Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Объясните устройство асинхронного двигателя и назначение основных узлов

Объясните устройство асинхронного двигателя и назначение основных узлов

Асинхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора. В основном они применяются в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую.

Неподвижная часть машины называется статор, подвижная – ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.

Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами c1,c2,c3, концы – c4,c5,c6.

Начала и концы фаз выведены на, закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2.б) или треугольник (рис. 2.2.в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля

Сердечник ротора (рис. 2.3.б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).


Рис. 2.3

Короткозамкнутая обмотка (рис. 2.3) ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 2.3.а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. На рис. 2.4 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – ротор, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. На рис.

На рис. 2.6 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.

Основные узлы электрических машин

Классификация электрических машин

Электрические машины постоянного тока

По выполняемым функциям электрические машины (ЭМ) можно разделить на машины общего и специального назначения (рис. 2.1).

В свою очередь, ЭМ общего назначения можно классифицировать следующим образом (рис. 2.2).

Промышленность выпускает ЭМ различной мощности и на разные напряжения. Условно по мощности их можно разделить на следующие группы:

– микромашины (мощность P от долей ватта до 500 Вт);

– машины малой мощности (Р= 0,510 кВт);

– машины средней мощности (Р=101000 кВт);

– машины большой мощности (P свыше 1000 кВт).

Напряжение питания ЭМ изменяется от 612 В у машин постоянного тока до 30 кВ в машинах радиотехнических устройств.

Номинальная частота вращения электрических машин изменяется в пределах от нескольких оборотов в минуту до 30000 об/мин. Известно, что

, (2.1)

где M — вращающий момент на валу машины; w — угловая скорость вала.

Поэтому увеличение угловой скорости w при Р = const позволяет уменьшить вращающий момент М и получить ЭМ с меньшей массой и габаритами.

Электрические машины переменного тока по сравнению с ЭМ постоянного тока являются менее скоростными при частоте питающей сети 50 Гц, так как частота вращения двигателя не может превышать 3000 об/мин.

Конструктивно ЭМ содержат следующие основные узлы:

– неподвижный узел – статор;

– вращающийся узел – ротор (якорь);

– в машинах постоянного тока – щеточно-коллекторный узел, который в генераторах служит для выпрямления переменного напряжения, наводимого в секциях обмотки якоря.

Читать еще:  Что такое чипование двигателя автомобиля

На статоре машины постоянного тока (МПТ) всегда имеются явно выраженные полюса в отличие от машин переменного тока, где полюса выражены неявно. Статор и ротор являются элементами магнитопровода, по которым замыкается магнитный поток.

Конструктивно статор представляет собой металлический корпус цилиндрической формы, на внутренней поверхности которого крепятся магнитные полюса и другие детали. На магнитных полюсах МПТ помещается обмотка возбуждения(ОВ), секции которой располагаются таким образом, чтобы магнитные полюса чередовались (N–S–N–S…N–S).

Якорь набирают в виде пакета цилиндрических по форме листов электротехнической стали, имеющих на внешней поверхности пазы для обмотки. Пакет якоря стягивают изолированными от листов болтами и закрепляют на стальном валу, который вращается, опираясь на шарикоподшипники переднего и заднего щитов машины.

Коллектор представляет собой набор медных, изолированных друг от друга и вала машины пластин, набранных в виде боковой поверхности цилиндра. Коллектор крепится вместе с якорем на валу. По касательной к его боковой поверхности скользят неподвижные щетки(графитовые или медно-графитовые).

ЭМ постоянного тока делятся на две основные группы:

электрические генераторы — преобразуют механическую энергию в электрическую;

электрические двигатели — преобразуют электрическую энергию в механическую.

МПТ обладает свойством обратимости, т.е. без изменения конструкции она может работать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя.

Устройство автомобиля, основные узлы

Основным типом является автомобиль с несущим кузовом и двигателем внутреннего сгорания, поэтому его и рассмотрим более подробно.

