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

Что такое статический момент и номинальный момент двигателя

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Отношение — максимальный момент

Коэффициент Я, характеризующий отношение максимального момента к номинальному, называют перегрузочной способностью двигателя. Для асинхронных двигателей с короткозам-кнутым ротором обычно Я. [17]

Кп — коэффициент перегрузки, равный отношению максимального момента двигателя к его номинальному значению ( при наличии предохранительного устройства Ки зависит от момента, при котором срабатывает это устройство); ат — предел текучести материала; [ sj — допускаемый коэффициент запаса прочности по пределу текучести. [18]

Здесь УИН — номинальный момент двигателя; § — отношение максимального момента к номинальному; / с — частота сети ( обычно 50 Гц); SK — критическое скольжение; Од — номинальная угловая скорость двигателя. [19]

При какой частоте вращения асинхронный двигатель развивает максимальный момент, если отношение максимального момента к номинальному моменту Мт / Мн 2 2, а номинальная частота вращения шести-полюсного двигателя при частоте сети 50 Гц п 983 об / мин. [20]

На грузоподъемных машинах устанавливают крановые электродвигатели, обладающие значительной перегрузочной способностью — отношением максимального момента к номинальному. При малых мощностях применяют иногда электродвигатели общепромышленных типов. [21]

Полученная формула для подсчета максимального момента позволяет ориентировочно оценить габарит электродвигателя в отношении максимального момента , не прибегая к полному расчету, так как входящие в формулу 2Я ] и 2 2 изменяются сравнительно в небольших пределах. Несколько больше при переходе от одного числа полюсов к другому изменяется коэффициент рассеяния, который увеличивается с увеличением числа полюсов. Увеличение коэффициента рассеяния с увеличением числа полюсов вызывает увеличение индукции в зубцах статора при большем числе полюсов при одинаковых индукциях в воздушном зазоре. [22]

Трехфазный синхронный электродвигатель серии СДН типа СДН 14 — 49 — 6 имеет следующие номинальные данные: активную мощность на валу PZHOM ЮОО кВт, число пар полюсов р 3, отношение максимального момента к номинальному моменту Мтах / Л ( ио 2 0, частоту вращения пяоп 1000 об / мин, частоту питающего напряжения / 50 Гц. [23]

Вследствие этого величина максимального момента в двигательном и генераторном режимах неодинакова. Отношение максимального момента к номинальному МмаксШном называют перегрузочной способностью. [25]

В связи с этим наибольший момент Mmall называют опрокидывающим. Одной из важных эксплуатационных характеристик асинхронного двигателя является отношение максимального момента к номинальному kmax Afmax / MHOM, которое называют перегрузочной способностью. [26]

Асинхронные электродвигатели с фазовым ротором служат для привода механиз мов с высоким пусковым моментом или при ограничении пускового тока. Отношение максимального момента к номинальному составляет 1 8 — 3 0 Электродвигатели с фазовым ротором изготовляют с подъемом щеток после пуск; при наличии пусковых реостатов и с постоянно прилегающими щетками. [27]

Наиболее сложные колебательные процессы возникают в подвеске и трансмиссии автомобиля. Так, например, нагрузочный режим трансмиссии автомобиля зависит и от жесткости системы, и от передаточных чисел. Введем понятие динамического коэффициента & дин, который представляет собой отношение максимального момента , возникающего на полуосях автомобиля, к определенному выше моменту Л1расч, подсчитанному по максимальному моменту двигателя Метах по скоростной характеристике. [28]

Асинхронные двигатели с фазным ротором применяют в приводе лебедки, насосов и ротора, Этими двигателями управляют с помощью специальных станций, которые осуществляют плавный пуск двигателя с малым пусковым током. Техническая характеристика асинхронных двигателей лебедки, насосов и ротора отечественных буровых установок приведена в табл. 23.5. Номинальная мощность, указанная в таблице, соответствует режиму длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Момент Мн, соответствующий номинальному режиму, называют номинальным моментом. Отношение максимального момента Мм к номинальному Мн характеризует перегрузочную способность двигателя. Кратность пускового момента определяется отношением момента, развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, к номинальному моменту. [29]

Если двигатель продолжать перегружать дальше, то, как это видно из характеристики, вращающий момент, развиваемый двигателем, будет уже уменьшаться и станет меньше, чем момент сопротивления нагрузки. Двигатель не сможет преодолеть нагрузки, начнет быстро затормаживаться и Остановится. Допускать такую перегрузку для двигателя опасно. Отсюда следует, что перегрузочные свойства двигателя определяются максимальным моментом, и их обычно характеризуют отношением максимального момента к номинальному. [30]

Читать еще:  Двигатель 1zz большой расход бензина

Крутящий момент, что это и зачем он нужен?

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент?

Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.

Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падения — 9,81 м/см2) будет соответствовать 98,1 Нм.

Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?

Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.

Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?

Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.

Как создается крутящий момент в двигателе

В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).

Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.

До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.

Читать еще:  Асинхронный двигатель схемы графики

Однако максимальный крутящий момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда кртящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу при нажатие на педаль акселератора. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина крутящего момента становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями:, увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.

Основные параметры электродвигателя

Основные параметры электродвигателя

  • Мощность электродвигателя
  • Номинальная частота вращения
  • Коэффициент полезного действия
  • Момент электродвигателя
  • Момент инерции ротора
  • Номинальное напряжение
  • Электрическая постоянная времени

Мощность электродвигателя

Мощность электродвигателя — это полезная механическая мощность на валу электродвигателя.

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

  • где P – мощность, Вт,
  • A – работа, Дж,
  • t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы.

  • где s – расстояние, м

Для вращательного движения

  • где θ – угол, рад

  • где ω – углавая частота, рад/с,

Таким образом можно вычислить значение механической мощности на валу вращающегося электродвигателя

Частота вращения

  • где n — частота вращения электродвигателя, об/мин

Момент инерции ротора

Момент инерции — скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси, равна сумме произведений масс материальных точек на квадраты их расстояний от оси

  • где J – момент инерции, кг∙м 2 ,
  • m — масса, кг

1 oz∙in∙s 2 = 0,007062 kg∙m 2 (кг∙м 2 )

Момент инерции связан с моментом силы следующим соотношением

  • где ε – угловое ускорение, с -2

Коэффициент полезного действия электродвигателя

Коэффициент полезного действия (КПД) электродвигателя — характеристика эффективности машины в отношении преобразования электрической энергии в механическую.

  • где η – коэффициент полезного действия электродвигателя,
  • P1 — подведенная мощность (электрическая), Вт,
  • P2 — полезная мощность (механическая), Вт
      При этом

потери в электродвигатели

    обусловлены:
  • электрическими потерями — в виде тепла в результате нагрева проводников с током;
  • магнитными потерями — потери на перемагничивание сердечника: потери на вихревые токи, на гистерезис и на магнитное последействие;
  • механическими потерями — потери на трение в подшипниках, на вентиляцию, на щетках (при их наличии);
  • дополнительными потерями — потери вызванные высшими гармониками магнитных полей, возникающих из-за зубчатого строения статора, ротора и наличия высших гармоник магнитодвижущей силы обмоток.

КПД электродвигателя может варьироваться от 10 до 99% в зависимости от типа и конструкции.

Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission) определяет требования к эффективности электродвигателей. Согласно стандарту IEC 60034-31:2010 определено четыре класса эффективности для синхронных и асинхронных электродвигателей: IE1, IE2, IE3 и IE4.

Номинальное напряжение

Номинальное напряжение (англ. rated voltage) — напряжение на которое спроектирована сеть или оборудование и к которому относят их рабочие характеристики.

Электрическая постоянная времени

Электрическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое ток достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.

  • где – постоянная времени, с

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

Читать еще:  Шум после запуска двигателя мерседес

  • где M – вращающий момент, Нм;
  • F – сила, Н;
  • r – радиус-вектор, м

  • где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
  • nном — номинальная частота вращения, мин -1

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н)
1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм)
1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя представляет собой графически выраженную зависимость частоты вращения вала от электромагнитного момента при неизменном напряжении питания.

Области применения электродвигателей

Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии.

Приведение статических моментов и усилий

Одной из главных тенденций развития систем электроприводов есть ни что иное, как переход к непосредственному сочленению приводной электромашины с рабочими механизмами без всякого рода промежуточных звеньев в виде редукторов, ременных и зубчатых передач.

Однако большая часть производственных машин требует относительно небольших скоростей вращения от 100 до 300 об/мин, в то время как электродвигатели, в целях экономичности, конструируют на скорости вращения 750 – 3000 об/мин. Да, есть частотное регулирование для приводов переменного тока и регулирования постоянного тока с помощью тиристорных электроприводов, но работа на малых скоростях не совсем хороша для самих электромашин, а также иногда не оправдана с экономической точки зрения, поэтому эти способы не подходят для длительных режимов работы электропривода. Для решения этой проблемы используют промежуточные звенья, такие как редукторы или различного рода передачи (ременная, зубчатая). Примером такого устройства может послужить обычная лебедка, которая состоит с электродвигателя и барабана, который соединяется с электродвигателем с помощью зубчатой передачи как показано ниже:

Для решения уравнения движения данной системы необходимо было бы рассмотреть уравнения движения каждого механизма отдельно, а также учесть их взаимное влияние друг на друга. Такой подход существенно затруднил бы решение задачи. Для упрощенных математических вычислений систему, состоящую из электродвигателя, рабочей машины, передач, заменяют простейшей – приведенной системой. Приведенная система зависит от удобства рассмотрения вопроса и может состоять из одного элемента, который вращается со скоростью электромашины, либо какого – нибудь другого органа рабочей машины или, наоборот, состоять из элемента, который движется поступательно со скоростью соответствующего элемента машины. При приведении системы статические и движущиеся моменты и силы пересчитываются таким образом, чтобы полученные в ходе приведения системы сохранились динамические и кинетические свойства преобразуемой системы.

При приведении к простейшему виду возможны такие случаи:

  • Приведение одного движения к движению подобного вида, но которое совершается с другой скоростью (вращательное к вращательному, а поступательное к поступательному);
  • Приведение одного вида к другому (поступательного к вращательному и наоборот);

В первую очередь приведение системы предусматривает приведение моментов и сил. Для упрощения потери, которые возникают в передаточных механизмах двигатель – рабочий механизм не учитываются.

Рассмотрим приведение момента механизмов Мм к валу электромашины на простейшем примере, состоящим из рабочего органа и электродвигателя, соединенных одноступенчатой передачей (см. рисунок выше). Пренебрегая потерями в передаточном звене получим:

Где: Мс и Мм – статические моменты механизма, приведенные к валу электродвигателя и на его валу соответственно;

ωд, ωм – соответствующие угловые скорости;

Отсюда получаем приведенный статический момент:

Где: — передаточное число от двигателя к машине.

Если между электрической машиной и рабочим механизмом находится несколько передач с передаточными числами , тогда получим:

В случае, когда приводится поступательное движение к поступательному, приведенное статическое усилие будет таким:

В случае необходимости определить приведенный к валу двигателя статический момент Мс в случае когда производится поступательное движение рабочего органа под воздействием силы Fм на основе равенства мощностей двух указанных движений получим:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector