Электротехника и электрооборудование

                                  Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: ТиТТМО

Тема: Электротехника и электрооборудование

              Вариант 16

 

 

 

 

Студент  3 курса, гр. 33-1  __________  «__»____ 20__ г.           Баранов М И                           подпись

инициалы, фамилия

Преподаватель ____________________  «__»____ 20__ г.

Умнов ИП                  подпись

инициалы, фамилия

 

 

                                 Красноярск 2014

 

1. Определение мощности стартера. Выбор типа стартера

 

1. Установлено, что для дизельных двигателей при числе цилиндров от 4 до 8 минимальная пусковая частота nпус соответственно составляет от 250 об/мин до 200 об/мин.

 

Для дизельных двигателей при числе цилиндров от 4 до 8 минимальная пусковая частота соответственно составляет от 250 об/мин до 200 об/мин. (метод.указ)

Для получения минимальной пусковой частоты вращения коленчатого вала стартер должен преодолевать момент сопротивления проворачиванию вала двигателя, Н·м:

Величины составляющих момента проворачиванию коленчатого вала зависят от множества факторов, поэтому аналитическое их определение затруднительно. С достаточной точностью суммарный момент сопротивления проворачиванию вала двигателя в зимних условиях определяют по эмпирическому выражению, Н·м:

,

где: Vл – величина в Н·м, численно равная литражу двигателя в дм3;

 А – опытный коэффициент, величину его выбирают:

для дизельных двигателей грузовых автомобилей        А = 70 (метод.указан);

Мдв =70∙12 = 840 н∙м

 

2. Находим мощность стартера, необходимую для проворачивания вала двигателя, кВт:

,

где: η - КПД зубчатой передачи от шестерни стартера к венцу маховика; его величина η = 0,8.

 

= 22

 

Пользуясь техническими характеристиками выпускаемых стартеров, приведенных в таблице 2 (метод.указ), подбираем по требуемой мощности тип стартера.

25.3708 «МАЗ» «КРАЗ» - 8 квт.

3.  Определяем передаточное число от стартера к коленчатому валу:

,

где: nст – частота вращения, при которой стартер развивает требуемую мощность (номинальная частота), об/мин. (табл. 2 метод.указ)

 

= 9

       4.  Подсчитываем крутящий момент стартера:

 

 

2. Определение емкости аккумуляторной батареи 
Выбор типа аккумуляторной батареи

 

Определяем необходимую емкость аккумуляторной батареи в А·ч для стартеров мощностью свыше 7 кВт,  по эмпирической формуле, А·ч (метод. указ):

,

где: Uг – номинальное напряжение генератора, В. (по условиям задачи 28 в.)

 

 

Пользуясь данными о выпускаемых аккумуляторных батареях, по таблице 3 (метод.указ) подбираем по требуемой емкости тип батареи. При этом выбираем батарею, имеющую несколько большую емкость по сравнению с расчетной.

Т.к по условию задания номинальное напряжение бортовой сети равно 24 в. Выбираем два аккамулятора 6ст 90 суммарной емкостью 180 А∙ч.

 

3. Подбор потребителей электроэнергии на автомобиле

 

Для определения требуемой мощности генератора сначала подсчитываем количество потребляемой электроэнергии при движении автомобиля по шоссе в темное время суток зимой, т.е. когда включается наибольшее количество потребителей тока.

Подбираем потребители тока и приводим их в виде таблицы , где указываем также относительную продолжительность работы каждого из потребителей.

1. Подсчитываем величину тока каждого потребителя, А:

,

где: Uн – номинальное напряжение бортовой сети автомобиля, В. Результат заносим в таблицу.

2. По данным таблицы 1 определяем расчетный ток нагрузки от потребителей для режима движения по шоссе ночью зимой, А:

 

,

где: Кш i – коэффициент, учитывающий время работы i-го потребителя при движении автомобиля по шоссе ночью зимой.

 

Iш = 10,84 А.

 

Потребители тока

Табл. 1

№	Наименование	Мощность Pi, Вт	Ток I, A	Kш шоссе	Кг город
1	Лампы дальнего света фар	100	4	1,0	0,05
2	Лампы ближнего света фар	80	3	0,05	1,15
3	Лампы подфарников	20	0,8	1,0	1,0
4	Лампы габаритных фонарей	25	1	1,0	1,0
5	Лампы освещения номерных знаков	20	0,8	1,0	1,0
б	Лампы фонарей стоп-сигнала	40	1,7	0,10	0,15
7	Лампы указателей поворотов	40	1,7	0,05	0,10
8	Лампы освещения приборов	15	0,6	1,0	1,0
9	Приборы	20	0,8	1,0	1,0
10	Система зажигания	20	0,8	1,0	1,0
11	Электродвигатель отопителя	60	2,5	0,4	0,4
12	Электродвигатель стеклоочистителя	60	2,5	0,25	0,25

 

3. Средняя расчетная мощность всех потребителей, Вт:

,

где: Uг – напряжение генератора, В.

 

Рр = 10,84∙28 = 303,5 Вт

 

4.Находим мощность, необходимую для подзаряда аккумуляторной батареи, Вт:

,

где: Iз – зарядный ток, определяемый по характеристике заряда батареи, А; ;

  – номинальная емкость АКБ, А∙ч;

 τз – отношение времени заряда батареи к времени движения автомобиля; составляет 0,8 (метод.указ)

Рз = 0,1∙180∙28∙0,8=403,2 Вт.

4 Определение мощности генератора 
Выбор генератора

 

Генератор подбирается в зависимости от мощности и количества потребителей электроэнергии.

Необходимая мощность генератора, Вт:

.

 

Рг= 303,5+403,2= 706,7 Вт.

 

Найденное значение мощности проверяют по величине тока генератора, обеспечивающего при езде ночью зимой нулевой баланс электроэнергии, т.е. такой, при котором степень заряженности батареи сохраняется неизменной. Этот ток составляет, А:

 

для грузовых автомобилей .

 

Iг = 1,25∙10,84 =13,55 А.

По полученным значениям мощности Рг и тока Iг предварительно выбираем конкретный тип генератора по таблице 5. (метод.указ)

Выбираем генератор с максимально приближенными значениями  Г-273 «КАМАЗ-5320» «МАЗ-5335»

 

 Проверяем расчетом баланса электроэнергии соответствие выбранного генератора условиям движения по городу ночью зимой. Расчетный ток нагрузки при движении по городу ночью зимой, А:

.

Iгор = 11,5 А.

 

Выбранный генератор соответствует по своим характеристикам требуемым параметрам.

 

 

5 Расчет основных характеристик системы зажигания

 

В задании рассчитывается и строится характеристика системы зажигания: зависимость тока размыкания первичной цепи Iр и максимального вторичного напряжения U2m от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Оценивается достаточность вторичного напряжения во всем диапазоне частот вращения. Для данного задания принимается карбюраторный двигатель, все остальные исходные данные берутся по варианту.

1. Определяем время замкнутого состояния контактов для всего диапазона частот вращения двигателя.

Для этого следует определить угол полного цикла "замыкание-размыкание" контактов, град:

,

 

αз+αр = = 45°

где:

αз – угол замкнутого состояния контактов прерывателя, град;

αр – угол разомкнутого состояния контактов прерывателя, град;

i – количество кулачков вала прерывателя, равное числу цилиндров двигателя.

Величину угла замкнутого состояния контактов αз выбираем из диапазона 60 % от угла полного цикла(метод.указ):

.

αз = 0,6∙45 = 27°

При известной частоте вращения коленчатого вала двигателя n об/мин или об/сек частота вращения кулачкового вала равна об/сек, а время одного оборота составляет - сек. Тогда:

время замкнутого состояния контактов составит:

.

Расчёт времени замкнутого состояния ведут для всего диапазона частот вращения коленчатого вала двигателя от nmin до nmaх. Весь диапазон частот вращения коленчатого вала двигателя делим на 8 равных участков с интервалом 500.

Определяется время замкнутого состояния контактов для каждой из частот вращения и вносим в таблицу 2.

 

Табл. 2

n,об/мин	800об/м n-min	1300 об/мин	1800 об/мин	2300 об/мин	2800 об/мин	3300 об/мин	3800 об/мин	4300 об/мин n-max
t3 сек.	0,011	0,007	0,005	0,004	0,003	0,003	0,002	0,002
R1, Ом	3
Ip,A	3,007	7,6	7,06	6,56	5,79	5,79	4,61	4,61
U2m, kв	15,01	38,15	35,44	32,93	29,07	29,07	23,14	23,14
к3	1,32	3,18	2,95	2,89	2,94	2,94	2,14	2,16

 

 

Подсчитываем общее сопротивление первичной цепи, Ом:

,

где:

Rд – добавочное сопротивление, принимаем равным нулю;

Rк – сопротивление первичной цепи без добавочного сопротивления. У существующих систем зажигания оно составляет 2,8-3,2 Ом. Принимаем 3  Ом.

В таблицу записываются результаты расчетов.

Определяем и заносим в табл. для каждой частоты вращения величину сила тока размыкания, А:

,

где:

Uб – номинальное напряжение аккумуляторной батареи, В.

е = 2,73 – основание натурального логарифма;

L1 – индуктивность первичной обмотки катушки зажигания, Гн. У выпускаемых катушек L1 составляет 0,007 Гн.

Подсчитываем для каждой частоты вращения вторичное максимальное напряжение, В:

,

где:

η – коэффициент, учитывающий тепловые потери, η =0,6; (метод.указ)

C1 – емкость первичной цепи, мФ, ее берем равной емкости конденсатора 0,35 мФ; (метод.указ)

С2 – емкость вторичной цепи; она незначительна, поэтому здесь ею можно пренебречь, приняв С2 = 0;

W1 – число витков первичной обмотки катушки зажигания, у выпускаемых катушек W1 = 300 витков; (метод.указ)

W2 – число витков вторичной обмотки; подсчитывается по коэффициенту трансформации:

,

W2 = 60∙ 300 = 18000

у существующих катушек коэффициент трансформации составляет 55-95. Принимаем Ктр=60

По полученным в таблице 2 данным строим график зависимости первичного тока от частоты вращения коленчатого вала двигателя, а также график зависимости вторичного напряжения от частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Наносим на график зависимости вторичного напряжения от частоты вращения коленчатого вала двигателя линию, изображающую в масштабе величину напряжения пробоя искрового промежутка свечи Uпр.

Величина пробивного напряжения принимается по данным табл. 3.

Таблица 3 – Величина пробивного напряжения.

, об/мин	800	1300	1800	2300	2800	3300	3800	4300	4800	5300	5800
, кВ	11,4	12	12	11,4	11,2	11,1	10,8	10,7	10,2	9,9	9

Оценивается достаточность вторичного напряжения во всем диапазоне частот вращения. Для этой оценки сравнивают с напряжением пробоя искрового промежутка свечей зажигания величину расчетного вторичного напряжения. Рассчитывается коэффициент запаса по вторичному напряжению