Автомобильный кузов

Основа конструкции любого авто, что определяет его форму, размер, потенциальные скоростные характеристики – кузов. Он нумеруется на заводе при изготовлении, этот номер в определенном месте наносится на кузов методом теснения. Номер кузова, как и заводской номер автомобиля, являются основными в сопроводительных документах на автомобиль, а так же вносятся в регистрационный документ при регистрации в органах ГАИ.

Кузов изготавливается из специальных сортов листовой стали. Он должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, чтобы не потерять форму при воздействии довольно значительных механических воздействий. В необходимых местах кузов имеет элементы усиления конструкции из более толстого металла.

Кроме того, металл кузова должен быть достаточно устойчивым против коррозии. На заводе кузов проходит специальную химическую обработку против следов коррозии. После этого он грунтуется специальной грунтовкой и красится высокопрочной автоэмалью. От качества выполнения этих работ, а также надлежащего ухода зависит срок службы кузова, а, следовательно, и всего автомобиля. К элементам кузова относятся двери, крышка моторного отделения и крышка багажника, а еще — остекление автомобиля.

Двигатель

Двигатель служит для превращения внутренней энергии топлива в механическую энергетическую силу, двигающую автомобиль.

Двигатель укрепляется на кузове автомобиля в моторном отсеке с помощью эластичных элементов (чаще всего резиновых подушек), которые уменьшают передачу вибрации от работающего двигателя на кузов автомобиля. Остановимся на основных технических характеристиках двигателя.

Мощность – это работа, выполняемая в единицу времени. Измеряется чаще всего в лошадиных силах. При работе меняется от нуля, когда автомобиль стоит на месте с работающим двигателем, до номинальной, через множество промежуточных значений. Они необходимых для движения в заданных условиях и с необходимой скоростью.

Номинальная мощность – это максимальная мощность двигателя при полной подаче топлива. При этом двигатель развивает определенные обороты и крутящий момент. При увеличении нагрузки обороты двигателя падают, при уменьшении – увеличиваются. Отсюда золотое правило – не газуйте без движения автомобиля. Потому что при сильной подаче топлива и отсутствии нагрузки двигатель разовьет очень высокие обороты, превышающие предел прочности деталей двигателя и двигатель разрушится. Помимо таких технических характеристик, как номинальная мощность, номинальные обороты и номинальный крутящий момент существует понятие удельного расхода топлива. Измеряется в литрах на сто км пути. Располагаться двигатель может как в передней части кузова автомобиля, так и в задней. Это уж как сконструировали кузов.

Трансмиссия

Является посредником между крутящим моментом, возникающем в двигателе и передачей его на ведущую пару колес, а может и на все четыре колеса, когда они являются ведущими.

Читать еще:  Двигатель hino j07c характеристики

Двигатели внутреннего сгорания имеют одну особенность. Выполнять свою функцию они могут в определенном диапазоне оборотов, от минимальных, когда он вот-вот заглохнет, до максимальных, когда появляется угроза выхода его со строя. Но автомобиль испытывает очень разные нагрузки. При троганьи с места, при езде в тяжелых условиях или с малой скоростью, если на прямую соединить двигатель с ведущими колесами, двигатель должен будет работать на очень малых оборотах, когда он может заглохнуть от перегрузки.

Для уменьшения оборотов, передаваемых на ведущие колеса, а, следовательно, и увеличения передаваемого крутящего момента, служат коробка перемены передач и главная передача. Передаточное отношение главной передачи рассчитывается исходя из того, чтобы двигатель в каких-то средних условиях движения обеспечивал работу автомобиля. Но как мы уже говорили, условия работы очень сильно меняются. Поэтому подобрать передаточное отношение главной передачи для всех условий невозможно.

Для изменения передаточного отношения от двигателя на колёса служит коробка перемены передач. С ее помощью можно переключать передачи с низших на высшие и наоборот, а также двигаться задним ходом. Выбирая передачу, обеспечиваем или наилучшие мощностные показатели двигателя или наиболее экономичные. КПП могут быть механические, если выбор необходимой передачи водитель осуществляет вручную, или автоматы, когда автомобиль сам выбирает наиболее приемлемую передачу. Для временного отключения двигателя от трансмиссии при трогании, остановке, переключении передач, служит сцепление.

Если автомобиль полноприводный, то присутствует раздаточная коробка, которая распределяет крутящий момент между передними и задними ведущими колесами.

Ходовая часть

ХЧ – это, собственно говоря, колеса автомобиля, элементы подвески колес и рулевое управление.

Дорога никогда не бывает абсолютно ровной. Поэтому колеса крепятся к кузову с помощью упругих элементов – рессор или пружин, которые смягчают удары на кузов при неровностях на дороге.

Колебания, возникающие в этих элементах, гасят амортизаторы. Устойчивость колес относительно кузова обеспечивает специальная система рычагов-стабилизаторов. Задачей рулевого управления в автомобиле становится изменение траектории движения авто на дороге. Состоит из рулевого колеса, рулевой колонки и системы рулевых тяг. Тяги и поворачиваю управляемые колеса при вращении рулевого колеса.

Электрооборудование

Приборы электрооборудования служат для выработки электроэнергии, ее передачи потребителям, а также сами потребители электроэнергии. Одни приборы необходимы для работы двигателя.

Другие – для освещения, третьи – для питания различных устройств. Напряжение питания автомобиля в подавляющем большинстве автомобилей равно 12 вольт.

Дополнительные устройства

Различных дополнительных устройств в автомобиле может быть множество, в зависимости от класса и комплектации. Но обязательно во всех автомобилях установлены приборы освещения, звуковой сигнал, отопление и вентиляция кузова, стеклоочиститель, а также контрольные приборы. Такие же устройства, как автомагнитола, кондиционер, электроподъемники дверных стекол, электронный замок с сигнализацией и т.д. – это уже на вкус владельца автомобиля. Подробнее на устройстве узлов и агрегатов автомобиля остановимся в следующей статье.

Основные детали остова двигателя

Остов двигателя образуют его неподвижные детали, внутри которых размещается кривошипно-шатунный механизм. К остову также крепятся все агрегаты вспомогательных систем. Остов двигателя состоит из фундаментной рамы, картера или станины, цилиндров и их головок. Все части жестко соединены между собой и составляют единую систему. Детали остова воспринимают усилия от давления газов в цилиндрах и сил инерции кривошипно-шатунного механизма.

Остов – это основа конструкции дизеля, состоящая из неподвижных элементов. Эти элементы жестко связаны между собой в единую систему, нагруженную узлами давления газов и силами инерции движущихся частей. Конструкция остова обеспечивает жесткость дизеля, удобство разборки, сборки и осмотра деталей кривошипно-шатунного механизма и вкладышей, а также весовые и габаритные требования к дизелю. Достаточная жесткость основа – основное условие надежной и долговечной работы дизеля.

В ДВС топливо сгорает непосредственно в цилиндре. В ре­зультате сгорания образуются газообразные продукты, имеющие высокие давления [обычно 50—85 кгс/см 2 (5,0—8,5 М.Па), в от­дельных случаях до 140 кгс/см (14 МПа)] и температуру (1800— 2000 К).

Читать еще:  Электронный датчик температуры двигателя газ

Тепловая энергия газов превращается в механическую работу. Давление газов передается на поршень. Возвратно-поступатель­ное движение поршня при помощи кривошипно-шатунного меха­низма превращается во вращательное движение коленчатого ва­ла двигателя,

Для непрерывной работы двигателя необходимо вводить в ци­линдр воздух и сжимать его, впрыскивать топливо и обеспечи­вать его воспламенение и сгорание, создавать условия для рас­ширения продуктов сгорания и выпуска отработавших газов из цилиндра. Комплекс последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом рабочем цилиндре и обеспечивающих работу двигателя, называется рабочим циклом.

В двухтактных двигателях «рабочий цикл» осуществляется за два хода поршня, в четырехтактных — за четыре.

Двигатель внутреннего сгорания — сложный агрегат, состо­ящий из остова, отдельных механизмов и систем. В свою очередь остов, механизмы и системы могут быть разделены на отдельные группы или узлы, представляющие самостоятельные сборочные единицы.

Остов двигателя состоит из фундаментной, рамы, станины, ци­линдров и крышек цилиндров. Он вместе с поршнем образует полость, в которой осуществляется рабочий цикл двигателя.

Механизм движения воспри­нимает давление газа, преобразует поступательное движение во вращательное, передает рабочее усилие коленчатому валу, свя­занному с гребным винтом или другим потребителем мощности. Состоит из поршневой группы, куда входят поршень, поршневые кольца и поршневой палец, и кривошипно-шатунного механизма (КШМ) — коленчатый вал, шатунная группа, крейцкопфный узел.

Схема четырех­тактного двигателя (ос­новные узлы, детали и механизмы)

Механизм газораспределения служит, для впуска воздуха в цилиндры и выпуска отработавших газов. У четырех­тактных двигателей он состоит из впускных и выпускных клапаиов, установленных в крышке цилиндра, н механизма, управляющего их открыти­ем и закрытием. В двухтактных двига­телях воздух поступает в цилиндр через продувочные окна в рабочей втулке ци­линдра; открытием и закрытием окон управляет поршень двигателя; выхлопные газы могут уходить через выпускные ок­на во втулке или через клапаны в крыш­ке цилиндра.

Механизм движения состоит из поршня. 14, который с помо­щью поршневого пальца 13 соединяется с шатуном 12; нижняя головка 10 ша­туна соединяется с шейкой кривошипа коленчатого вала 11.

Остов двигателя состоит из фунда­ментной рамы 9, на которой лежит ко­ленчатый вал, станины 8, образующей вместе с рамой закрытое пространст­во — картер, цилиндров, состоящих из рубашек 5 и втулок 6 и цилиндровых крышек 16. Для отвода тепла цилиндры и крышки имеют полости охлаждения 15.

Механизм газораспределения состо­ит из впускных 2 и выпускных 17 кла­панов и клапанного привода, управляющего их открытием и закрытием и состоящего из распределительного вала 7 с кулачны­ми шайбами, штанг 4 и клапанных рычагов 3. Распределительный вал приводится во вращение от коленчатого вала с помощью зуб­чатой передачи. Форсунка 1, расположен в центре цилиндровой крышки, служит для впрыска топлива

Системы двигателя обеспечивают осуществление рабочих процессов, происходящих в цилиндрах двигателя, продолжительную и надежную работу, а также возможность пуска и реверса

Система газообмена и наддува служит для по­дачи воздуха в цилиндры, состоит из продувочных или наддувоч­ных агрегатов (приводимых в действие от самого двигатеТя или от газовой турбины, работающей на отработавших газах двига­теля) и системы трубопроводов о г наддувочного агрегата к орга­нам газораспределения. к

Топливоподающая система служит для подачи топ­лива в цилиндры. .

Она состоит из форсунок (установленных в крышках цилинд­ров), через которые впрыскивается топливо, топливных насосов подающих топливо к форсункам, фильтров и трубопроводов.

Система- охлаждения двигателя служит длй отйода тепла от рабочих втулок, крышек цилиндров, поршней, состоит из насосов, фильтров, теплообменников и трубопроводов, подво­дящих воду в полости охлаждения цилиндров, крышек, пор­шней.

Система смазки служит для подачи масла к трущимся деталям двигателя, состоит из насосов, фильтров, теплообменни­ков, трубопроводов.

Система управления служит для запуска двигателя, установления заданного режима работы и изменения направле­ния вращения коленчатого вала.

Системы регулирования служат для поддержания за­данных параметров работы двигателя в пределах установленного режима, к которым относятся: частота вращения вала, температу­ры и давления в системах охлаждения, смазки, топливоподачи.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector