Анализ основных характеристик двигателя постоянного тока

Введение

двигатель батарея химический аккумуляторный

История развития военного дела учит, что вооружение и военная техника развиваются под воздействием трех факторов:

потребностей вооруженных сил;

научно-технического прогресса;

экономических возможностей страны.

Сокращение ассигнований на оборону сегодня серьезно обостряет проблему финансирования разработок ВВТ. В этой связи заслуживает внимания опыт работы командования и Генерального штаба Красной Армии в 20-е годы. Несмотря на существенное сокращение ВС и расходов на их финансирование, эти органы шли в ногу с передовыми достижениями военно-технической мысли и оперативного искусства, готовя армию к тому времени, когда советская промышленность сможет оснастить ее современным вооружением. Правильность подобной политики подтвердил опыт Великой Отечественной войны, когда советская военно-техническая мысль обеспечила превосходство отечественной военной техники на поле боя.

Сохранение уровня боевой готовности автомобильной и специальной техники при любых условиях хранения является острым и злободневным вопросом. Проблема запуска двигателя шасси в условиях низких температур в значительной мере влияет на способность автомобильной и специальной техники выйти из пунктов хранения в назначенное время.

Для системы электроснабжения шасси режим стартерного запуска двигателя является наиболее сложным и энергоемким. При пуске двигателя шасси необходимо сообщить коленчатому валу начальную частоту вращения, после чего двигатель начнет работать самостоятельно. Опыт низкотемпературной эксплуатации военной техники говорит о необходимости использования внешних устройств, облегчающих стартерный запуск двигателя. Создание таких пусковых устройств позволит решить немало проблем эксплуатации автомобильной техники - повысить надежность заводки двигателей, срок службы аккумуляторных батарей.

Дипломная работа посвящена анализу процессов, происходящих в системе запуска двигателя (стартер - аккумуляторная батарея), исследованию путей повышения энергетических показателей системы пуска. На основе проведенного анализа разработаны практические рекомендации по облегчению запуска двигателя в условиях низких температур.

 

1.
Анализ технико-эксплуатационных характеристик стартеров штатной техники

Заключение

 

На основе анализа технико-эксплуатационных характеристик системы запуска двигателя шасси и возможных конструктивных вариантов устройств были разработаны рекомендации по облегчению работы аккумуляторов при стартерном запуске в условиях низких температур.

В работе предложена принципиальная электрическая схема пускового устройства, которое облегчает стартерный запуск двигателя шасси ГАЗ-66 с бортовой сетью 12 В при неблагоприятных условиях в холодное время года или при слабо заряженной аккумуляторной батарее 6СТ-68ЭМ.

Разработанное пусковое устройство выдает постоянный ток 50А, соответствующий 16,7% разрядной емкости аккумуляторной батареи 6СТ-68ЭМ при напряжении 12В. Мощность на выходе канала «ПУСК» равняется 600 Вт.

Указанные параметры обеспечивают гарантированный запуск двигателя автомобиля ГАЗ-66 в любых климатических условиях и при любом состоянии аккумуляторной батареи.

Расчет показателей надежности показал, что среднее время безотказной работы прибора составляет 4000 часов. Масса спроектированного устройства при габаритах 180 130 260 мм равна 6, 407 кг.

Техническое обслуживание проводится при подготовке к работе, при этом легкий доступ к элементам очень удобен для проведения ремонта в случае обнаружения неисправностей.

 

Список использованной литературы

 

1. Положение о научной работе в Вооруженных Силах РФ.

2. Руководство по организации работы высших военно-учебных заведений Министерства обороны РФ.

3. ГОСТ 7.32-91. Отчет о научно-иследовательской работе. Структура и правила оформления. - М.: Изд-во стандартов, 1991.

4. ГОСТ 7.1-84. Библиографическое описание документа. Общие требования и правила составления. - М.: Изд-во стандартов, 1984.

5. ГОСТ 7.12-93. Библиографическая запись. Сокращение слов на русском языке. Общие требования и правила. - М.: Изд-во стандартов, 1995.

6. ГОСТ 29.115-88. Оригиналы авторские и текстовые издательские стандарты по издательскому делу. Сост. А.А. Джиго, С.Ю. Калинин. - М.: Юрист.1998.

7. Мощные полупроводниковые приборы. Диоды. Под ред. Голомедова А.В. - М.: Радио и связь, 1985. - 400 с.

8. Расчет устройства для заряда кислотных аккумуляторных батарей. - Саратов: СВВКИУ РВ, 1983. - 46 с.

9. Незнайко А.П., Геликман Б.Ю. Конденсаторы и резисторы. - М.: Энергия, 1974. - 110 с.

10.Мухитдинов М. Светоизлучающие диоды и их применение. - М.: Энергия, 1988. - 80 с.

11.Свинцовые стартерные аккумуляторные батареи. Руководство. - М.: Воениздат, 1983. - 183 с.

12.Резисторы. Справочник. Под ред. Четверткова И.И. - М.: Радио и связь, 1991. - 528 с.

13.Банников С.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник. - М.: Транспорт, 1977. -290 с.

Введение

двигатель батарея химический аккумуляторный

История развития военного дела учит, что вооружение и военная техника развиваются под воздействием трех факторов:

потребностей вооруженных сил;

научно-технического прогресса;

экономических возможностей страны.

Сокращение ассигнований на оборону сегодня серьезно обостряет проблему финансирования разработок ВВТ. В этой связи заслуживает внимания опыт работы командования и Генерального штаба Красной Армии в 20-е годы. Несмотря на существенное сокращение ВС и расходов на их финансирование, эти органы шли в ногу с передовыми достижениями военно-технической мысли и оперативного искусства, готовя армию к тому времени, когда советская промышленность сможет оснастить ее современным вооружением. Правильность подобной политики подтвердил опыт Великой Отечественной войны, когда советская военно-техническая мысль обеспечила превосходство отечественной военной техники на поле боя.

Сохранение уровня боевой готовности автомобильной и специальной техники при любых условиях хранения является острым и злободневным вопросом. Проблема запуска двигателя шасси в условиях низких температур в значительной мере влияет на способность автомобильной и специальной техники выйти из пунктов хранения в назначенное время.

Для системы электроснабжения шасси режим стартерного запуска двигателя является наиболее сложным и энергоемким. При пуске двигателя шасси необходимо сообщить коленчатому валу начальную частоту вращения, после чего двигатель начнет работать самостоятельно. Опыт низкотемпературной эксплуатации военной техники говорит о необходимости использования внешних устройств, облегчающих стартерный запуск двигателя. Создание таких пусковых устройств позволит решить немало проблем эксплуатации автомобильной техники - повысить надежность заводки двигателей, срок службы аккумуляторных батарей.

Дипломная работа посвящена анализу процессов, происходящих в системе запуска двигателя (стартер - аккумуляторная батарея), исследованию путей повышения энергетических показателей системы пуска. На основе проведенного анализа разработаны практические рекомендации по облегчению запуска двигателя в условиях низких температур.

 

1.
Анализ технико-эксплуатационных характеристик стартеров штатной техники

Анализ основных характеристик двигателя постоянного тока

двигатель батарея химический аккумуляторный

Для пуска ходового двигателя штатной техники применяется стартер, представляющий собой электрическую машину. Стартер работает, как правило, в сложных условиях эксплуатации, имеет кратковременный или повторно-кратковременный режим работы. Стартеры, как преобразователи электрической энергии в механическую, должны обеспечивать высокую надежность электрического пуска двигателя шасси.

На шасси преимущественно применяются двигатели постоянного тока последовательного возбуждения малой мощности: от 0.6 КВт до 10 КВт, частота вращения которых относится к быстроходной. Стартер, как и другие электрические машины, рассчитывается на определенную нагрузку и условия эксплуатации. Основными номинальными электрическими данными для двигателя постоянного тока являются: номинальное напряжение U_ном, В; номинальная мощность Р_ном, Вт, номинальная частота вращения n, об/мин; номинальный вращающий момент М, Н×м; номинальный ток I_ном, А; коэффициент полезного действия h.

При работе двигателей меняются условия эксплуатации, величина нагрузки. Поэтому основные данные двигателя постоянного тока отличаются от номинальных. Свойства данных двигателей определяются рабочими и механическими и регулировочными характеристиками, представляющими зависимость одного основного параметра от другого при постоянных значениях остальных основных параметров.

Рабочие характеристики стартера представляют собой зависимость частоты вращения n, вращающего момента М, коэффициента полезного действия h от полезной мощности на валу Р₂ или от тока якоря I_а при постоянных значениях напряжения на зажимах двигателя U=U_ном и сопротивлениях цепи якоря R_а и возбуждения R_в, то есть:

 

n, М, h = f(I_a) при U=U_ном= const, R_а=R_в= const (1.1)

 

Зависимости n=f(I_a) и М=f(I_a) получили названия соответственно скоростной и моментной рабочей характеристикой. Рабочие характеристики оценивают свойства двигателя при изменении полезной мощности на валу Р₂.

Поскольку при исследовании двигателя напряжение на его зажимах поддерживается постоянным, то обычно рабочие характеристики снимаются в зависимости от тока якоря I_а.

Скоростная характеристика (рисунок 1.1) представляет собой зависимость:

 

n = f(I_a) при U=U_ном= const, R_в= const, (1.2)

 

где n - частота вращения якоря стартера, об/мин;=U_ном - номинальное напряжение на зажимах стартера, об/мин;_а - ток якоря, А;_в - сопротивление цепи возбуждения, Ом.

Скоростная характеристика мягкая и напоминает собой гиперболу. При снижении нагрузки уменьшается ток якоря, что ведет к значительному росту частоты вращения. Если нагрузка отсутствует, то стартер «идет в разнос». Следовательно, работа этих двигателей, за исключением маломощных, на холостом ходу не допускается, а использование ременной передачи неприемлемо.

Моментная характеристика является зависимостью:

 

М = f(I_a) при U_ном= const, R_в= const. (1.3)

Вращающий электромагнитный момент определяется по формуле (1.4). Для стартера при ненасыщенной магнитной цепи магнитный поток пропорционален току якоря (по формуле 1.5).

 

М = С_м × I_а × Ф, (1.4)

 

где М - вращающий электромагнитный момент, Н×м;

С_м - постоянная величина, зависящая от конструктивных данных двигателя;

_a - ток якоря, А;

Ф - магнитный поток, Вб.

 

М = С_м × К_ф × I_а , (1.5)

 

где К_ф - коэффициент пропорциональности.

Таким образом, вращающий момент пропорционален квадрату тока якоря и моментная характеристика представляет собой параболу. Пусковой момент двигателя последовательного возбуждения намного выше, чем у других типов двигателей. Это одно из преимуществ его перед другими двигателями.

Основные параметры, характеризующие моментную характеристику:

М - вращающий электромагнитный момент, Н×м:

М_п - пусковой момент стартера, Н×м;_{а п} - пусковой ток стартера, А;_{а ном} - номинальный ток стартера, А.

Механическая характеристика используется для подбора электродвигателя в качестве привода исполнительного механизма, и в общем виде представляет зависимость:

n = f(М) при U= U_ном= const, I_а = I_{в ном} = сonst, R= const, (1.6)

 

где n - частота вращения якоря, об/мин;

М - вращающий момент, Н×м;_ном - номинальное напряжение на зажимах стартера, В,_{в ном} - номинальный ток возбуждения, А,- сопротивление цепей якоря и возбуждения, Ом.

Механическая характеристика стартера имеет вид гиперболы.

В двигателях постоянного тока механическая характеристика является мягкой по сравнению с другими типами двигателей.

К стартерам штатной техники, на основании всех вышеперечисленных характеристик, представляются следующие требования: простота конструкции, малые габариты и масса, малая стоимость, большая долговечность и надежность в эксплуатации, большая мощность, большой момент в режиме полного торможения.

На примере стартера СТ 130-Б автомобиля ГАЗ-66 в таблице 1 представлены технико-эксплуатационные характеристики, регламентирующие его работу.

 

Таблица 1 Технико-эксплуатационные характеристики стартера СТ 130-Б

№ п\п	Характеристики	Величины
1.	номинальное напряжение, В	12
2.	число зубьев шестерни привода стартера	9
3.	номинальная мощность, л.с. (с батареей емкостью 68 А×ч)	1,4
4.	режим холостого хода при напряжении 12В: потребляемый ток, А; Число оборотов вала в минуту.	не более 80 не менее 3500
5.	режим полного торможения при питании стартера от 12-вольтовой аккумуляторной батареи емкостью 68 А×ч: потребляемый ток, А; крутящий момент, кг×м.	не более 650 не менее 3
6.	щетки	4 медно-графитовые марки МГС-4 размером 8,8´19,2´14 мм
7.	тип тягового реле	РС 130

 

Стартер СТ130-Б является четырехполюсным, четырехщеточным, с сериесным (последовательным) возбуждением.