Моделирование показателей стартер-генераторного устройства, работающего в составе ДВС
Вопросы моделирования стартер-генераторного устройства в составе двигателя внутреннего сгорания. Расчеты показателей электромагнитных процессов. Функционирование индукторного электродвигателя как стартер-генератора двигателя внутреннего сгорания.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2020 |
| Размер файла | 93,1 K |
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/
Моделирование показателей стартер - генераторного устройства, работающего в составе ДВС
Алиев А.Я., к.т.н., доцент кафедры «Автомобильньй транспорт»;
Алиев С.А., аспирант,
Изберов Р.М., студентФГБОУ ВПО «ДагГАУ имени М.М. Джамбулатова», г. Махачкала
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы моделирования стартер - генераторного устройства в составе двигателя внутреннего сгорания. Проведены расчеты показателей электромагнитных процессов.
Ключевые слова: стартер - генератор, вентильно - индукторная машина, вебер - амперная характеристика
Аnnotation. In the article the questions of modeling of the starter - generator device comprising an internal combustion engine. The calculations of indicators of electromagnetic processes
Keywords: starter - generator, valve - inductor-machine, weber - voltage characteristic
Сущность моделирования заключается в замене реальной системы машины или их отдельных элементов моделью, которая находится с ними в некотором соответствии и способны в той или иной мере воспроизводить свойства и характеристики реальной системы.
В настоящее время различают две основные методики моделирования: физическая и математическая.
Физическое моделирование представляет собой моделирование, при котором исследование оригинала заменяется исследованием модели той же физической природы.
При математическом моделировании машины весь комплекс наиболее эффективно решающихся задач, определяет влияние параметров машины на процессы электрических преобразований энергии.
Применительно к электрическим машинам метод физического моделирования нашел наибольшее развитие в работах М.П.Костенко, В.А. Венникова, А.В. Иванова-Смоленского.
При разработке стартер - генераторного устройства компьютерная модель вентильно - индукторной машины (ВИМ) необходима для проведения исследований и расчётов показателей электромагнитных процессов и согласования их работы в различных режимах стартера и генератора.
Описанная ниже модель ВИМ [1,3,5] разработана совместно с сотрудниками кафедры «Электромеханика» ЮРГТУ (НПИ), проверена при создании ряда электроприводов различной конфигурации магнитной системы в широком диапазоне мощностей [1,3,5,6].
Модель предназначена для расчета электромагнитных процессов в 3-фазной вентильно-индукторной машине с учетом насыщения магнитопровода.
Характерной чертой ВИМ является сравнительно высокий уровень насыщения зубцового слоя. Это особенно относится к часто используемым машинам, в ряду которых находится ВИМ для стартер - генераторной установки автомобиля.
Интегрированный нелинейный элемент объединяет в одном нелинейном элементе наиболее важные фрагменты магнитной системы двигателя - «зубец ротора + воздушный зазор + зубец статора». Необходимость корректного учета процессов в области воздушного зазора обусловлена тем, что непосредственно в ней происходит электромеханическое преобразование энергии. Общий вид вебер-амперных характеристик интегрированных нелинейных элементов приведен на рис. 1.
Рис. 1. Вебер-амперные характеристики интегрированных нелинейных элементов.
Электромагнитный момент M определяется через изменение магнитной энергии системы (энергии электрических контуров) при малом угловом перемещении ротора. Расчет момента проводится по формуле Вудсона при условии с использованием переходных характеристик, учитывающих локальное насыщение зубцов:
, (1)
где Мk - электромагнитный момент, создаваемый полюсами с катушками k - й фазы; Wk- магнитная энергия катушек, обусловленная магнитным полем воздушного зазора Фk.
При численной реализации расчета момент может быть определен с применением разностной схемы (рис.2)
, (2)
Рис. 2. Интерпретация расчёта электромагнитного момента
Для численного дифференцирования использована разностная схема [6].
, (3)
где - шаг дифференцирования в эл. радианах;
- магнитная энергия k-й фазы, обусловленная полем воздушного зазора, при угловом перемещении ротора относительно расчетного на .
Дифференциальные уравнения ВИМ. В основе расчетной модели лежит система дифференциальных уравнений, описывающих электромеханические процессы в трёхфазной вентильно-индукторной машине:
(4)
где: k - номер фазы, k = 1,3, - потокосцепление, напряжение и ток k-й фазной обмотки; - угловая частота вращения ротора; J - момент инерции системы «ротор + нагрузка»; Z2 - число зубцов ротора; - угол, характеризующий положение ротора.
Связи потокосцеплений с токами устанавливаются с помощью коэффициентов само- и взаимоиндукции Lk и Mlk, которые итеграционным путем уточняются на каждом шаге решения дифференциальных уравнений расчетом схемы замещения:
Коэффициенты само- и взаимной индукции Lk и Mlk определяются с помощью схемы замещения магнитной системы.
При решении системы дифференциальных уравнений использован метод Рунге-Кутта 4-го порядка с постоянным шагом.
В заключении можно сделать вывод: результаты проведённых исследований подтверждают, что индукторный электродвигатель может функционировать как стартер-генератор двигателя внутреннего сгорания.
стартер генератор индукторный двигатель внутренний сгорание
Литература:
1. Математическая модель для расчета электромагнитных процессов в многофазном управляемом реактивном индукторном двигателе / Л.Ф. Коломейцев, С.А. Пахомин, Д.В. Крайнов, В.Л. Коломейцев, Е.А. Слепков// Изв. ВУЗов. Электромеханика. - 1998.-№1. - С. 49-53.
2. Тяговый электропривод рудничного электровоза / И.А. Прокопец, В.Л. Коломейцев, Ф.А. Реднов, С.А. Пахомин // Изв. ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. Специальный выпуск. Проблемы мехатроники. -2003. - С. 101-103.
3. Энергосберегающие компрессоры с индукторным приводом / Ф.А. Реднов, И.А. Прокопец, О.Н. Жарый // Изв. ВУЗов. Электромеханика. - 2005. -№2. -С. 81-82.
4. У.М. Сулейманов, Д.В. Крайнов. Вентильно-индукторный электропривод электромеханического усилителя рулевого управления // Изв. ВУЗов. Электромеханика. -2005. -№2. -С. 56-59.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные типы двигателей: двухтактные и четырехтактные. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип зажигания двигателя. История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока.
реферат [1,1 M], добавлен 11.10.2010Изучение физических принципов устройства генератора и аккумулятора, основных технологических процессов и инструментов. Преимущества двигателя внутреннего сгорания. Конструкция системы подачи топлива, охлаждения двигателя, зажигания, тормозной системы.
презентация [2,0 M], добавлен 27.04.2015Температура - параметр, характеризующий тепловое состояние вещества. Температурные шкалы, приборы для измерения температуры и их основные виды. Термодинамический цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания с подводом тепла при постоянном давления.
контрольная работа [124,1 K], добавлен 25.03.2012Порядок расчета теоретически необходимого количества воздуха для сгорания топлива. Определение параметров процессов впуска. Вычисление основных параметров процесса сгорания, индикаторных и эффективных показателей двигателя. Основные показатели цикла.
контрольная работа [530,4 K], добавлен 14.11.2010Описание двигателя внутреннего сгорания - тепловой машины, в которой химическая энергия топлива, сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. Сравнительная характеристика четырёхтактного и двухтактного двигателей, их применение.
презентация [9,0 M], добавлен 11.12.2016Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Определение параметров в начале и в конце сжатия, а также давления сгорания. Построение политропы сжатия и расширения. Индикаторная диаграмма расчетного цикла. Конструктивный расчет деталей дизеля.
дипломная работа [501,1 K], добавлен 01.10.2013Изобретение первой паровой машины. Характеристика, строение, принципы работы двигателя внутреннего сгорания, двигателя Стирлинга, электродвигателя, пневмодвигателя, их классификации. Влияние выбросов двигателей на окружающую среду, загрязнение атмосферы.
презентация [997,8 K], добавлен 18.03.2011Исследование изобарных, изохорных, изотермических и адиабатных процессов. Определение показателя политропы для заданного газа, изменения энтропии, начальных и конечных параметров рабочего тела. Изучение цикла поршневого двигателя внутреннего сгорания.
контрольная работа [347,5 K], добавлен 12.02.2012История создания и принцип работы электродвигателя. Способы возбуждения электрических двигателей постоянного тока. Основные типы двигателей и их разновидности. Конструкция двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Принцип работы зажигания двигателя.
презентация [419,0 K], добавлен 05.05.2011Изучение эксплуатационных показателей дизельных генераторных установок, средств внешнего электропитания зенитных ракетных систем. Применение асинхронизированного генератора для адаптации рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания к новым условиям.
статья [144,7 K], добавлен 30.11.2014Описание идеальных и реальных циклов двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрение термодинамических процессов, происходящих в циклах. Изучение основных формул для расчета энергетических характеристик циклов и параметров в их характерных точках.
курсовая работа [388,1 K], добавлен 13.06.2015Расчет термодинамических параметров быстроходного автомобильного дизельного двигателя со смешанным теплоподводом в узловых точках. Выбор КПД цикла Карно в рабочем интервале температур. Вычисление значений термического коэффициента полезного действия.
курсовая работа [433,2 K], добавлен 13.07.2011Паспортные данные устройства трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Определение рабочих характеристик двигателя: мощность, потребляемая двигателем; мощность генератора; скольжение; КПД и коэффициент мощности двигателя.
лабораторная работа [66,3 K], добавлен 22.11.2010Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания и его характеристика. Определение изменения в процессах цикла внутренней энергии и энтропии, подведенной и отведенной теплоты, полезной работы. Расчет термического коэффициента полезного действия цикла.
курсовая работа [209,1 K], добавлен 01.10.2012Понятие о смесеобразовании. Основные классификации двигателей внутреннего сгорания. Смесеобразование и сгорание топлива в цилиндрах дизеля. Фракционный состав топлива, вязкость, температурные характеристики. Задержка самовоспламенения и распыливание.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 11.03.2015Нахождение работы в обратимых термодинамических процессах. Теоретический цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания с комбинированным подводом теплоты. Работа расширения и сжатия. Уравнение состояния газа. Теплоотдача при свободной конвекции.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 22.10.2011Фундаментальные законы теплопередачи. Устройства для защиты двигателя от перегрузок, использующие тепловую модель двигателя. Выбор и определение параметров тепловой модели асинхронного двигателя, методика ее реализации в программном пакете Matlab.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 02.01.2011Параметры рабочего тела. Количество горючей смеси для карбюраторного двигателя. Индикаторные параметры рабочего цикла. Расчет внешних скоростных характеристик двигателей. Силы давления газов. Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [375,9 K], добавлен 07.07.2015Моделирование пуска двигателя постоянного тока ДП-62 привода тележки слитковоза с помощью пакета SciLab. Структурная схема модели, ее элементы. Паспортные данные двигателя ДП-62, тип возбуждения. Диаграмма переходных процессов, построение графика.
лабораторная работа [314,7 K], добавлен 18.06.2015Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Основные элементы конструкции и функции газовой турбины. Поршневые двигатели внутреннего сгорания, их классификация. Два основных класса реактивных двигателей и характеризующие их технические параметры.
презентация [3,5 M], добавлен 24.10.2016
