Avtosfera76.ru

Авто Сфера №76
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое момент вращения двигателя

Как выбрать подходящие двигатели для колесного робота? Ответить точно на этот вопрос в начале конструирования робота непросто. Для этого нужно знать вес робота, а он еще не построен. Однако, технические характеристики и размеры двигателей значительно влияют на окончательные параметры мобильного робота. Для того, чтобы получить полную информацию, необходимо учесть вращающий момент, скорость и мощность. Для колесного робота также необходимо подобрать диаметр колес и определить правильное передаточное число зубчатой передачи для расчета скорости его движения.

Введение

Коллекторные двигатели постоянного и переменного тока, как известно, обладают одним общим свойством: при увеличении напряжения, подаваемого на такие двигатели, увеличиваются их скорость и крутящий момент. Причем, на холостом ходу, то есть без нагрузки на вал, или, другими словами, при нулевом тормозном моменте, скорость вращения таких двигателей (а особенно двигателей переменного тока) может достигать достаточно высоких значений – до десятков тысяч об/мин. В то же время при сверлении отверстий, например, электродрелью от двигателя требуется повышенный крутящий момент, который тем больше, чем толще сверло. При этом для более точного позиционирования сверла и, особенно, для приемлемого режима сверления скорость вращения должна быть достаточно низкой (несколько сот об/мин). В связи с этим в электродрели устанавливают механический редуктор, снижающий скорость вращения вала и одновременно увеличивающий его крутящий момент в десятки и даже в сотни раз (особенно в дрелях-шуруповертах). Если же двигатель используется в инструментах для заточки (например, сверл) или резки каких-либо материалов (например, в циркулярной пиле), то есть на его валу установлен абразивный точильный или отрезной круг, то сверхвысокая скорость вращения двигателя на холостых оборотах (например, 30000 об/мин) может привести к разрушению таких кругов (они могут просто разлететься на куски, что уже травмоопасно). В связи с этим, при эксплуатации подобных кругов для них указывается максимальная скорость их вращения. Однако если снизить скорость вращения двигателя до приемлемого уровня путем подачи на двигатель пониженного напряжения, то одновременно снизится и крутящий момент. А поскольку тормозной момент круга часто на порядок больше аналогичного момента сверла, так как их диаметры могут отличаться на порядок, то при низкой скорости вращения и, соответственно, малом крутящем моменте при достаточном тормозном моменте такой круг может просто остановиться. В связи с этим в подобных устройствах, так же как и в электродрелях, может понадобиться установка механического редуктора.

Механический редуктор, устанавливаемый, например, в электродрели, как известно, представляет собой устройство, состоящее из нескольких стальных шестерен, укрепленных на осях с подшипниками. Поскольку редуктор имеет некоторые габариты и вес, естественно, габариты и вес таких дрелей несколько увеличены (до 2 кг и более), но при ручном сверлении отверстий это не представляет особой проблемы. Однако если для более прецизионных сверловочных работ используется стойка для дрели, то установка подобной дрели с редуктором в такую стойку уже представляет некоторую проблему. В основном это связано с относительно большими габаритами и весом подобных дрелей и, кроме того, их рукоятка существенно мешает работе. Здесь вне конкуренции более легкая (не более 1 кг) и компактная так называемая мини дрель (её ещё называют прямой шлифовальной машиной, гравером и т.п.). Такое устройство представляет собой просто коллекторный электродвигатель (постоянного или переменного тока) без редуктора (и без рукоятки), на валу которого укреплен патрон для зажатия сверл (или иных насадок, например, отрезных или точильных абразивных дисков). В стойке для дрели подобное устройство закрепляется специальным зажимом (хомутом).

В то же время, как уже упоминалось, сверхвысокие скорости вращения электродвигателей подобных устройств на холостом ходу и низкий крутящий момент на малых и средних скоростях при сверлении отверстий, при разрезке (циркулярная пила) или заточке (точило), не позволяют их использовать в таких режимах работы. Однако эту проблему можно решить более простым и эффективным электронным способом.

Этот способ заключается в стабилизации скорости вращения вала электродвигателя вне зависимости от тормозного момента, или, другими словами, при увеличении тормозного момента на двигатель подается бóльшая мощность, отчего соответственно увеличивается крутящий момент, и установленная скорость вращения вала остается прежней (или, по крайней мере, к ней стремится).

Электронный стабилизатор скорости вращения коллекторных электродвигателей представляет собой устройство, имеющее несложную электронную схему, основу работы которой составляют электрические эффекты, возникающие в электродвигателях при торможении их вала. Что это за эффекты?

Если, например, в электродвигателе постоянного тока попытаться затормозить вал, то возникнет так называемая противо-ЭДС – дополнительное напряжение определенной формы, которое можно использовать для увеличения мощности, подаваемой на двигатель. В работе автора [1] показано, что если питать подобный двигатель выпрямленным напряжением 12 – 18 В частотой 50 Гц (то есть, пульсирующим с частотой 100 Гц), и использовать для подачи на двигатель часть этого напряжения с помощью тиристора, на управляющий электрод (УЭ) которого подавать импульсы для его открытия в определенное время, зависящее от противо-ЭДС, то таким способом можно решить подобную задачу, или, другими словами, стабилизировать скорость вращения двигателя. В схеме [1] входное напряжение подается на двигатель через тиристор, а простейшая RC-цепочка подключена к аноду и катоду тиристора. Напряжение, снятое с конденсатора C, подается на базу npn-транзистора, коллектор которого подключен к аноду тиристора, а эмиттер – к УЭ тиристора. При торможении вала двигателя возникает противо-ЭДС, которая с помощью транзистора включает тиристор раньше, вследствие чего на двигатель подается бóльшая площадь полусинусоиды (выпрямленного напряжения), отчего крутящий момент увеличивается, и, таким образом, скорость вращения вала остается прежней, то есть той, которая изначально была установлена.

Но коллекторный двигатель переменного тока (его еще называют универсальным, поскольку он может работать и от напряжения постоянного тока), используемый в мини дрелях, работающих от сетевого напряжения

220 В, устроен иначе, чем двигатель постоянного тока. Основное отличие этих двигателей – устройство статора. Если в двигателях постоянного тока магнитное поле статора, как правило, постоянно, поскольку статор представляет собой постоянный магнит кольцевой формы, то в двигателях переменного тока статор (как и ротор) является электромагнитом. Часто в таких двигателях в качестве статора используются два электромагнита, обмотки которых подключены последовательно с обмотками ротора (с помощью щеток), или, другими словами, сетевое напряжение подается на одни концы обмоток, а вторые их концы подключены к щеткам (коллектору) ротора. Направление обмоток статора и ротора выбрано таким образом, что при любой полуволне переменного напряжения магнитное поле заставляет вращаться ротор в одну и ту же сторону. Кстати, если поменять направление обмоток статора, то вал будет вращаться в обратную сторону. Это свойство используется в дрелях и шуруповертах для так называемого реверса – переключения направления вращения в обратную сторону. В такой конфигурации двигателя при его торможении, к сожалению, противо-ЭДС не возникает (или возникает, но очень слабая). Поэтому все попытки автора применить к такому двигателю схему, описанную в [1], ни к чему не привели.

Читать еще:  Холодная обкатка двигателя делать или нет

К счастью, для стабилизации скорости вращения подобных двигателей, работающих от сетевого напряжения

220 В, в свое время немецкой компанией Telefunken (Temic Semiconductors) была разработана специализированная микросхема U2010B и ее несколько упрощенный вариант U2008B. Впоследствии эти микросхемы выпускались компанией Atmel, которая больше известна как разработчик микроконтроллеров. Микросхемы U2008B/U2010B используют иной эффект коллекторных двигателей переменного тока, возникающий при торможении их вала. Этот эффект состоит в том, что при торможении вала ток через двигатель увеличивается. Если этот ток пропустить через токоизмерительный резистор достаточно малого номинала (десятые доли Ома), измерить напряжение на этом резисторе и, в зависимости от этого напряжения, открывать симистор раньше или позже, то таким способом можно достаточно просто стабилизировать скорость вращения двигателя. Фактически на этих микросхемах организован хорошо известный из теории автоматического управления (ТАУ) так называемый ПИД-регулятор (Пропорционально-Интегрально-Дифференциальный регулятор) – устройство в цепи обратной связи, используемое в системах автоматического управления для поддержания заданного значения измеряемого параметра. Такой ПИД-регулятор обладает одним неприятным свойством (впрочем, присущим всем ПИД-регуляторам) – так называемым перерегулированием, проявляющимся в том, что при торможении вала двигателя его скорость может не только оставаться прежней (как на холостом ходу), но даже увеличиваться (и очень существенно). Кроме того, она может и осциллировать с небольшой частотой. Все зависит от соответствующей настройки. Сами микросхемы U2008B/U2010B достаточно распространены, недороги, и в Интернете можно найти массу схем стабилизаторов скорости вращения двигателей переменного тока на базе этих микросхем. Однако все подобные схемы в качестве исходных используют базовые схемы, приведенные в справочных листках на микросхемы U2008B/U2010B, и, кроме того, сконструированы (схемы) на устаревшей элементной базе. Здесь необходимо особо подчеркнуть, что сами по себе схемы хорошо известны, и главное заключается не в самих схемах, а в номиналах и типах компонентов в них входящих, а также в их настройке. В связи с изложенным автором разработаны конкретные устройства на базе этих схем, которые показали достаточно удовлетворительную работу. Описание таких устройств и их настройка с конкретными двигателями переменного тока и является предметом настоящей статьи.

Таким образом, дальнейшее изложение будет построено следующим образом. Вначале будут рассмотрены принципиальные схемы устройств – стабилизаторов скорости вращения электродвигателей на базе микросхем U2008B/U2010B, описан принцип их работы и настройка. Затем будут приведены разводка плат, их фотографии, а также фотографии самих устройств. Далее будут показаны примеры применения этих устройств с конкретными двигателями, а именно: с двигателем, установленным в стойку для дрели, и с двигателем, на базе которого сконструирована небольшая циркулярная пила и точильный станок (последние две опции объединены в одном общем устройстве).

Меньшая скорость, больший крутящий момент

Асинхронные двигатели всегда работают с некоторой скоростью, которая меньше частоты статора. Если нагрузка возрастает, то скорость падает, а частота скольжения увеличивается, порождая больший ток ротора, который, в свою очередь, создает больший крутящий момент.

Эти двигатели широко используются в промышленных и бытовых приборах, особенно, когда требуется фиксированная скорость. Важное достоинство асинхронных двигателей состоит в том, что их можно запускать непосредственным подключением к сети переменного тока. В отличие от этого, выходное напряжение синхронной машины в разомкнутом контуре перед подключением к сети должно быть тщательно согласовано по величине и по частоте. Большие синхронные машины обычно применяются для производства электроэнергии, где к общей электрической сети подключается несколько машин.

В приложениях с регулируемой скоростью выбор двигателя для приводной системы менее очевиден. Для асинхронных двигателей с инверторным приводом широко применяются методы управления скоростью в разомкнутом контуре (V/f). Также возможно автоматическое регулирование с использованием датчика скорости, позволяющее варьировать частоту скольжения двигателя для управления его моментом. Однако достижение высокой динамики регулирования асинхронного двигателя затруднено из-за невозможности измерения токов ротора и большой постоянной времени цепи ротора. С другой стороны, динамичное регулирование крутящего момента синхронного двигателя достаточно просто, поскольку известно угловое положение ротора.

Синхронные машины с постоянным магнитом (PMSM) на протяжении многих лет используются в промышленных серво приложениях. Благодаря ротору с постоянным магнитом, этот двигатель очень эффективен, поскольку позволяет получить более высокий постоянный крутящий момент, по сравнению с асинхронным двигателем с такими же габаритами. Однако требуется измерять угловое положение вала с помощью датчика положения, такого как датчик Холла или датчик углового положения. Ранее это требование, касающееся датчика углового положения ротора, ограничивало области применения двигателей только высокопроизводительными промышленными приводами, но благодаря развитию «бездатчиковых» алгоритмов управления в последние годы наблюдается рост использования этих двигателей в бытовых приборах.

НЕДОСТАТОЧНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
3. Вращающий момент отсутствует в некоторых положениях ротора

Эта неисправность характеризуется тем, что при включении электродвигателя в сеть ротор занимает устойчивое неподвижное положение. Возможны две причины этого явления: а) неблагоприятное соотношение между числами пазов статора и ротора для данного числа полюсов электродвигателя; б) задевание ротором статора вследствие одностороннего магнитного притяжения.
Первая причина вызывает, как правило, несколько устойчивых неподвижных положений ротора. Если установить ротор в другое положение и повторно включить электродвигатель в сеть, то в большинстве случаев происходит поворот ротора на небольшой угол до следующего устойчивого положения. Описанное явление наблюдается в электродвигателе с короткозамкнутой обмоткой ротора, если с целью получения другой скорости вращения произведена замена обмотки статора и не соблюдено благоприятное соотношение чисел пазов статора и ротора для необходимого числа полюсов. В новых электродвигателях этот недостаток не встречается, так как при изготовлении их подбирают необходимое число пазов статора и ротора или выполняют скос пазов таким образом, чтобы исключить местные силы притяжения между статором и ротором, вызывающие устойчивое неподвижное положение ротора. Устранение этой причины устойчивого неподвижного положения ротора является трудной и не всегда выполнимой задачей. В некоторых случаях удается восстановить удовлетворительные пусковые характеристики электродвигателя, если разрезать в нескольких местах короткозамыкающие кольца или же уменьшить сечение отдельных стержней беличьей клетки ротора. Для более подробных рекомендаций необходимо получить консультации специалиста по электрическим машинам.
Устойчивое неподвижное положение ротора вследствие одностороннего магнитного притяжения, как правило, вызывается нарушением равномерности зазора между статором и ротором (см. раздел 25).

Читать еще:  Фронтера спорт а какие двигатели подходят

4. Уменьшенный вращающий момент при низкой скорости вращения ротора

Эта неисправность чаще всего имеет место в асинхронных двигателях с короткозамкнутой обмоткой ротора. Устойчивая скорость вращения при пуске электродвигателя под нагрузкой получается в несколько раз меньше номинальной. В большинстве случаев она составляет 1/7 часть номинальной скорости вращения.
При пуске электродвигателя без нагрузки ротор обычно достигает номинальной скорости вращения и последующая нагрузка двигателя не осложняет его работы.
Указанные затруднения при пуске электродвигателя под нагрузкой обусловлены наличием тормозных моментов, вызванных высшими гармоническими магнитного потока в зазоре между статором и ротором. Кроме первой (основной) гармонической магнитного потока в зазоре имеются и его более высокие нечетные гармонические. В статоре трехфазной обмотки при симметричном трехфазном напряжении на зажимах электродвигателя третья и кратные трем гармонические (девятая, пятнадцатая и т. д.) отсутствуют. Из высших гармонических наибольшее влияние на работу электродвигателя оказывает пятая и седьмая. Пятая и первая гармонические вращаются в противоположные стороны, поэтому создаваемые ими электромагнитные моменты имеют противоположные направления. На рис. 5 электромагнитный момент первой гармонической показан линией 1 и пятой гармонической — линией 3. Седьмая гармоническая вращается в ту же сторону, что и первая гармоническая, но со скоростью в семь раз меньшей скорости вращения первой гармонической. Создаваемый ею электромагнитный момент показан линией 2.

Рис. 5. Механические характеристики для гармонических составляющих магнитного потока

Из приведенных механических характеристик для различных гармонических магнитного потока следует, что пятая гармоническая магнитного потока оказывает тормозное действие во всем диапазоне скоростей вращения ротора, а седьмая гармоническая увеличивает начальное значение пускового момента, но уменьшает вращающий момент электродвигателя в области скорости вращения ротора выше 1/7 номинальной. Эти тормозные моменты почти не влияют на величину максимального момента электродвигателя, так что нагрузка его при вращающемся роторе не нарушает нормальной работы.
Так же как и устойчивое неподвижное положение ротора, устойчивая низкая скорость вращения его обычно наблюдается после замены обмотки статора с целью получения другой скорости вращения. Иногда эта неисправность может быть устранена уменьшением шага обмотки статора. Шаг катушки обмотки в этом случае должен быть близким к 0,86 полюсного давления.
В электродвигателях с фазной обмоткой ротора в некоторых случаях наблюдается устойчивая скорость вращения ротора, равная половине номинальной. Эта неисправность вызывается появлением тормозного момента вследствие обрыва одной фазы ротора. Обрыв может быть в обмотке ротора, в проводе, соединяющем щетки с реостатом, и в реостате. Однако более вероятным является нарушение целости соединений отдельных элементов цепи ротора, поэтому прежде всего следует проверить все контакты, в том числе и скользящие, в электродвигателе и в реостате. Место обрыва цепи можно установить одним из описанных ранее способов.

5. Уменьшенный вращающий момент

Уменьшение вращающего момента может иметь место у исправного электродвигателя и в случае повреждения одной из фазных обмоток статора при их соединении треугольником. Причины уменьшения вращающего момента у исправного электродвигателя обычно связаны с пониженным напряжением сети и иногда с большим сопротивлением цепи ротора (при фазной обмотке). В этом случае значение тока в линейных проводах одинаково, а уровень шума пониженный. При пониженном напряжении и номинальной нагрузке электродвигателя наблюдается повышенное нагревание его обмотки.
Вращающий момент электродвигателя пропорционален магнитному потоку и току в обмотке ротора. Одновременно с уменьшением напряжения на зажимах электродвигателя уменьшается магнитный поток. Если скорость вращения ротора остается неизменной, то э. д.с. и ток в обмотке ротора также уменьшается. В этих условиях вращающий момент электродвигателя зависит от напряжения во второй степени. Механические характеристики асинхронного двигателя для двух значений напряжения показаны на рис. 6 (1-для номинального, 2-для уменьшенного в 1,73 раза).

Рис 6. Механические характеристики электродвигателя

Уменьшенное напряжение на обмотках электродвигателя может быть и при номинальном напряжении сети в случае ошибочного соединения фазных обмоток статора — звездой вместо треугольника. Например, если двигатель при соединении фазных обмоток треугольником предназначен для включения в сеть 220 В, то при соединении фазных обмоток звездой напряжение на зажимах электродвигателя должно быть 380 В и напряжение сети 220 В будет в 1,73 раза меньше необходимого. В рассмотренном примере максимальный и пусковой моменты электродвигателя уменьшаются в 3 раза и электродвигатель может работать только при значительно уменьшенной нагрузке, так как максимальный вращающий момент становится меньше номинального момента.
Обычно электродвигатель работает в таких условиях, когда нагрузка остается постоянной или мало изменяется, и тогда для создания номинального вращающего момента при пониженном напряжении на зажимах электродвигателя требуется больший ток ротора, увеличение которого происходит за счет уменьшения скорости вращения ротора. Это уменьшение скорости вызывается понижением напряжения сети и зависит от сопротивления цепи ротора. При малом сопротивлении (например, замкнутая накоротко фазная обмотка ротора) уменьшение скорости вращения ротора незначительно, а при большом сопротивлении (например, беличья клетка ротора электродвигателя небольшой мощности) становится очень заметным.

Увеличенному току в обмотке ротора соответствует увеличенный ток в обмотке статора. С увеличением тока происходит интенсивное преобразование электрической энергии в тепловую в обмотках и значительное повышение их температуры. Таким образом, повышенное нагревание обмоток и уменьшенная скорость вращения ротора при номинальной нагрузке являются косвенными признаками пониженного напряжения на зажимах электродвигателя.
Пониженное напряжение может быть следствием общей большой нагрузки электрической сети. Проверка напряжения производится непосредственным изменением его вольтметром на зажимах электродвигателя. Пределы допускаемого отклонения напряжения указаны в разделе 7.

Рис. 7. Расположение выводов фазных обмоток статора и перемычек для соединения: а — звездой, б — треугольником

Если обмотка статора имеет шесть выводных концов, то по внешнему виду соединений фазных обмоток можно определить, звездой или треугольником выполнено соединение. В коробке зажимов выводы обмотки статора располагаются в два ряда, в одном ряду концы обмотки, в другом — их начала (рис. 7). Начала и концы отдельных фазных обмоток смешены относительно друг друга. Для соединения фазных обмоток звездой все зажимы нижнего ряда объединяют перемычками, а зажимы верхнего ряда включают в сеть (рис. 7, а).При соединении треугольником объединяют перемычками попарно зажимы верхнего и нижнего рядов и к общим точкам фазных обмоток подводят провода сети (рис. 7, б).
В некоторых электродвигателях выводы выполнены свободными гибкими проводами, пропущенными через два или три отверстия корпуса. В одном из двух отверстий размещаются начала фазных обмоток, в другом — их концы.
Для соединения Звездой следует объединить выводы одного отверстия в общую точку, а для соединения треугольником необходимо установить принадлежность выводов отдельным фазным обмоткам и соединить попарно выводы из обоих отверстий. В каждом из трех отверстий размещаются начало и конец разных обмоток. Треугольник получается путем соединения попарно выводов каждого отверстия, а для соединения звездой необходимо установить принадлежность выводов отдельным фазным обмоткам и объединить в общую точку три вывода (по одному из каждого отверстия).

Читать еще:  Быстро растет температура двигателя калина

Для постоянной скорости вращения в устойчивой области механической характеристики (от нулевой нагрузки до максимального вращающего момента) при увеличенном активном сопротивлении обмотки ротора получается уменьшенный вращающий момент. Это объясняется тем, что в указанных условиях э.д.с. обмотки ротора остается постоянной и ток уменьшается. Если нагрузочный момент сохраняется постоянным, то при увеличении активного сопротивления цепи ротора должна уменьшаться скорость вращения ротора для сохранения тока неизменным в его обмотке.
Иногда эта закономерность используется для регулирования скорости вращения ротора с фазной обмоткой или для улучшения работы электропривода при кратковременных больших увеличениях нагрузки.
Если повышенное активное сопротивление цепи ротора не предусмотрено схемой электропривода, то вызываемое им уменьшение вращающего момента (или при постоянной нагрузке уменьшение скорости вращения ротора) снижает производительность приводимой электродвигателем машины.
Выявить причину уменьшения вращающего момента можно измерением сопротивления участка цепи ротора, состоящего из соединительных проводов между зажимами электродвигателя и реостатом и остающейся постоянно включенной частью реостата, или же измерением напряжения на этом участке роторной цепи. При измерении напряжения не требуется разъединять цепь ротора.
Для уменьшения сопротивления роторной цепи необходимо приблизить реостат к электродвигателю или увеличить сечение проводов между зажимами ротора и реостата.
Работа электродвигателя в случае обрыва в одной фазной обмотке статора при соединении треугольником сопровождается повышенным шумом и вибрацией. Величина тока в линейных проводах различна, ток в линейном проводе, присоединенном к неповрежденным обмоткам, значительно больше тока в других проводах. Так как энергия подводится только к двум фазным обмоткам, то при номинальной нагрузке электродвигателя ток в неповрежденных фазных обмотках будет больше номинального, что вызовет повышенное нагревание этих обмоток. Температура поврежденной фазной обмотки ниже температуры двух других обмоток, и это может быть использовано для ее выявления, так же как различие тока в линейных проводах. На рис 8, а показано включение электродвигателя в сеть при наличии обрыва в фазной обмотке С2-С5. В этом случае показания амперметров А2 и A3 будет в 1,73 раза меньше, амперметра А1.

Рис. 8. Нахождение обрыва фазной обмотки при помощи: а — ампер метра, б — мегомметра

Проверку обмотки статора можно легко выполнить, если к зажимам электродвигателя выведены шесть концов фазных обмоток. Тогда путем проверки сопротивления отдельных фазных обмоток одним из известных способов, например мегомметром (рис. 8, б) или омметром, можно выявить поврежденную фазную обмотку. При наличии однофазного напряжения 220 В можно воспользоваться вольтметром или лампой накаливания. Если соединения фазных обмоток выполнены внутри электродвигателя, то обрыв можно обнаружить путем измерения сопротивления между зажимами. Из трех измерений две величины сопротивления будут одинаковы, а третья — между зажимами с поврежденной фазной обмоткой — вдвое больше. Можно также поочередно подводить через амперметр однофазное пониженное напряжение к двум из трех зажимов обмотки статора. Ток между зажимами с поврежденной обмоткой будет вдвое меньше тока между другими зажимами.
Если выявлена поврежденная фазная обмотка, то дальнейшее нахождение места обрыва производится, как указано в разделе 2 (см. рис. 4).

Мощность или крутящий момент – что важнее?

Для решения этой дилеммы необходимо понять несколько фактов:

  • мощность имеет линейную зависимость от частоты оборотов коленвала: быстрее вращение – больше показатель;
  • мощность – производная КМ;
  • до определенного значения рост КМ зависим от числа оборотов: быстрее вращение – выше КМ. Но преодолев пиковое значение, он снижается.

Отсюда можно прийти к выводу, что крутящий момент – приоритетный параметр, характеризующий возможности мотора. В то же время, нельзя пренебрегать мощностью: это значит, что производители автомобилей должны настроить работу агрегата таким образом, чтобы соблюдался баланс этих величин.

Для чего нужна коробка передач?

Как становится ясно из написанного выше, двигатель дорожного автомобиля работает по-разному при разных оборотах. На «низах» потребляет мало топлива и плохо тянет, на «верхах» тянет хорошо, но и аппетитом обладает куда большим. Значит, нам нужно управлять оборотами мотора, чтобы получать от него нужную отдачу в зависимости от дорожной ситуации. Как это сделать? Очень просто: переключать передачи. Именно для этого в любой машине есть коробка передач: для регулировки оборотов двигателя, и ни для чего больше!

Сами посудите, в большинстве современных машин, кроме малолитражек, II передача обеспечивает разгон до 90 км/ч. А что такое 90 км/ч? Это средняя скорость движения на скоростных трассах. Да, есть любители погонять по 140-150 км/ч, но их меньше, и с такими скоростями может справиться уже III передача. Однако те же современные коробки делаются пяти-, шести- а то и семиступенчатыми. Вопрос: зачем нужны IV, V и VI передачи, если можно управиться первыми тремя? Как раз для того, чтобы ехать с теми же скоростями, но при более низких оборотах двигателя и с большей экономичностью. А зачем на II передаче разгоняться до 90 км/ч, если можно обойтись экономичной VI передачей? Как раз для работы мотора на высоких обороах и возможности интенсивного ускорения.

Вот и вся наука! Именно поэтому правильно пользоваться тахометром при выборе передачи, а не чем-то еще. Потому что переключаем передачи мы именно для изменения оборотов двигателя, чтобы на любой скорости удерживать обороты двигателя в экономичной зоне и иметь при этом достаточный крутящий момент и тягу.

Мощность дизельного двигателя

Развиваемая двигателем мощность Р (ра­бота, произведенная за определенное вре­мя) увеличивается с ростом крутящего момента М и частоты п вращения колен­чатого вала:

На рис. 1а показано сравнение дизе­лей выпуска 1968 и 1998 годов с типичном зависимостью мощности от частоты вра­щения коленчатого вала. Мощность дви­гателя возрастает с увеличением частоты вращения до тех пор, пока не достигнет номинальной величины Рном при номи­нальной частоте nном. Характеристики мощности и крутящего момента двигате­ля внутреннего сгорания обуславливают необходимые в эксплуатации параметры коробки передач. Из-за более низких номинальных частот вращения коленча­того вала дизели (без наддува) имеют более низкую ли­тровую мощность, чем бензиновые двигатели. Современные дизели для легковых автомобилей под­держивают номинальную частоту враще­ния коленчатого вала в диапазоне 3500-5000 мин -1 .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector