Avtoargon.ru

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

Разнос двигателя

Разнос двигателя

Разнос двигателя — нештатный режим работы электродвигателя или дизеля, при котором происходит неуправляемое повышение частоты вращения выше допустимой [1] . Такой режим у дизеля обычно наблюдается после холодного пуска или при резком сбросе нагрузки. Физические принципы работы карбюраторного двигателя не позволяют ему войти в разнос. Из электродвигателей к разносу склонны двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (к которым, в числе прочих, относятся тяговые двигатели многих локомотивов, трамваев и троллейбусов) — двигатели параллельного или независимого возбуждения и асинхронные двигатели имеют жёсткую характеристику, исключающую разнос. Однако, двигатели параллельного или независимого возбуждения также могут уходить в разнос при обрыве цепи возбуждения. [2]

Содержание

  • 1 Причины разноса
    • 1.1 Неисправность топливного насоса высокого давления
    • 1.2 Захват масла
  • 2 Опасность разноса
  • 3 Вывод двигателя из разноса
  • 4 Профилактика разноса
  • 5 Примечания
  • 6 Ссылки

Причины разноса

Основных причин разноса две: неисправность топливного насоса высокого давления и попадание большого количества масла в камеру сгорания.

Неисправность топливного насоса высокого давления

В отличие от бензиновых двигателей, в которых регулирование подачи топливо-воздушной смеси для изменения мощности и оборотов двигателя осуществляется дроссельной заслонкой, дизельные двигатели управляются изменением количества топлива, подаваемого топливным насосом выского давления (ТНВД) в камеру сгорания. ТНВД приводится от распределительного вала, и его производительность напрямую задает скорость вращения двигателя. Для поддержания заданных оборотов применяется центробежный регулятор, ограничивающий объем впрыска при увеличении скорости вращения. В случае заклинивания рейки ТНВД разрывается цепь отрицательной обратной связи, в результате чего двигатель в зависимости от положения регулятора может либо заглохнуть, из-за недостаточного количества топлива, либо уйти в разнос.

Захват масла

В большинстве транспортных средств вентиляция картера двигателя выведена во впускной коллектор. На сильно изношенном двигателе газы прорываются через стенки поршня из камеры сгорания в картер, подхватывают масляный туман из картера и выносят его во впускной коллектор. Дизельный двигатель может работать на моторном масле, так как оно содержит даже больше химической энергии, чем штатное дизельное топливо, поэтому обороты двигателя начинают расти. В результате увеличения оборотов растёт и количество масляного тумана, захватываемого из картера, и образуется положительная обратная связь. Такой разнос дизеля ещё опаснее, так как количество подхватываемого масляного тумана оказывается достаточным для работы вообще без подачи дизельного топлива и обороты растут бесконтрольно, так как все штатные способы регулирования воздействуют на подачу из ТНВД, что приводит к тяжёлым авариям. Для защиты от работы на масле на дизеле Д49 некоторых тепловозов во впускном тракте установлена воздушная захлопка, закрывающаяся по сигналу от предельного выключателя.

Дизельный двигатель также может уйти в разнос при прогаре поршня или при неисправности турбины (разрушение уплотнений вала или излом самого вала). При этом масло накапливается в интеркулере, о чём не всегда вспоминают при ремонте — в результате отремонтированный двигатель может вновь уйти в разнос. Нежелательное моторное масло может также попадать во впускной коллектор из протекающих сальников турбокомпрессора, от превышения уровня масла в картере или из-за других механических проблем. В транспортных средствах или стационарных объектах, где используются газодизельные двигатели, потребляющие природный газ, утечка газа также может привести к разносу из-за попадания его в воздухозаборник двигателя [3] . Аналогичная проблема есть и в местах, содержащих угольную пыль, поэтому все машины с дизельными двигателями, работающие в угольных разрезах, обязательно имеют фильтр угольной пыли.

Опасность разноса

Если не предпринимать каких-либо действий по выводу из разноса, двигатель приходит в негодность по одной из перечисленных причин:

  • Возгорание в выпускном коллекторе;
  • Перегрев и заклинивание двигателя;
  • Разрушение двигателя в результате повышенной механической нагрузки.

Выведенный из разноса двигатель нуждается в капитальном ремонте, а иногда и вовсе не подлежит восстановлению.

Вывод двигателя из разноса

Для вывода двигателя из состояния разноса необходимо срочно перекрыть подачу воздуха. Топливную магистраль перекрывать нежелательно, так как в случае попадания масла в цилиндр прекращение подачи топлива не поможет, а только отнимет время. Пытаться нагружать двигатель можно в машинах, у которых передача рассчитана на высокие нагрузки (на тепловозе). Включать высшую передачу и бросать сцепление на механической коробке передач бессмысленно, так как высокий крутящий момент дизеля разрушит трансмиссию [4] .

Профилактика разноса

Профилактика разноса сводится к своевременному техническому обслуживанию: контролю работы ТНВД и центробежного регулятора, недопущению скопления масла во впускном тракте, своевременному ремонту цилиндро-поршневой группы, а также контролю состояния турбокомпрессора.

Принцип действия и устройство электродвигателя постоянного тока

Содержание

  1. Краткая история создания
  2. Принцип действия электродвигателя постоянного тока
  3. Устройство электродвигателя постоянного тока
  4. Особенности и характеристики электродвигателя постоянного тока

Сейчас невозможно представить нашу жизнь без электродвигателей. Они приводят в действие станки, бытовую технику и инструменты, поезда, трамваи и троллейбусы, компьютеры, игрушки и разные подвижные механизмы, устанавливаются на производственных станках, если частоту вращения рабочего вала требуется регулировать в широком диапазоне. Агрегаты для преобразования электрической энергии в механическую представлены множеством видов и моделей (синхронные, асинхронные, коллекторные и т.д.). Из этой статьи вы узнаете, что такое электродвигатель постоянного тока, его устройство и принцип действия.

Читать еще:  Что такое в двигателе присадка xado

Краткая история создания

Разные ученые пытались создать экономичный и мощный двигатель еще с первой половины 19 века. Основой послужило открытие М.Фарадея, сделанное в 1821 г. Он обнаружил, что помещенный в магнитное поле проводник вращается. Отталкиваясь от этого, в 1833 г изобретатель Томас Дэвенпорт смог сконструировать двигатель постоянного тока, а позже, в 1834 г, ученый Б.С.Якоби придумал прообраз современной модели двигателя с вращающимся валом. Устройство, более похожее на современные агрегаты, появилось в 1886 г, и до сегодняшнего дня электродвигатель продолжает совершенствоваться.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока

На мысль о создании двигателя ученых натолкнуто следующее открытие. Помещенная в магнитное поле проволочная рамка с пропущенным по ней током начинает вращаться, создавая механическую энергию. Принцип действия электродвигателя постоянного тока основывается на взаимодействии магнитных полей рамки и самого магнита. Но одна рамка после определенного количества вращений замирает в положении, параллельном внешнему магнитному полю. Для продолжения движения необходимо добавить вторую рамку и в определенный момент переключить направление тока.

Вместо рамок в двигателе используется набор проводников, на которые подается ток, и якорь. При запуске вокруг него возбуждается магнитное поле, взаимодействующее с полем обмотки. Это заставляет якорь повернуться на определенный угол. Подача тока на следующие проводники приводит к следующему повороту якоря, и далее процесс продолжается.

Магнитное поле создается либо с помощью постоянного магнита (в маломощных агрегатах), либо с помощью индуктора/обмотки возбуждения (в более мощных устройствах).

Попеременную зарядку проводников якоря обеспечивают щетки, сделанные из графита или сплава графита и меди. Они служат контактами, замыкающими электрическую сеть на выводы пар проводников. Изолированные друг от друга выводы представляют собой кольцо из нескольких ламелей, которое находится на оси вала якоря и называется коллекторным узлом. Благодаря поочередному замыканию ламелей щетками двигатель вращается равномерно. Степень равномерности работы двигателя зависит от количества проводников (чем больше, тем равномернее).

Устройство электродвигателя постоянного тока

Теперь, когда вы знаете, как работает электродвигатель постоянного тока, пора ознакомиться с его конструкцией.

Как и у других моделей, основу двигателя составляют статор (индуктор) – неподвижная часть, и якорь вкупе с щеточноколлекторным узлом – подвижная часть. Обе части разделены воздушным зазором.

В состав статора входят станина, являющаяся элементом магнитной цепи, а также главные и добавочные полюса. Обмотки возбуждения, необходимые для создания магнитного поля, находятся на главных полюсах. Специальная обмотка, улучшающая условия коммутации, расположена на добавочных полюсах.

Якорь представляет собой узел, состоящий из магнитной системы (она собрана из нескольких листов), набора обмоток (проводников), уложенных в пазы, и коллектора, который подводит постоянный ток к рабочей обмотке.

Коллектор имеет вид цилиндра, собранного из изолированных медных пластин. Он насажен на вал двигателя и имеет выступы, к которым подходят концы секций обмотки якоря. Щетки снимают ток с коллектора, входя с ним в скользящий контакт. Удержание щеток в нужном положении и обеспечение их нажатия на коллектор с определенной силой осуществляется щеткодержателями.

Многие модели двигателей оснащены вентилятором, задача которого – охлаждение агрегата и увеличение продолжительности рабочего периода.

Особенности и характеристики электродвигателя постоянного тока

Эксплуатационные характеристики электродвигателя постоянного тока позволяют широко использовать это устройство в самых разных сферах – от бытовых приборов до транспорта. К его преимуществам можно отнести:

  • Экологичность. При работе не выделяются вредные вещества и отходы.
  • Надежность. Благодаря довольно простой конструкции он редко ломается и служит долго.
  • Универсальность. Он может использоваться в качестве как двигателя, так и генератора.
  • Простота управления.
  • Возможность регулирования частоты и скорости вращения вала – достаточно подключить агрегат в цепь переменного сопротивления.
  • Легкость запуска.
  • Небольшие размеры.
  • Возможность менять направление вращения вала. В двигателе с последовательным возбуждением нужно изменить направление тока в обмотке возбуждения, во всех остальных типах – в якоре.

Как и любое устройство, электродвигатели постоянного тока имеют и «слабые стороны»:

  • Их себестоимость, следовательно, и цена достаточно высока.
  • Для подключения к сети необходим выпрямитель тока.
  • Самая уязвимая и быстроизнашивающаяся деталь – щетки – требует периодической замены.
  • При сильной перегрузке может случиться возгорание. Если соблюдать правила эксплуатации, такая возможность исключена.

Но, как видите, достоинства явно перевешивают, поэтому на данный момент электродвигатель является одним из наиболее экономичных и эффективных устройств. Зная устройство и принцип работы электродвигателя постоянного тока, вы сможете самостоятельно собрать и разобрать его для техосмотра, чистки или устранения неисправностей.

Область применения

Естественная, скоростная и механическая характеристики.

Двигатели последовательного возбуждения.

В двигателе последовательного возбуждения ток якоря одновременно является также током возбуждения:

Поэтому поток Фδ изменяется в широких пределах и можно написать, что

(8.24)

При использовании соотношения (8.24) для двигателя последовательного возбуждения вместо выражений (8.21), (8.23) и (8.22) получим:

(8.25)

Читать еще:  Шевроле авео плавают обороты при запуске двигателя

(8.26)

(8.27)

Скоростная характеристика двигателя [см. выражение (8.25)], представленная на рис. 8.13 [кривая 2(посл)] является мягкой и имеет гиперболический характер.

Из графика [рис. 8.13 кривая 2(посл)] видно, что при малой (25%) нагрузке частота вращения резко возрастает и становится опасной для механической прочности двигателя. Двигатель «идет в разнос», поэтому двигатели с последовательным возбуждением нельзя пускать в ход вхолостую или при нагрузке менее 25%.

Поскольку у двигателей с параллельным возбуждением M

I, а у двигателей с последовательным возбуждением M

I 2 , то последние развивают значительно больший пусковой момент по сравнению с двигателями параллельного возбуждения (кривая 2, рис. 8.13). Кроме того, у двигателей параллельного возбуждения n≈const, а у двигателей последовательного возбуждения согласно (8.25) и (8.26)

Поэтому у двигателей параллельного возбуждения

,

а у двигателей последовательного возбуждения

Таким образом, у двигателей последовательного возбуждения при изменении момента нагрузки мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения.

Поэтому для двигателей последовательного возбуждения менее опасны перегрузки по моменту. В связи с этим двигатели последовательного возбуждения имеют существенное преимущество в случае тяжёлых условий пуска и изменения нагрузки в широких пределах.

Они широко применяются для электрической тяги (трамвай, метро, троллейбус, электровозы и тепловозы на железных дорогах) и в подъёмно-транспортных установках.

Двигатели смешанного возбуждения (рис. 8.14 в)

При встречном включении последовательной обмотки возбуждения двигателя смешанного возбуждения поток Ф с увеличением нагрузки будет уменьшаться. Вследствие этого характеристики n=f(I) и n=f(M) будут иметь вид 3′ на рис. 8.13. Так как работа при этом обычно неустойчива, то двигатели с встречным включением последовательной обмотки возбуждения не применяются.

При согласном включении последовательной обмотки возбуждения поток Ф с увеличением нагрузки возрастает. Поэтому такой двигатель имеет более мягкую механическую характеристику по сравнению с двигателем последовательного возбуждения – рис. 8.13, кривая 3 (СМ).

Двигатели смешанного возбуждения применяются в условиях, когда требуется большой пусковой момент, быстрое ускорение при пуске и допустимы значительные изменения скорости вращения при изменении нагрузки.

В связи с этим двигатели смешанного возбуждения применяются для привода на постоянном токе компрессоров, строгальных станков, печатных машин, прокатных станов, подъемников и т.д. В последнее время двигатели смешанного возбуждения используются также для электрической тяги, так как при этом легче чем в случае применения двигателей последовательного возбуждения, осуществляется торможение подвижных составов с возвращением энергии в контактную сеть постоянного тока путем перевода машины в генераторный режим работы.

Зависимость n = f1(IЯ) [см. формулу (8.21)] называется скоростной характеристикой:

,

где n=U/CEФ — частота вращения при идеальном холостом ходе.

В двигателе с параллельным возбуждением (рис. 8.13 а) можно считать, что

Поэтому зависимость n = f1(IЯ) линейная [рис. 8.12].

В двигателе с последовательным возбуждением (рис. 8.14 б), если пренебречь насыщением магнитной цепи, магнитный поток будет пропорционален току якоря IЯ ,т.е.

откуда n=(U-IЯRЯ)/C // ∙IЯ представляет собой гиперболическую (мягкую) характеристику (C / и C // — постоянные коэффициенты).

Из графика (рис.8.14, кривая 2) видно, что при малой нагрузке (менее 25%) частота вращения резко возрастает и становится опасной для механической прочности двигателя. Двигатель «идет в разнос», поэтому двигатели с последовательным возбуждением

нельзя пускать вхолостую или при загрузке менее 25%.

Моментная характеристика М=f(IЯ) определяется выражением:

Рис.8.14. Схемы возбуждения двигателей постоянного тока: а) – параллельного возбуждения; б) – последовательного; в) – смешанного; 1 – положение регулировочного (RВ) и пускового (ПР) реостатов при пуске; 2 – положение реостатов при работе.

Пренебрегая влиянием реакции якоря, можно считать, что в двигателе с параллельным возбуждением (рис. 8.13 а) при U=const и IВ = const магнитный поток постоянный, а зависимость М=СФIЯ=f2(IЯ) изображается прямой линией (рис. 8.14 кривая 1). В двигателе с последовательным возбуждением Ф=f(IЯ), следовательно М=φ(IЯ 2 ), т.е. моментная характеристика имеет параболический характер (рис. 8.14 кривая 2). Для двигателя со смешанным возбуждением моментная характеристика будет иметь промежуточный вид.

Кривая КПД η=f3(IЯ) имеет обычный вид для всех зависимостей (рис.8.13 кривая 4).

Механической характеристикой двигателя называется зависимость ω=f(М) или n=f / (М). Уравнение механической характеристики можно получить из выражения (8.23)

Механические характеристики подобны скоростным характеристикам, так как электромагнитный момент пропорционален току якоря.

Анализ рабочих и механических характеристик позволяет определить области применения двигателей постоянного тока.

Двигатели с параллельным возбуждением обеспечивают устойчивость частоты вращения при различных нагрузках (механическая характеристика жесткая) и дают возможность плавного регулирования частоты вращения. Они используются для электроприводов прокатных станов, компрессоров.

Двигатели с последовательным возбуждением широко применяются в качестве тяговых двигателей (на транспортных средствах, подъемных кранах, лифтах). Для устранения опасности «разноса» такие двигатели часто снабжают добавочной параллельной обмоткой, т.е. двигатели с последовательным возбуж-дением превращают в двигатели со смешанным возбуждением. В зависимости от соотношения магнитодвижущих сил параллельной и последовательной обмоток возбуждения, их характеристики могут приближаться к характеристикам двигателей параллельного или последовательного возбуждения.

Читать еще:  Электрическая схема защиты асинхронного двигателя с помощью тепловых реле

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Электродвигатели постоянного тока и их характеристики

В зависимости от способа соединения обмотки якоря и обмотки возбуждения различают двигатели параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Двигатель параллельного возбуждения. До включения рубильника Р (рис. 157) необходимо поставить сопротивление пускового реостата R2 на максимум и сопротивление регулировочного реостата R1 на нуль. После включения в сеть якорь двигателя начнет вращаться, и по мере увеличения частоты вращения сопротивление пускового реостата постепенно уменьшают.

Рабочие характеристики двигателя (рис. 158, а) выражают зависимость частоты вращения п, вращающего момента М, тока 1 ,и к. п. д. 1] от развиваемой двигателем полезной мощности Р2 при неизменном напряжении сети. Частота вращения якоря двигателя п = (U — — /ягя)/(СФ).

При постоянном напряжении U ток возбуждения двигателя не меняется, но магнитный поток с увеличением нагрузки немного уменьшается из-за реакции якоря. С другой стороны, с увеличением нагрузки возрастает ток /я и внутреннее падение напряжения Un — = 1„гя. Уменьшение магнитного потока увеличивает частоту вращения якоря, а увеличение падения напряжения в обмотке якоря уменьшает ее. У двигателя параллельного возбуждения преобладает последняя причина, поэтому частота его вращения с увеличением нагрузки от нуля до номинальной уменьшается на 5-10%-Полезная мощность, развиваемая двигателем, Р2=М2пп/60, тогда вращающий момент М=30Р21 (пп).

При постоянной частоте вращения двигателя п вращающий момент М был бы прямо пропорционален мощности Р2 и зависимость M-f(P2) имела бы вид прямой, проходящей через начало координат. В действительности частота вращения двигателя с увеличе нием нагрузки немного снижается и машина имеет момент холостого хода М. Следовательно, кривая M-f(P2) отклоняется от прямой вверх и начинается с ординаты М. Увеличение тока практически пропорционально полезной мощности двигателя Р2. С увеличением нагрузки к.п.д. двигателя быстро растет и достигает предельного значения 0,8-0,9 при нагрузке, близкой к PJ2, оставаясь в дальнейшем почти постоянным. Чтобы с увеличением нагрузки частота вращения двигателя была постоянной, следует уменьшить магнитный поток двигателя, уменьшая ток возбуждения регулировочным реостатом.

Регулировочная характеристика выражает зависимость тока возбуждения /в от тока якоря /я (рис. 158, б) при постоянном напряжении U и частоте вращения п, т. е. /в = 1 (/„) при U = const и п — — const. Эта характеристика показывает, как следует регулировать ток возбуждения, чтобы при различных нагрузках частота вращения двигателя оставалась неизменной.

Электродвигатели параллельного возбуждения применяют в тех случаях, когда при переменной нагрузке требуется, чтобы частота вращения оставалась постоянной и была возможность ее плавной регулировки. Электродвигатель параллельного возбуждения типа СЛ-571К применяют в автоматических шлагбаумах, ограждающих железнодорожные переезды со стороны автомобильных дорог. Такой двигатель имеет номинальную мощность 95 Вт при напряжении 24 В и токе 7 А, частота вращения якоря двигателя 2200 об/мин.

Двигатель последовательного возбуждения (рис. J59). Обмотка возбуждения ОБ, обмотка якоря Я и пусковой реостат R соединены последовательно. Запуск двигателя последовательного возбуждения следует осуществлять с нагрузкой, которая должна быть не менее 20-25% номинальной вследствие того, что ток возбуждения /в равен току якоря При холостом ходе или малых нагрузках потребляемый ток небольшой, следовательно, незначителен и магнитный по ток Ф, а частота вращения двигателя п = U — 1„ (г„ + %)/(СФ) достигает опасного значения. Во избежание разноса при внезапной разгрузке для этих двигателей применяют зубчатую передачу или непосредственное соединение вала двигателя с рабочим механизмом.

Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения (рис. 159, б) имеют две особенности при увеличении нагрузки: резко снижается частота вращения п — U — /яя + г„)/(СФ); и резко увеличивается вращающий момент М = Сы1„Ф = См/яСм1 /п — — СЫ,Ц, где См1 — коэффициент пропорциональности магнитного потока и тока до насыщения стали, а постоянный коэффициент См2

Свойства двигателей последовательного возбуждения развивать большие вращающие моменты, приблизительно пропорциональные квадрату тока при малых частотах вращения якоря и, наоборот, малые вращающие моменты при больших частотах вращения обусловливают их применение в подъемных механизмах, электровозах и тепловозах. Частоту вращения двигателя последовательного возбуждения обычно регулируют реостатом, включенным параллельно обмотке возбуждения.

Двигатели последовательного возбуждения типа МСП устанавливают в стрелочных электроприводах, предназначенных для дистанционного управления стрелками при электрической, диспетчерской и горочной централизации. Электрические характеристики этих двигателей приведены в табл. 10.

Электродвигатели типа МСП — двигатели закрытого типа, двухполюсные реверсивные, работают в повторно-кратковременном режиме. Для реверсирования имеют две обмотки возбуждения OBI и ОВ2 (рис. 160). При включении первой обмотки якорь двигателя вращается в прямом направлении, а при включении второй обмотки — в обратном. Электродвигатели типа МСП-0,1 устанавливают в электроприводах, предназначенных для перевода стрелок легких типов. В новых разработках эти двигатели не применяют. Электродвигатели типов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector