Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сравнение механических потерь в бензиновом и дизельном двигателях

Сравнение механических потерь в бензиновом и дизельном двигателях

Приведём сравнительные данные по механическим потерям, измеренным в одинаковых условиях работы бензинового двигателя со степенью сжатия ε = 6 и дизеля со степенью сжатия ε = 16 (табл. 1).

Табл. 1 Среднее давление различных видов механических потерь в бензиновом и дизельном двигателях (n = 1600 мин -1 ), МПа

Вид потерьТип двигателя
Бензиновый ε = 6Дизельный ε = 16
Насосные потери (потери на газообмен)0,0250,025
Привод водяного, масляного и топливного насосов0,00720,0108
Привод механизма газораспределения0,01080,0108
Потери в коренных и шатунных подшипниках0,0290,043
Потери в цилиндропоршневой группе0,0570,09
Механические потери, всего0,1290,18
Среднее эффективное давление0,9330,846
Механический КПД, %87,882,5

Для бензинового двигателя, кроме того, в табл. 2 проведено также сравнение механических потерь при полной и частичной нагрузках.

Табл. 2 Среднее давление различных видов механических потерь в бензиновом двигателе (n = 1600 мин -1 ) при различных нагрузках, МПа

Вид потерьНагрузка двигателя
100 %30 %
Насосные потери (потери на газообмен)0,0250,043
Привод механизма газораспределения и вспомогательного оборудования0,01790,0179
Потери в кривошипно-шатунном механизме0,02870,0251
Потери в цилиндропоршневой группе0,05740,05
Механические потери, всего0,1290,136
Среднее эффективное давление0,9330,280
Механический КПД, %87,867,3

Общие потери, как видно из табл. 1, относительно невелики, поскольку были измерены при низкой частоте вращения (1600 мин -1 ). С возрастанием скорости вращения потери увеличиваются вследствие действия сил инерции поступательно движущихся масс, возрастающих пропорционально второй степени частоты вращения, а также относительной скорости в подшипнике, так как вязкостное трение также пропорционально квадрату скорости. Интересно сравнить также индикаторные диаграммы в цилиндрах двух рассматриваемых двигателей (рис. 1).

Рис. 1 Давление газов в цилиндре бензинового ( А ) и дизельного ( Б ) двигателей

Давление в цилиндре дизеля несколько выше, чем у бензинового двигателя, и продолжительность его действия больше. Таким образом, газы прижимают кольца к стенке цилиндра с большей силой и на более длительное время, поэтому и потери на трение в цилиндропоршневой группе у дизеля больше. Увеличенные по сравнению с бензиновым двигателем размеры, особенно диаметр подшипников у дизеля, также способствуют увеличению механических потерь.

Трение в подшипниках вызвано напряжениями сдвига в масляной пленке. Оно линейно зависит от размеров поверхностей трения и пропорционально квадрату скорости сдвига. Существенное влияние на трение оказывает вязкость масла и, в меньшей степени, толщина масляной пленки в подшипниках. Давление газа в цилиндре почти не влияет на потери в подшипниках.

Читайте также

Описано влияние степени сжатия на индикаторный КПД двигателя.

Значение потерь на привод оборудования (механизм газораспределения, масляный и топливные насосы, вентилятор и насос системы охлаждения) часто недооценивают, хотя они оказывают большое влияние на механический КПД двигателя.

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 184 – 186 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru

Комментарии

Прямо нобелевка светит г-ну Мацкерле, у него дизельный двигатель имеет меньший КПД, чем бензиновый. Не читайте эту лажу, пожалейте свой моск.

Что такое относительные потери в двигателе

Электрические потери от высших гармоник

в системах электроснабжения

И. В. Жежеленко, доктор техн. наук, профессор, zhezhelenko @ pstu . edu

Приазовский государственный технический университет

Расчёт электрических потерь на частотах гармоник необходим для уточнения потерь в сетях предприятий и энергосистем, а также для оценки срока службы электрооборудования. Эти потери относятся к так называемым добавочным потерям, которые определяются помехами в электрических сетях. Методы расчёта потерь в электрооборудовании, представленные различными авторами, являются приближёнными в силу различных причин. Так, частотные характеристики активных и реактивных сопротивлений электрооборудования являются усреднёнными, относящимися к конкретному виду оборудования (электродвигателям, трансформаторам, конденсаторам и др.). Нелинейности этих характеристик учитываются с помощью коэффициентов, которые, как правило, различны для разных частот. Влияние поверхностного эффекта и эффекта близости учитывается коэффициентом, характерным для резкого проявления поверхностного эффекта, т. е. , где ν – номер гармоники. Влияние температуры нагрева на сопротивления проводников не учитывается.

Читать еще:  Вентиляция картера двигателя на обороты двигателя

Предпринимались попытки оценить уровни погрешностей оценки этих добавочных потерь. С этой целью выполнялись расчёты согласно известным методикам, представленным, например, в [2] для конкретных случаев. Оказалось, что на частотах высших гармоник (ВГ) до 13-й включительно погрешности расчётов положительны и, как правило, не превышают 7 %, а в 95 % случаев составляют до 5 %. Сказанное относится к расчётам на частотах канонических гармоник. Погрешности расчёта потерь на частотах интергармоник к настоящему времени недостаточно изучены.

Ниже рассматриваются методы расчёта добавочных потерь в электрооборудовании и электрических сетях на частотах ВГ.

Потери в электрических машинах. При работе асинхронных и синхронных двигателей (АД и СД) в условиях несинусоидального напряжения возникают добавочные потери мощности, обусловленные временны́ми ВГ тока в обмотках, а также относительно небольшие потери в стали статора и ротора [1, 2].

Потери в асинхронном двигателе , обусловленные током ν-й ВГ:

,

где и – соответственно активное сопротивление статора и приведённое активное сопротивление ротора на частоте ν-й гармоники.

При повышенных частотах в обмотках статора и ротора проявляется поверхностный эффект, поэтому ; .

В последнем выражении знаки «±» под корнем относятся к случаю, когда токи ВГ образуют системы обратной или прямой последовательности.

Потери в статоре на частоте ν-й гармоники

и, аналогично, в роторе

.

Здесь и – номинальные электрические потери в обмотках статора и ротора; – относительные значения (в долях от ) напряжения ν-й гармоники, – кратность пускового тока.

Суммарные потери на частотах ВГ

.

Для АД с номинальным напряжением больше 380 В обычно , поэтому, приняв , получим следующие расчётные формулы:

либо

,

так как .

В синхронных машинах потери, обусловленные ВГ, определяются по выражению, аналогичному выражению для АД:

,

где коэффициент .

Ниже приведены расчётные значения коэффициента для синхронных машин [2]:

Тип электрической машины

Явнополюсный генератор и двигатель:

с успокоительной обмоткой

без успокоительной обмотки

Практика свидетельствует, что даже в случае недопустимых искажений напряжения (К U =10÷15 %) добавочные потери от временны́х гармоник в СД с шихтованными статором и ротором не превосходят нескольких процентов номинальных потерь, поэтому перегрев явнополюсных СД с шихтованными полюсами на промышленных предприятиях не наблюдался.

Потери от ВГ в синхронных двигателях и компенсаторах с массивными полюсами оказываются значительно бо́льшими. Работа таких электродвигателей при несинусоидальном напряжении чревата опасностью недопустимого перегрева и повреждения обмотки возбуждения.

Потери в трансформаторах и батареях конденсаторов. В трансформаторах добавочные потери на частотах ВГ зависят от конструкции, схемы соединения, системы охлаждения и других параметров. Рассмотрим оценку потерь в стержневых двухобмоточных трансформаторах.

Потери активной мощности на частотах ВГ составляют , где – ток ν-гармоники через трансформатор; – сопротивление КЗ на частоте ν-й гармоники.

Сопротивление КЗ нелинейно: по данным [2] , где – сопротивление КЗ при промышленной частоте.

Потери на частоте ν-й гармоники, выраженные через потери на основной частоте ,

,

здесь .

В большинстве практических случаев напряжения ВГ на выводах трансформатора , о.е., известны, поэтому выражение для принимает вид

Читать еще:  Шноркель на 402 двигатель своими руками

,

где – напряжение КЗ, о.е.

При выводе этой формулы использовалась зависимость , где и – индуктивные сопротивления КЗ на основной частоте и частоте ν-й гармоники.

Иногда используется также зависимость , где коэффициент имеет следующие значения:

Механические потери в двигателе

Механические (внутренние) потери состоят из потерь всех ви­дов механического трения, потерь на привод вспомогательных меха­низмов (жидкостного, масляного, топливного насосов, вентилятора, генератора и др.), на осуществление газообмена, вентиляци­онных потерь, возникающих при движении подвижных деталей двигателя при больших скоростях в воздушно-масляной среде, а также на привод компрессора. Газодинамические потери на перете­кание заряда между полостями разделенной камеры сгорания также относят к механическим потерям.

Потери на трение в общем объеме механических потерь дости­гают 80 %. Потери на трение между поршневой группой и цилин­дром составляют 45. 55 %, а в подшипниках — до 20% от всех механических потерь.

Факторы, влияющие на уровень механических потерь: силы, нагружающие трущиеся подвижные сочленения двигателя; средние по времени значения сил инерции, действующих в под­вижных сопряжениях, определяют потери на трение; силы упругости поршневых колец не зависят от режима работы двигателя; они особенно велики при сгорании в области ВМТ, когда мала скорость движения кольца, что изменяет режим тре­ния и вызывает повышенный износ верхней части гильзы; тепловой режим двигателя влияет на вязкость смазочного мас­ла и, следовательно, на характер трения; частота вращения (при ее увеличении) вызывает рост сил инерции и относительных скоростей трущихся пар, повышает температуру и снижает вязкость масла, обусловливая увеличение потерь на зрение; нагрузка (при ее увеличении) приводит к росту газовых сил и повышению температуры двигателя, что вызывает снижение вяз­кости масла; однако потери на трение сравнительно мало зависят от нагрузки; эксплуатация двигателя — на начальной стадии жизненного цикла двигателя в процессе приработки деталей потери на трение постепенно снижаются, затем стабилизируются, а на завершаю­щей стадии растут.

Потери на газообмен связаны с неодинаковыми величинами работ впуска и выпуска, сумма которых в основном отрицательна. Она может быть положительной при наддуве четырехтактного дви­гателя от компрессора, приводимого коленчатым валом, а также на отдельных режимах при газотурбинном наддуве. Потери на га­зообмен возрастают: при увеличении сопротивления впускной и выпускной систем и скорости движения газов; с ростом частоты вращения; при уменьшении нагрузки в двигателе с искровым зажиганием из-за прикрытия дроссельной заслонки (растет сопротивление системы впуска и снижается положительная работа при впуске).

В высокооборотных двигателях с газотурбинным наддувом по­тери на газообмен могут составлять более 25% от механических потерь. Это обусловлено ростом работы выталкивания при уста­новке на выпуске газовой турбины.

Вентиляционные потери в двигателе незначительны. Они зави­сят от частоты вращения и растут пропорционально n 2 .

Потери на привод вспомогательных механизмов зависят от час­тоты вращения пропорционально n 2 и обычно составляют 5. 10 % от механических потерь.

Практически на все рассмотренные составляющие механичес­ких потерь существенно влияет повышение частоты вращения п. Увеличение числа цилиндров или рабочего объема при сохране­нии отношения S/D ведет к снижению механических потерь.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

  • Справочник электрика
    • Бытовые электроприборы
    • Библиотека электрика
    • Инструмент электрика
    • Квалификационные характеристики
    • Книги электрика
    • Полезные советы электрику
    • Электричество для чайников
  • Справочник электромонтажника
    • КИП и А
    • Полезная информация
    • Полезные советы
    • Пусконаладочные работы
  • Основы электротехники
    • Провода и кабели
    • Программа профессионального обучения
    • Ремонт в доме
    • Экономия электроэнергии
    • Учёт электроэнергии
    • Электрика на производстве
  • Ремонт электрооборудования
    • Трансформаторы и электрические машины
    • Уроки электротехники
    • Электрические аппараты
    • Эксплуатация электрооборудования
  • Электромонтажные работы
    • Электрические схемы
    • Электрические измерения
    • Электрическое освещение
    • Электробезопасность
    • Электроснабжение
    • Электротехнические материалы
    • Электротехнические устройства
    • Электротехнологические установки
Читать еще:  Датчик температуры двигателя ниссан примера п11

Потери энергии и кпд асинхронных двигателей

В электронном движке при преобразовании 1-го вида энергии в другой часть энергии пропадает в виде теплоты, рассеиваемой в разных частях мотора. В электронных движках имеются энергопотери 3-х видов: утраты в обмотках , утраты в стали и механические утраты . Не считая того, имеются малозначительные дополнительные утраты .

Энергопотери в асинхронном движке разглядим с помощью его энергетической диаграммы (рис. 1). На диаграмме Р1 — мощность, подводимая к статору мотора из сети. Основная часть Рэм этой мощности, за вычетом утрат в статоре, передается электрическим методом на ротор через зазор. Рэм именуется электрической мощностью.

Рис. 1. Энергетическая диаграмма мотора

Утраты мощности в статоре складываются из утрат мощности в его обмотке P об1 = m1 х r1 х I1 2 и утрат в стали P с1 . Мощность P с1 является потерями на вихревые токи и на перемагничивание сердечника статора.

Утраты в стали имеются и в сердечнике ротора асинхронного мотора, но они невелики и могут не приниматься во внимание. Это разъясняется тем, что скорость вращения магнитного потока относительно статора n0 во много раз больше скорости вращения магнитного потока относительно ротора n0 — n , если скорость вращения ротора а синхронного мотора n соответствует устойчивой части естественной механической свойства.

Механическая мощность асинхронного мотора Рмх, развиваемая на валу ротора, меньше электрической мощности Рэм на значение мощности P об2 утрат в обмотке ротора:

Рмх = Рэм — P об2

Мощность на валу мотора:

где p мх — мощность механических утрат, равная сумме утрат на трение в подшипниках, на трение крутящихся частей о воздух (вентиляционные утраты) и на трение щеток о кольца (для движков с фазным ротором).

Электрическая и механическая мощности равны:

Рэм = ω0 M , Рмх = ω M ,

где ω0 и ω — синхронная скорость и скорость вращения ротора мотора; М — момент, развиваемый движком, т. е. момент, с которым крутящееся магнитное поле действует на ротор.

Из этих выражений следует, что мощность утрат в обмотке ротора:

либо P об2 = s х P эм

В случаях, когда понятно активное сопротивление г2 фазы обмотки ротора, утраты в этой обмотке могут быть найдены также из выражения P об2 = m 2х r 2х I2 2 .

В асинхронных электродвигателях имеются также дополнительные утраты, обусловленные зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в разных конструктивных узлах мотора и другими причинами. При полной нагрузке мотора утраты P д принимаются равными 0,5% его номинальной мощности.

Коэффициент полезного деяния (КПД) асинхронного мотора:

η = P2 / P1 = (P1 — (P об — P с — P мх — P д) ) / P1,

где Роб = P об 1 + Роб2 — суммарная мощность утрат в обмотках статора и ротора асинхронного мотора.

Так как общие утраты зависят от нагрузки, то и КПД асинхронного мотора является функцией нагрузки.

На рис. 2, а дана кривая η = f (Р/Рном), где Р/Рном — относительная мощность.

Рис. 2. Рабочие свойства асинхронного мотора

Асинхронный электродвигатель конструируется так, чтоб максимум ее коэффициента полезного деяния η max имел место при нагрузке, несколько наименьшей номинальной. КПД мотора довольно высок и в широком спектре нагрузок (рис. 2, а). Для большинства современных асинхронных движков КПД имеет значение 80 — 90%, а для массивных движков 90-96%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector