Расчет аккумуляторной батареи
Определение необходимой емкости аккумуляторной батареи. Расчет параметров обмотки якоря электродвигателя, магнитной системы и параметров обмотки возбуждения. Характеристика работы стартера на двигателе. Разработка схемы управления электростартером.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.09.2017 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 10 Характеристика намагничивания
6. Расчет параметров обмотки возбуждения
С учетом размагничивающего действия реакции якоря МДС возбуждения должна превышать МДС расчетного рабочего режима
FВЗ = 1,2F = 1,23117 = 3740 А. (6.1)
Выбираем схему стартерного электродвигателя с последовательным возбуждением и попарно параллельным соединением катушек (аС = 2), приведенную на рисунке 11.
Рисунок 11 Схема соединения катушек возбуждения
Для электродвигателя с последовательным возбуждением число витков в катушке может быть дробным, но обязательно кратным 0,5. Число витков в катушке
(6.2)
где аС = 2 - число попарно параллельно соединенных катушек.
Сопротивление обмотки возбуждения
RC = RCT - RЯ = 0,003 - 0,00178 = 0,00122 Ом. (6.3)
Сопротивление катушки
(6.4)
где zC = 4 - число катушек.
(6.5)
Максимально возможная ширина катушки
(6.6)
Средняя длина витка катушки
LK = 2lm + 2bm + b*K = 20,057 + 20,027 + 0,015 = 0,215 м. (6.7)
Площадь сечения провода
(6.8)
Высота катушки
hK = hm - hHK = 0,008 - 0,0024 = 0,0056 м. (6.9)
Витки катушек изолированы электроизоляционным картоном толщиной ИЗ = 0,410-3 м. Снаружи катушки изолированы хлопчатобумажной лентой толщиной 0,25 мм и шириной 15 мм, пропитанной лаком. После пропитки и сушки толщина внешней изоляции катушки составляет ВН = 10-3 м ([2], с. 49).
Ширина провода
bC = hK - ВН = 0,0056 - 0,001 = 0,0046 м. (6.10)
По рассчитанному значению площади сечения выбираем провод шириной bC = 0,0108 м, толщиной аC = 0,00181 м и площадью сечения SC = 19,310=6 м2 ([4], с. 562).
Действительная ширина катушки
bK = ac + ИЗ(-1) + 2ВН = 0,001816,5 + 0,410-35,5 + 210-3 = 0,015 м. (6.11)
Уточненное значение сопротивления катушки
(6.12)
Уточненное значение сопротивления обмотки
(6.13)
Плотность тока в обмотке возбуждения
(6.14)
меньше допустимого ([1], с. 76) значения 30106 А/м2.
Уточненное значение суммарного сопротивления обмотки якоря и возбуждения
RСТ = RЯ + RС = 0,00178 + 0,0013 = 0,00301 Ом.
Уточненное значение суммарного сопротивления цепи якоря
RЯ = RCT + Rб + RПР = 0,00301 + 0,007 + 0,002 = 0,012 Ом.
7. Рабочие характеристики
Сила тока в режиме торможения
(7.1)
Сила тока в режиме максимальной электромагнитной мощности
(7.2)
Максимальная электромагнитная мощность
(7.3)
Параметры, необходимые для построения рабочих характеристик, определяем для нескольких значений силы тока стартера. Ниже приведены результаты расчета для силы тока IЯm = 458 А.
Напряжение на выводах стартера
UCT = UH - RСТIЯ = 12 - 0,003458 = 10,6 В. (7.4)
МДС возбуждения на два полюса
(7.5)
Линейная нагрузка якоря
(7.6)
МДС поперечной реакции якоря
Fq = ПОЛА = 0,650,0643546 = 1700 А.
Расчет B* проводим согласно рисунку 12 по данным расчета кривой намагничивания (рисунок 10).
Рисунок 12 Расчет учета размагничивающего действия реакции якоря
FСР принимаем равным FВЗ = 2977 А.
Fmin = FCP - Fq = 2977 - 1700 = 1277 А.
Fmax = FCP + Fq = 2977 + 1700 = 4677 А.
Из рисунка 10 для FCP = 2977 А BCP = 0,86 Тл, для Fmin = 1277 А Bmin = 0,65 Тл, для Fmax = 4677 А Bmax = 0,97 Тл.
Магнитная индукция в воздушном зазоре с учетом размагничивающего действия реакции якоря
(7.7)
Магнитный поток
ЭДС в обмотке якоря
EЯ = UH - UЩ - IЯRЯ = 12 - 1 - 4580,012 = 5,5 В.
Частота вращения якоря в режиме максимальной электромагнитной мощности
(7.8)
Электромагнитная мощность
P = EЯIЯ = 5,5458 = 2519 Вт. (7.9)
Потери мощности на трение в подшипниках
(7.10)
Окружная скорость коллектора
(7.11)
Потери на трение между щетками и коллектором
PЩ = kТРFЩNЩКОЛ = 0,31247,53 = 108,4 Вт, (7.12)
где kТР = 0,3 - коэффициент трения ([2], с. 42);
FЩ = 12 Н - сила давления щетки на коллектор;
NЩ = 4 - число щеток.
Суммарные механические потери
PМЕХ = PПОД + PЩ = 75,6 + 108,4 = 184 Вт. (7.13)
Частота перемагничивания стали
(7.14)
Диаметр якоря на 1/3 высоты трапецеидального участка зубца от основания
(7.15)
Зубцовый шаг по этому диаметру
(7.16)
Ширина зубца
(7.17)
Магнитная индукция в сечении зубца
(7.18)
Магнитная индукция в сердечнике якоря
(7.19)
Масса зубцового слоя
(7.20)
где СТЛ = 7850 кг/м2.
Масса сердечника якоря
(7.21)
Соответствующие магнитные потери в зубцовом слое
(7.22)
где = 1,210-3 м - толщина пластин пакета якоря.
Магнитные потери в сердечнике якоря
(7.23)
Суммарные магнитные потери
PМАГ = PZ + PЯ = 85,7 + 39,3 = 125 Вт. (7.24)
Сумма механических и магнитных потерь
PМ = PМЕХ + PМАГ = 184 + 125 = 309 Вт. (7.24)
Полезная мощность
P2 = P - PМ = 2519 -309 = 2210 Вт (7.25)
Мощность, подводимая к стартеру
P1 = UСТIЯ = 10,6458 = 4855 Вт. (7.26)
КПД стартерного электродвигателя
(7.27)
Электромагнитный момент
(7.28)
Полезный момент на валу
(7.28)
Для построения рабочих характеристик повторяем расчет по формулам (7.4) - (7.14), (7,18), (7.19), (7.22) - (7.28) для нескольких значений тока якоря IЯ. Полученные результаты сводим в таблицу 2 и строим рабочие характеристики стартерного электродвигателя.
Таблица 2
Результаты расчета рабочих характеристик
|
IЯ, А |
||||||||||
|
102 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
909 |
||
|
UСТ, В |
11,686 |
11,384 |
11,076 |
10,769 |
10,461 |
10,153 |
9,845 |
9,537 |
9,2 |
|
|
B, Тл |
0,24 |
0,47 |
0,62 |
0,69 |
0,745 |
0,8 |
0,835 |
0,86 |
0,885 |
|
|
Ф, Вб10-3 |
0,72 |
1,17 |
1,507 |
1,68 |
1,812 |
1,941 |
2,036 |
2,123 |
2,192 |
|
|
EЯ, В |
9,766 |
8,581 |
7,371 |
6,162 |
4,952 |
3,742 |
2,533 |
1,323 |
0 |
|
|
nЯ, об/мин |
8858 |
4780 |
3190 |
2392 |
1782 |
1257 |
811 |
406,5 |
0 |
|
|
P, Вт |
996 |
1716 |
2211 |
2465 |
2476 |
2245 |
1773 |
1058 |
0 |
|
|
Pm, Вт |
996 |
680 |
506 |
384 |
276 |
181 |
103 |
42 |
0 |
|
|
P1, Вт |
1192 |
2277 |
3323 |
4307 |
5230 |
6092 |
6891 |
7630 |
8364 |
|
|
P2, Вт |
0 |
1036 |
1705 |
2081 |
2200 |
2064 |
1670 |
1016 |
0 |
|
|
|
0 |
0,455 |
0,513 |
0,483 |
0,421 |
0,339 |
0,242 |
0,133 |
0 |
|
|
МЭМ, Нм |
1,074 |
3,428 |
6,621 |
9,84 |
13,267 |
17,06 |
20,87 |
24,87 |
29,17 |
|
|
М2, Нм |
0 |
2,07 |
5,1 |
8,3 |
11,786 |
15,682 |
19,663 |
23,87 |
|
8. Характеристики работы стартерного электродвигателя на ДВС
Пригодность системы электростартерного пуска для двигателя внутреннего сгорания оценивается по условию nnnmin,, где nn - пусковая частота вращения коленчатого вала стартером при расчетной минимальной температуре tmin.
Минимальная пусковая частота вращения nmin является наименьшей для заданной температуры частотой вращения коленчатого вала, при которой пуск двигателя обеспечивается за две попытки старта продолжительностью 15 с для дизельных двигателей с интервалами между попытками в 1 мин. Она определяется по пусковым характеристикам, представляющим собой зависимость времени пуска двигателя от средней частоты вращения коленчатого вала.
Частоту вращения коленчатого вала nn для различных условий пуска определяют путем совмещения характеристик, определяющих зависимость момента сопротивления двигателя внутреннего сгорания от частоты вращения коленчатого вала MC.CP = f(nCP) и приведенных к коленчатому валу механических характеристик стартерного электродвигателя M2ПР = f(nCP). Приведение осуществляется по формулам и , где iP и P - передаточное число и КПД механической связи.
Величина среднего момента сопротивления определяется для режима установившегося прокручивания коленчатого вала. За время раскручивания вала вся работа сил трения переходит в тепловую энергию, которая идет на нагрев тонких слоев масла между трущимися поверхностями. Вязкость масла уменьшается. С возрастанием частоты вращения вала сила трения, а, следовательно, и тепловыделение увеличиваются. Время на охлаждение масла уменьшается, поэтому рост момента сопротивления замедляется при увеличении частоты вращения вала - момент сопротивления стремится к постоянной величине. Характер изменения момента сопротивления не зависит от начальной вязкости масла.
С понижением температуры момент сопротивления увеличивается, а механическая характеристика электростартера смещается вниз, поэтому частота вращения коленчатого вала nn уменьшается. Минимальная пусковая частота вращения, обеспечивающая запуск ДВС, с понижением температуры увеличивается. Произведя расчет характеристик MC.CP = f(nCP) и M2ПР = f(nCP) для различных температур, можно построить зависимости nn = f(t C) и nmin = f(t C), точка пересечения которых определяет значение минимальной температуры пуска ДВС для рассчитанной электростартерной системы.
Минимальная температура пуска - это наиболее низкая температура окружающего воздуха, при которой пуск двигателя на основном топливе и при 75% заряженности аккумуляторной батареи осуществляется не более чем за три попытки.
В качестве двигателя внутреннего сгорания выбираем четырехтактный четырехцилиндровый двигатель Mersedes-Benz ОМ 601.911.
Рабочий объем двигателя: Vh = 1997 cм3.
Степень сжатия: 22.
Передаточное число передачи «шестерня стартера - зубчатый венец маховика»:
(8.1)
где mМАХ = 128 - число зубьев маховика;
mСТ = 9 - число зубъев шестерни стартера.
КПД передачи «шестерня стартера - зубчатый венец маховика» ([2], стр. 23): Р = 0,85.
Принимаем, что используется моторное масло М-6В3. Вязкостно-температурные характеристики приведены на рисунке 13.
Рисунок 13 Вязкостно-температурные характеристики моторных масел: 1 - М-8В2; 2 - М-10Г3; 3 - М-6В3
С уменьшением температуры аккумуляторной батареи увеличивается ее внутреннее сопротивление. Единые расчетные вольт-амперные характеристики аккумуляторных батарей приведены на рисунке 14.
Рисунок 14 Единые расчетные вольт-амперные характеристики аккумуляторных батарей
Таким образом, получаем таблицу исходных данных для расчета характеристик работы стартерного электродвигателя на ДВС.
Таблица 3
Исходные данные для расчета характеристик работы стартерного электродвигателя на ДВС
|
t, C |
, мм2/с |
IКЗ, А |
|
|
0 |
400 |
1100 |
|
|
-10 |
800 |
960 |
|
|
-20 |
1800 |
800 |
|
|
-30 |
6000 |
630 |
Для расчета сопротивления аккумуляторной батареи из рисунка 14 находим, что для t = 25 C IКЗ = 1500 А.
Сопротивление аккумуляторной батареи при t = -10 C
(8.2)
Полное сопротивление стартерной цепи
RЯ = RCT + R-10 + RПР = 0,00301 + 0,011 + 0,002 = 0,016 Ом. (8.3)
Произведя расчет для температур 0, -20 и -30 С, получим таблицу сопротивлений:
Таблица 4
Зависимость сопротивления от температуры
|
t, C |
RБ, Ом |
RЯ, Ом |
|
|
0 |
0,0097 |
0,0146 |
|
|
-10 |
0,011 |
0,016 |
|
|
-20 |
0,013 |
0,0182 |
|
|
-30 |
0,017 |
0,0218 |
По результатам расчета сопротивлений строим скоростные характеристики стартерного электродвигателя, при этом принимаем, что скорость электродвигателя
(8.4)
где nЯ и IЯ берутся из таблицы 2.
Для построения совмещенных механических характеристик стартера и двигателя рассчитаем приведенные характеристики по формулам
(8.5)
. (8.6)
Средний момент сопротивления двигателей внутреннего сгорания для дизельных двигателей с количеством цилиндров 4 можно рассчитать по эмпирической формуле
MCP = (1870 + 2,57n)0,37Vh. (8.7)
Таким образом, произведя расчет по формулам (8.4) - (8.7) для нескольких значений сопротивлений и скорости, получим совмещенные механические характеристики.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Из рисунка 15 получим следующие точки пересечения кривых:
Для t = 0 C nПЕР = 240 об/мин.
Для t = -10 C nПЕР = 200 об/мин.
Для t = -20 C nПЕР = 150 об/мин.
Для t = -30 C nПЕР = 60 об/мин.
Предельная температура надежного пуска находится совмещением полученной зависимости и зависимости минимальной пусковой частоты вращения от температуры. Минимальной пусковой частотой вращения nmin коленчатого вала двигателя называется частота, при которой обеспечивается пуск двигателя за 15 с (для дизелей). Так, для 4-цилиндровых дизелей при t = -17 C nmin = 200 об/мин ([5], стр. 103). Зависимость минимальной пусковой частоты вращения карбюраторных двигателей при использовании масла М-6В3 от температуры приведена на рисунке 16-2.
Рисунок 16 Минимальные пусковые частоты вращения карбюраторных двигателей: 1 и 2 - 4-цилиндровых при применении масла М-8В2 и М-6В3; 3 - 8-цилиндрового
Так как дизельные двигатели имеют более высокую минимальную пусковую частоту вращения, то значения характеристики необходимо увеличить в 3 раза, в результате чего получим минимальные пусковые частоты вращения дизельного двигателя при использовании масла М-6В3.
Для t = -10 C nmin = 90 об/мин.
Для t = -15 C nmin = 135 об/мин.
Для t = -20 C nmin = 180 об/мин.
Для t = -25 C nmin = 240 об/мин.
Построив найденные зависимости на одном графике, найдем минимальную температуру пуска двигателя, она равна t = -18 C.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 17 Определение минимальной температуры пуска двигателя
9. Схема управления стартером
В качестве схемы управления применяем схему с однообмоточным тяговым реле, питание на обмотку которого поступает непосредственно через контакты S выключателя зажигания при повороте ключа в положение «Стартер». Якорь реле втягивается в электромагнит, через рычажный механизм вводит шестерню в зацепление с венцом маховика и в конце хода замыкает силовые контакты К в цепи питания электродвигателя М. Электродвигатель начинает вращаться и проворачивать коленчатый вал ДВС.
После пуска ДВС шестерня от вала стартера отсоединяется обгонной муфтой, а при переводе ключа в положение «Зажигание» якорь отключенного от источника питания тягового реле и приводной механизм под действием пружины возвращаются в исходной положение.
Электрическая схема управления электростартером приведена на рисунке 18.
Рисунок 18 Электрическая схема управления электростартером
Список литературы
Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования. Учебник для машиностроительных техникумов по специальности "Автотракторное электрооборудование"/Л. В. Копылова, В. И. Коротков, В. Е. Красильников; Под ред. М. Н. Фесенко и др. М. Машиностроение, 1992. 384 с., ил.
Теория, конструкция и расчет автотракторного электрооборудования. Учебник для машиностроительных техникумов по специальности "Автотракторное электрооборудование"/Л. В. Копылова, В. И. Коротков, В. Е. Красильников; Под ред. М. Н. Фесенко и др. М. Машиностроение, 1979. 344 с., ил.
Электрическое и электронное оборудование автомобилей/ С.В.Акимов, Ю.И.Боровских, Ю.П.Чижков. М.: Машиностроение, 1988. 280 с.: ил.
Сергеев П.С. Проектирование электрических машин. Изд. 3-е переработ. М.: Энергия,1969. 632 с.
Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей: Учеб. для студентов вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 2000. 320 с.
Чижков Ю.П., Акимов С.В. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. М.: Издательство «За рулем», 1999. 384 с., ил.
Стандарт предприятия. Общие требования к оформлению пояснительных записок и чертежей. СТП-1-У-НГТУ-98. / НГТУ, Нижний Новгород, 1998 г.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Главные размеры, расчет параметров сердечника стартера, сердечника ротора, обмотки статора. Определение размеров трапецеидальных пазов, элементов обмотки, овальных закрытых пазов ротора. Расчет магнитной цепи ее параметров, подсчет сопротивления обмоток.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 31.10.2008Расчет двухслойной обмотки трехфазного асинхронного двигателя, его перерасчёт с помощью ЭВМ. Определение обмоточных данных, основных параметров обмотки, номинальных данных электродвигателя. Построение развернутых схем двухслойной и однослойной обмоток.
курсовая работа [652,6 K], добавлен 11.09.2010Электромагнитный расчет машины и ее конструкторская разработка. Определение передаточного числа зубчатого редуктора, диаметра и длины якоря. Обмотка якоря, уравнительные соединения. Коллектор и щетки. Расчет магнитной цепи и компенсационной обмотки.
курсовая работа [390,3 K], добавлен 16.06.2014Выбор расчетных сил тяги и скорости тепловоза. Определение основных расчетных параметров электрических машин. Выбор типа обмотки. Расчет коллекторно-щеточного узла. Внешняя характеристика генератора. Характеристика намагничивания.
дипломная работа [240,6 K], добавлен 21.03.2007Разработка конструкции основных частей машины и их взаимосвязи в единой системе тягового двигателя. Расчет зубчатой передачи, основных размеров активного слоя якоря и параметров обмотки. Выбор числа и размера щеток, определение рабочей длины коллектора.
курсовая работа [345,4 K], добавлен 10.12.2009Разработка проекта механизма для раскрытия панели солнечной батареи искусственного спутника. Анализ и определение геометрических параметров проектируемого рычажного механизма. Выбор динамической модели батареи и определение энергетических характеристик.
курсовая работа [224,2 K], добавлен 30.05.2012Определение сечения провода обмотки статора. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора. Определение ротора и намагничивающего тока. Определение параметров рабочего режима. Расчет рабочих и пусковых характеристик электродвигателя.
курсовая работа [231,2 K], добавлен 22.08.2021Выбор главных размеров обмотки статора. Расчёт размеров зубцовой зоны статора, воздушного зазора. Внешний диаметр ротора. Расчёт магнитной цепи. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора. Расчёт параметров асинхронной машины для номинального режима.
курсовая работа [273,5 K], добавлен 30.11.2010Определение размеров асинхронной машины. Расчет активного сопротивления обмотки статора и ротора, магнитной цепи. Механическая характеристика двигателя. Расчёт пусковых сопротивлений для автоматического пуска. Разработка схемы управления двигателем.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.02.2014Определение главных размеров асинхронного электродвигателя. Тип и число витков обмотки. Размеры паза статора и проводников его обмотки. Расчёт обмотки, паза и ярма ротора. Параметры двигателя для рабочего режима. Определение пусковых характеристик.
курсовая работа [11,5 M], добавлен 16.04.2012Характеристика системы управления двигателя постоянного тока, элементы электропривода. Определение структуры и параметров объекта управления, моделирование процесса, разработка алгоритма и расчет параметров устройств. Разработка электрической схемы.
курсовая работа [419,9 K], добавлен 30.06.2009Выбор главных размеров турбогенератора. Расчет номинального фазного напряжения при соединении обмотки в звезду. Характеристика холостого хода. Определение индуктивного сопротивления рассеяния Потье. Оценка и расчет напряжений в бандаже и на клине.
курсовая работа [572,5 K], добавлен 21.06.2011Выбор электродвигателя и преобразователя. Определение расчетных параметров силовой цепи. Расчет и построение регулировочных характеристик преобразователя. Статические характеристики разомкнутой системы. Определение параметров обратной связи по скорости.
курсовая работа [286,4 K], добавлен 19.03.2013Основные зависимости, характеризующие работу пусковых систем. Особенности проведения расчета двигателя: выбор стартера, определение моментов сопротивления, мощности стартера, проектирование стартерного электродвигателя по проведённым расчётам параметров.
курсовая работа [518,5 K], добавлен 29.01.2010Проектирование трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Выбор аналога двигателя, размеров, конфигурации, материала магнитной цепи. Определение коэффициента обмотки статора, механический расчет вала и подшипников качения.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 29.06.2010Обогрев коксовой батареи. Метрологическое обеспечение технологического процесса. Расчет теплового баланса коксования, материального баланса угольной шихты для коксования, количества газа на обогрев коксовой батареи. Контроль технологического режима.
дипломная работа [230,7 K], добавлен 06.02.2013Расчёт оптимального числа витков в обмотке одной фазы, числа витков в одной секции, массы обмотки, магнитопровода. Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки, марки. Электрическое сопротивление обмотки одной фазы постоянному току в холодном состоянии.
реферат [293,1 K], добавлен 11.09.2010Методика расчета оптимальных параметров работы виброплиты: мощности двигателя на соответствующих оборотах и амплитуды вибрации. Определение параметров оптимальной работы и уплотнения обрабатываемой поверхности. Расчет параметров резания автогрейдера.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.11.2010Выбор электродвигателя, расчет кинематических параметров привода. Частота вращения вала электродвигателя. Крутящие моменты, передаваемые валами. Расчет цилиндрической зубчатой передачи. Определение геометрических параметров быстроходной ступени редуктора.
курсовая работа [585,8 K], добавлен 14.04.2011Определение параметров автоматизации объекта управления: разработка алгоритма управления и расчёт параметров устройств управления, моделирование процессов управления, определение показателей качества, параметры принципиальной электрической схемы.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 18.09.2009
