпусом електродвигуна.

>Коммутация в електродвигунах постійного струму

У процесі роботи електродвигуна постійного струму щітки, пливучи поверхнею обертового колектора, послідовно переходять із однієїколлекторной пластини в іншу. У цьому відбувається переключення паралельних секцій обмотки якорі і зміна струму у яких. Зміна струму відбувається у той час, коли виток обмотки замкнутий щіткоюнакоротко. Цей процес відбувається перемикання і явища, пов'язані з нею, називаються комутацією.

У час комутації вкороткозамкнутой секції обмотки під впливом власного магнітного поля наводять е. буд. з.самоиндукции. Результуючий вектор е. буд. з. викликає укороткозамкнутой секції додатковий струм, що створює нерівномірний розподіл щільності струму на контактної поверхні щіток. Ця обставина вважається основною причиною іскріння колектора під щіткою. Якість комутації оцінюється за рівнем іскріння під які збігають краєм щітки й за шкалою ступенів іскріння.

Способи порушення електродвигунів постійного струму

Під порушенням електричних машин розуміють створення них магнітного поля, який буде необхідний роботи електродвигуна.

По способу порушення електричні двигуни постійного струму ділять чотирма групи:

1. З незалежним порушенням, які мають обмотка порушенняНОВ харчується від стороннього джерела постійного струму.

2. З паралельним порушенням (>шунтовие), які мають обмотка порушення ШОВ включається паралельно джерелу харчування обмотки якоря.

3. З послідовним порушенням (>сериесние), які мають обмотка порушенняСОВ включена послідовно з якірній обмоткою.

4. Двигуни зісмешаним порушенням (>компаундние), які мають є послідовнаСОВ і паралельна ШОВ обмотки порушення.

Пуск двигунів постійного струму

У початковий момент пуску двигуна якір нерухомий іпротиво-е. буд. з.инапряжение в якорі дорівнює нулю, томуIп = U /Rя.

Опір ланцюга якоря невелика, тому пускової струм перевищує удесятеро - 20 разів, і більш номінальний. Це може викликати значніелектродинамические зусилля у обмотці якорі і надмірний її перегрів, тому пуск двигуна виробляють із допомогою пусковихреостатов - активних опорів, які включаємо в ланцюг якоря.

Двигуни потужністю до 1 кВт допускають прямий пуск.

Величина опору пускового реостату вибирається подопустимомупусковому току двигуна.Реостат виконують східчастим підвищення плавності пуску електродвигуна.

На початку пуску вводиться все опір реостату. У міру збільшення швидкості якоря виникаєпротиво-е. буд. з, яка обмежує пускові струми. Поступово виводячи щабель за щаблем опір реостату із ланцюга якоря, збільшуютьподводимое до якорю напруга.Частоту обертання електродвигуна постійного струму можна регулювати трьома шляхами: зміною потоку порушення електродвигуна, зміноюподводимого доелектродвигателю напруження і зміною опору у ланцюзі якоря.

Найбільшого застосування отримали перші двоє способу регулювання, третій спосіб застосовують рідко: віннеекономичен, швидкість двигуна у своїй значно залежить від коливань навантаження.Механические характеристики електродвигуна постійного струму що за різних засобах регулювання частоти обертання

Жирна пряма — природна залежність швидкості від часу на валу, чи, що таке, від струму якоря. Пряма природною механічної характеристики кілька збочує з горизонтальному штрихової лінії. Це відхилення називають нестабільністю, нежорсткістю, інодістатизмом. Групанепаралельних прямих I відповідає регулювання швидкості порушенням, паралельні прямі II виходять зміною напруги якоря, нарешті, віяло III — це результат запровадження ланцюг якоря активного опору.

Значимість струму порушення двигуна постійного струму можна регулювати з допомогою реостату або домогтися будь-якого устрою, активне опір якого змінювати за величиною, наприклад транзистора. При збільшенні опору у ланцюзі струм порушення зменшується, частота обертання двигуна збільшується. При ослабленні магнітного потоку механічні характеристики розташовуються вище природною (т. е. вище характеристики за відсутності реостату). Підвищення частоти обертання двигуна викликає посилення іскріння під щітками. З іншого боку, під час роботи електродвигуна з ослабленим потоком зменшується стійкість його роботи, особливо в змінних навантаженнях на валу. Тому межі регулювання швидкості у такий спосіб становить 1,25 - 1,3 номінальної.

Регулювання зміною напруги вимагає джерела постійного струму, наприклад генератора чи перетворювача. Таке регулювання використовують переважають у всіх промислових системах електропривода: генератор -

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація