Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров

Правильность подбора электродвигателя, учитывающая специфику приводного механизма, условия работы и окружающей среды, определяет длительность безаварийной работы и надежность системы «двигатель – нагрузка».

Далее приведены рекомендации по выбору электродвигателя (последовательность, в которой они представлены, не является обязательной).

На первом этапе необходимо определиться с типом электрического двигателя. Ниже даны краткое описание, преимущества и недостатки, сферы предпочтительного применения основных типов двигателей.

Типы электрических двигателей

1. Двигатели постоянного тока

Основным преимуществом данных двигателей, которое определяло повсеместное их использование на этапе развития электрических приводов, является легкость плавного регулирования скорости в широких пределах. Поэтому с развитием полупроводниковой промышленности и появлением относительно недорогих преобразователей частоты процент их использования постоянно уменьшается. Там, где это возможно двигатели постоянного тока заменяются приводами на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Основные недостатки двигателя постоянного тока (невысокая надежность, сложность обслуживания и эксплуатации) обусловлены наличием коллекторного узла. Кроме того, для питания двигателя необходим источник постоянного тока или тиристорный преобразователь переменного напряжения в постоянное. При всех своих недостатках двигатели постоянного тока обладают высоким пусковым моментом и большой перегрузочной способностью. Что определило их использование в металлургической промышленности, станкостроении и на электротранспорте.

2. Синхронные двигатели

Основным преимуществом данных двигателей является то, что они могут работать с коэффициентом мощности cosφ=1, а в режиме перевозбуждения даже отдавать реактивную мощность в сеть, что благоприятно сказывается на характеристиках сети: увеличивается ее коэффициент мощности, уменьшаются потери и падение напряжения. Кроме того, синхронные двигатели устойчивы к колебаниям сети. Максимальный момент синхронного двигателя пропорционален напряжению, при этом момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Следовательно, при снижении напряжения синхронный двигатель сохраняет большую перегрузочную способность, а возможность форсировки возбуждения увеличивает надежность их работы при аварийных понижениях напряжения. Больший воздушный зазор по сравнению с асинхронным двигателем и применение постоянных магнитов делает КПД синхронных двигателей выше. Их особенностью также является постоянство скорости вращения при изменении момента нагрузки на валу.

При всех достоинствах синхронного двигателя основными недостатками, ограничивающими их применение являются сложность конструкции, наличие возбудителя, высокая цена, сложность пуска. Поэтому синхронные двигатели преимущественно используются при мощностях свыше 100 кВт.

Основное применение – насосы, компрессоры, вентиляторы, двигатель-генераторные установки.

3. Асинхронные двигатели

По конструктивному принципу асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. При этом большинство используемых электродвигателей являются асинхронными с короткозамкнутым ротором. Столь широкое применение обусловлено простотой их конструкции, обслуживания и эксплуатации, высокой надежностью, относительно низкой стоимостью. Недостатками таких двигателей являются большой пусковой ток, относительно малый пусковой момент, чувствительность к изменениям параметров сети, а для плавного регулирования скорости необходим преобразователь частоты. Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия, так как большие пусковые токи при малой мощности системы создают большие понижения напряжения.

Использование асинхронных двигателей с фазным ротором помогает снизить пусковой ток и существенно увеличить пусковой момент, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов. Однако, ввиду усложнения их конструкции, и как следствие, увеличения стоимости их применение ограничено. Основное применение – приводы механизмов с особо тяжелыми условиями пуска. Для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть использовано устройство плавного пуска или преобразователь частоты.

В системах, где необходимо ступенчатое изменение скорости (например, лифты) используют многоскоростные асинхронные двигатели. В механизмах, требующих остановки за определенное время и фиксации вала при исчезновении напряжения питания, применяются асинхронные двигатели с электромагнитным тормозом (металлообрабатывающие станки, лебедки). Существуют также асинхронные двигатели с повышенным скольжением, которые предназначены для работы в повторно-кратковременных режимах, а также режимах с пульсирующей нагрузкой.

После того, как определен тип электродвигателя, полностью учитывающий специфику рабочего механизма и условия работы, необходимо определиться с рабочими параметрами двигателя: мощностью, номинальным и пусковым моментами, номинальными напряжением и током, режимом работы, коэффициентом мощности, классом энергоэффективности.

Мощность и моменты

В общем случае для квалифицированного подбора электродвигателя должна быть известна нагрузочная диаграмма механизма. Однако, в случае постоянной или слабо меняющейся нагрузки без регулирования скорости достаточно рассчитать требуемую мощность по теоретическим или эмпирическим формулам, зная рабочие параметры нагрузки. Ниже приведены формулы для расчета мощности двигателя P₂ [кВт] некоторых механизмов.

1. Вентилятор

где Q [м³/с] – производительность вентилятора,

Н [Па] – давление на выходе вентилятора,

η_вент, η_пер – КПД вентилятора и передаточного механизма соответственно,

k_з – коэффициент запаса.

2. Насос

где Q [м³/с] – производительность насоса,

g=9,8 м/с² – ускорение свободного падения,

H [м] – расчетная высота подъема,

ρ [кг/м³] – плотность перекачиваемой жидкости,

η_нас, η_пер – КПД насоса и передаточного механизма соответственно,

k_з – коэффициент запаса.

3. Поршневой компрессор

где Q [м³/с] – производительность компрессора,

А [Дж/м³] – работа изотермического и адиабатического сжатия атмосферного воздуха объемом 1 м³ давлением 1,1·10⁵ Па до требуемого давления,

η_компр, η_пер – КПД компрессора и передаточного механизма соответственно,

k_з – коэффициент запаса.

Кроме того, необходимо сопоставить пусковой момент двигателя (особенно в случае асинхронного с короткозамкнутым ротором) и рабочего механизма, так как некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление в момент трогания. Следует иметь в виду и то обстоятельство, что при замене трехфазного асинхронного двигателя на однофазный пусковой момент последнего почти в три раза меньше и механизм, успешно функционировавший ранее, может не тронуться с места.

Развиваемый электродвигателем момент M [Нм] и полезная мощность на валу Р₂ [кВт] связаны следующим соотношением

Полная мощность, потребляемая из сети:

для двигателей постоянного тока (она же активная)

для двигателей переменного тока

 

 

при этом потребляемые активная и реактивная мощности соответственно

В случае синхронного двигателя значение Q₁ может получиться отрицательным, это означает, что двигатель отдает реактивную мощность в сеть.

Важно отметить следующее. Не следует выбирать двигатель с большим запасом по мощности, так как это приведет к снижению его КПД, а в случае двигателя переменного тока также к снижению коэффициента мощности.

Напряжение и ток

При выборе напряжения электродвигателя необходимо учитывать возможности системы энергоснабжения предприятия. При этом нецелесообразно при больших мощностях выбирать двигатель с низким напряжением, так как это приведет к неоправданному удорожанию не только двигателя, но и питающих проводов и коммутационной аппаратуры вследствие увеличения расхода меди.

Если при трогании момент сопротивления нагрузки невелик и для уменьшения пусковых токов асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором может быть применен способ пуска с переключением со «звезды» на «треугольник», необходимо предусмотреть вывод в клеммную коробку всех шести зажимов обмотки статора. В общем случае применение схемы соединения «звезда» является предпочтительным, так как в схеме «треугольник» имеется контур для протекания токов нулевой последовательности, которые приводят к нагреву обмотки и снижению КПД двигателя, в соединении «звезда» такой контур отсутствует.

Режим работы

Нагрузка электродвигателя в процессе работы может изменяться различным образом. ГОСТом предусмотрены восемь режимов работы.

1. Продолжительный S1 – режим работы при постоянной нагрузке в течение времени, за которое температура двигателя достигает установившегося значения. Мощность двигателя, работающего в данном режиме, рассчитывается исходя из потребляемой механизмом мощности. Формулы расчета мощности некоторых механизмов (насос, вентилятор, компрессор) приведены выше.
2. Кратковременный S2 – режим, при котором за время включения на постоянную нагрузку температура двигателя не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения двигатель охлаждается до температуры окружающей среды. В случае использования двигателя S1 для работы в режиме S2 необходимо проверить его только по перегрузочной способности, так как температура не успевает достичь допустимого значения.
3. Повторно-кратковременный S3 – режим с периодическим отключением двигателя, при котором за время включения температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключения – температуры окружающей среды. Расчет мощности электродвигателя обычного исполнения для работы в режиме S3 производится по методам эквивалентных величин с учетом пауз и потерь в переходных режимах. Кроме того, двигатель необходимо проверить на допустимое число включений в час. В случае большого числа включений в час рекомендуется использовать двигатели с повышенным скольжением. Данные электродвигатели обладают повышенным сопротивлением обмотки ротора, а, следовательно, меньшими пусковыми и тормозными потерями.
4. Повторно-кратковременный с частыми пусками S4 и повторно-кратковременный с частыми пусками и электрическим торможением S5. Данные режимы рассматриваются аналогично режиму S3.
5. Перемежающийся S6 – режим, при котором работа двигателя под нагрузкой, периодически заменяется работой на холостом ходу. Большинство двигателей, работающих в продолжительном режиме, имеют меняющийся график нагрузки.

При этом для обоснованного выбора двигателя с целью оптимального его использования рекомендуется применять методы эквивалентных величин.

Класс энергоэффективности

В настоящее время вопросам энергоэффективности уделяется огромное внимание. При этом под энергоэффективностью понимается рациональное использование энергетических ресурсов, с помощью которого достигается уменьшение потребления энергии при том же уровне мощности нагрузки. Основным показателем энергоэффективности двигателя является его коэффициент полезного действия

где Р₂ – полезная мощность на валу, Р₁ – потребляемая активная мощность из сети.

Стандартом IEC 60034-30 для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором были установлены три класса энергоэффективности: IE1, IE2, IE3.

 

Рис. 1. Классы энергоэффективности

Так, например, использование двигателя мощностью 55 кВт повышенного класса энергоэффективности позволяет сэкономить около 8000 кВт в год от одного двигателя.

Степень защиты IP, виды климатических условий и категорий размещения

ГОСТ Р МЭК 60034-5 – 2007 устанавливает классификацию степеней защиты, обеспечиваемых оболочками машин.

Обозначение степени защиты состоит из букв латинского алфавита IP и последующих двух цифр (например, IP55).

Большинство электродвигателей, выпускаемых в настоящее время, имеют степени защиты IP54 и IP55.

Категория размещения обозначается цифрой:

1 – на открытом воздухе;

2 – под навесом при отсутствии прямого солнечного воздействия и атмосферных осадков;

3 – в закрытых помещениях без искусственного регулирования климатических условий;

4 – в закрытых помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.

Климатические условия:

У – умеренный климат;

УХЛ – умеренно холодный климат;

ХЛ – холодный климат;

Т – тропический климат.

Таким образом, при выборе электродвигателя необходимо учитывать условия окружающей среды (температура, влажность), а также необходимость защиты двигателя от воздействия инородных предметов и воды.

Например, использование электродвигателя с типом климатического исполнения и категорией размещения У3 на открытом воздухе является недопустимым.

Усилия, действующие на вал двигателя со стороны нагрузки

Наиболее нагруженными в двигателе являются подшипниковые узлы. Поэтому при выборе двигателя должны быть учтены радиальные и осевые усилия, действующие на рабочий конец вала двигателя со стороны нагрузки. Превышения допустимых значений сил приводит к ускоренному выходу из строя не только подшипников, но и всего двигателя (например, задевание ротора о статор).

Обычно допустимые значения сил для каждого подшипника приведены в каталогах. Рекомендуется в случае повышенных радиальных усилий (ременная передача) на рабочий конец вала установить роликовый подшипник, при этом предпочтительным является двигатель с чугунными подшипниковыми щитами.

Особенности конструкции двигателя при работе от преобразователя частоты

В настоящее время все большее распространение приобретает использование частотно-регулируемого привода (ЧРП), выполненного на основе асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

При использовании частотно-регулируемого привода достигается:

1. экономия электроэнергии;

2. плавность пуска и снижение пусковых токов;

3. увеличение срока службы двигателя.

В общем случае стандартный электродвигатель нельзя использовать в составе частотно-регулируемого привода, так как при уменьшении скорости вращения снижается эффективность охлаждения. При регулировании скорости вверх от номинальной резко увеличивается нагрузка от собственного вентилятора. В обоих случаях уменьшается нагрузочная способность двигателя. Кроме того, в случае использования двигателя в системах точного регулирования необходим датчик положения ротора двигателя.

При работе электродвигателя от преобразователя частоты в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец вала устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

Величина подшипниковых токов становится опасной для безаварийной работы двигателя при напряжении между противоположными концами вала более 0,5 В. Поэтому установка изолированного подшипника обычно требуется для электродвигателей с высотой оси вращения более 280 мм.

 Примечание

Необходимо отметить, что в случае отклонения условий эксплуатации двигателя (например, температуры окружающей среды или высоты над уровнем моря), мощность нагрузки должна быть изменена. Кроме того, при снижении мощности нагрузки в определенные моменты времени для рационального использования двигателя может быть изменена схема соединения обмотки, а, следовательно, и фазное напряжение.

 

Популярные товары

Шины медные плетеные

Шины изолированные гибкие и твердые

Шинодержатели

Изоляторы

Индикаторы наличия напряжения

Одноцилиндровый двигатель — простейший вариант

Техпомощь на дороге

ТЕХПОМОЩЬ ВЫЕЗД АВТОЭЛЕКТРИКА, МЕХАНИКА

8 (915) 045-51-51

Единый Городской Номер

диспетчер: +7 (495) 205-63-48

ТЕХПОМОЩЬ ВЫЕЗД АВТОЭЛЕКТРИКА, МЕХАНИКА

8 (915) 045-51-51

Начнем с рассмотрения работы простейшего одноцилиндрового двигателя.

Такой двигатель состоит из цилиндра, коленчатого вала, поршня с шатуном и головки цилиндра. Поршень плотно установлен в цилиндре, как снаряд в стволе пушки.

Полость между поршнем и головкой блока называется камерой сгорания. В ней и происходит все «волшебство».

В определенный момент (подробнее об этом чуть ниже) в камеру сгорания подается горючая смесь, состоящая из топлива и воздуха в нужной пропорции. Она так и называется — топливовоздушная смесь.

Чтобы горючая смесь смогла попасть в камеру сгорания, в ней необходимо иметь отверстие. Такое отверстие выполнено в головке цилиндра. Есть также второе отверстие, которое служит для выпуска отработавших газов. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

Во время рабочего хода (см. ниже) оба отверстия должны быть плотно закрыты, иначе газы не будут давить на поршень, а выйдут через отверстия. Для этого служат клапаны. Клапан, закрывающий отверстие для впуска, называется впускным, а второй, закрывающий отверстие для выпуска, — соответственно выпускным. Из следующей главы можно будет узнать назначение и устройство газораспределительного механизма двигателя, для чего нужен ремень газораспределительного механизма.

Далее смесь поджигается. А в одной из следующих глав можно будет узнать описание работы системы охлаждения двигателя, а именно современного двигателя внутреннего сгорания.

В бензиновом двигателе для этого используется искра, получаемая между электродами свечи зажигания под действием электрическою разряда. Для создания разряда служит система зажигания, которую мы более подробно рассмотрим чуть ниже.

В дизельном двигателе смесь дизельного топлива и воздуха самовоспламеняется от сжатия. Что такое сжатие вы узнаете буквально через несколько абзацев, а пока поверьте на слово, что и в дизеле смесь загорелась.

Горение смеси подобно взрыву, оно скоротечно и происходит с большим выделением энергии. Как и в случае взрыва пороха в пушке, происходит газообразование, в камере сгорания резко возрастает давление.

Под действием этого давления поршень начинает движение вниз.

Дальше, как говорится, дело техники. Простейший кривошипно-шатунный механизм, знакомый человечеству еще по паровым двигателям, преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала двигателя. Роль кривошипа играет колено коленчатого вала.

Все происходящее в цилиндре в то время, когда коленчатый вал совершает два полных оборота (поворот на 720 градусов), называется рабочим циклом.

За время рабочего цикла поршень успевает сделать два хода вниз и два хода вверх. Рабочий процесс, происходящий в цилиндре за один ход поршня, называется тактом.

В рассматриваемом случае рабочий цикл состоит из четырех тактов:

• впуск топливовоздушной смеси в камеру сгорания;
• сжатие смеси;
• рабочий ход вследствие расширения газов;
• выпуск отработавших газов из камеры сгорания.

Давайте подробно рассмотрим все такты бензинового двигателя. Эта информация является общей и для одноцилиндрового двигателя, и для многоцилиндрового.

Впуск топливовоздушной смеси начинается, когда поршень находится в верхнем положении. Во время движения поршня вниз, за счет разрежения происходит наполнение цилиндра смесью. За создание смеси отвечает система питания. Она будет рассмотрена ниже. На протяжении этого такта открыт впускной клапан, а выпускной — закрыт.

К моменту, когда поршень достигает нижнего положения, впускной клапан также закрывается.

Пройдя нижнее положение, поршень начинает движение вверх, происходит сжатие смеси. Поскольку объем занимаемый смесью, с движением поршня сокращается (оба клапана закрыты и ей некуда деться из цилиндра), происходит увеличение давления. Соответственно, возрастает температура. Смесь подготавливается к воспламенению.

Когда поршень находится в верхнем положении, свеча зажигания искрой поджигает сжатую смесь.

За создание искры отвечает система зажигания. Она также будет рассмотрена ниже. Горение сопровождается интенсивным выделением тепла и возрастанием давления. Впускной и выпускной клапаны закрыты и под действием давления поршень снова начинает двигаться вниз. Происходит рабочий ход.

Далее поршень проходит нижнее положение и снова устремляется вверх. В этот момент открывается выпускной клапан, чтобы отработавшие газы смогли выйти из цилиндра и освободить место для следующей порции топливовоздушной смеси. В конце такта выпуска клапан закрывается.

В дизельном двигателе рабочий процесс протекает практически также. Есть только два важных отличия.

Во-первых, воздух и топливо поступают не в виде смеси, а отдельно. Для подачи топлива служит форсунка.

Во-вторых, воспламенение топлива происходит без искры, системы зажигания у дизеля нет. При такте сжатия происходит более интенсивное сжатие поступившего воздуха. В результате воздух нагревается еще сильнее, чем в бензиновом моторе.

В начале рабочего хода форсунка впрыскивает топливо, и оно воспламеняется от разогретого на предыдущем такте воздуха.

Во время рабочего хода и в бензиновом и в дизельном двигателе, поршень движется под действием давления от сгорания смеси. А что заставляет его делать еще два движения вверх (выпуск и сжатие) и одно движение вниз (впуск)?

В одноцилиндровом двигателе только инерция. Для её увеличения применяется массивный маховик. А в двигателях с несколькими цилиндрами, которые будут рассмотрены чуть позже, помимо инерции маховика и противовесов коленчатого вала, используется энергия рабочих ходов в других цилиндрах.

Рассмотренный рабочий цикл называется четырёхтактным. Существует также двухтактный рабочий цикл, но в автомобилях он в настоящее время применения не находит, поэтому здесь его рассматривать не станем.

Лучше вернёмся к четырёхтактному циклу и выясним, какие детали двигателя необходимы для его нормального протекания.

Двигатель: функция, тип, обзор | SchoolWorkHelper

Двигатель является основным источником энергии автомобиля. Двигатель использует топливо и сжигает его для производства механической энергии.

Химическая энергия преобразована в Механическая энергия

Тепло, выделяемое при сгорании, используется для создания давления, которое затем используется для привода механического устройства.

Внутреннее и внешнее

До 20 ^го века сжигание или сгорание топлива происходило вне самого двигателя. Топливо, часто уголь, сжигали для получения тепла. Затем это тепло использовалось для кипячения воды для производства пара. Пар удерживался под давлением, а затем вводился в двигатель, где поршень опускался в цилиндр. Это называется двигателем внешнего сгорания или традиционно называется паровым двигателем.

В современных автомобилях используется двигатель, в котором топливо сжигается непосредственно внутри, называемый двигателем внутреннего сгорания. При сгорании воздушно-топливной смеси она быстро расширяется, вызывая увеличение давления внутри цилиндра. Это увеличение давления толкает поршни вниз по цилиндру, тем самым заставляя шатун вращать коленчатый вал, обеспечивая нам непрерывное вращательное движение, с помощью которого можно управлять транспортным средством и другими компонентами.

Поршневые и роторные

Как в двигателе внешнего, так и в двигателе внутреннего сгорания используется поршень, размещенный в цилиндре, который прикреплен к шатуну, а затем к коленчатому валу. Поршень толкает цилиндр, который давит на шатун, тем самым вращая коленчатый вал. Этот тип двигателя также называют поршневым двигателем из-за движения поршня вверх и вниз.

В отличие от этого двигателя роторный двигатель использует ротор треугольной формы. Ротор размещен в камере эллиптической формы и соединен с центральным главным валом (коленчатым валом). Когда ротор движется по камере, он всасывает воздушно-топливную смесь, сжимает ее, сжигает, а затем выбрасывает. Движение ротора заставляет вращаться главный вал.

4-тактный и 2-тактный

Двигатель сжигает топливо для производства механической энергии. Для этого они должны:

• Втянуть необходимую топливно-воздушную смесь для сжигания.
• Сожмите его, чтобы увеличить его потенциал, а также обеспечить правильное положение поршня.
• Подожгите и сожгите его, чтобы высвободить энергию.
• Удалите сгоревшие/отходы, чтобы обеспечить поступление большего количества воздуха/топлива.

Эти четыре (4) шага или цикла чаще всего называются:

• Впуск
• Сжатие
• Мощность
• Выпуск

В 4-тактном двигателе каждый цикл выполняется за отдельный ход поршня, когда он движется вверх и вниз в цилиндре. Однако в двухтактном двигателе эти 4 цикла объединены и иногда перекрываются, чтобы обеспечить большее количество рабочих тактов за то же время.

Двухтактный двигатель использует изменение давления под поршнем для всасывания воздушно-топливной смеси. Затем он перемещается через передаточный порт в верхнюю часть поршня, где сжимается и сжигается. Когда поршень движется вниз, поступающая топливно-воздушная смесь вытесняет сгоревшие выхлопные газы. Поскольку двигатель всасывает воздушно-топливную смесь через нижнюю часть двигателя, масло необходимо предварительно смешать с топливом, чтобы обеспечить надлежащую смазку.

Бензин по сравнению с дизельным топливом

Бензин на сегодняшний день является наиболее популярным топливом. Тем не менее, дизельное топливо уже много лет используется в промышленных транспортных средствах и машинах, и его популярность в легковых автомобилях начинает расти. Дизельное топливо содержит больше тепловой энергии, чем бензин, что делает его гораздо более экономичным, но дизельное топливо гуще, тяжелее и не испаряется так легко, как бензин, и должно использоваться в двигателях высокого давления.

Из-за этого топливо должно распыляться непосредственно в цилиндр. Топливо подается в цилиндр в конце такта сжатия и воспламеняется под действием тепла сжатия, что устраняет необходимость в системе зажигания. Выхлоп также очень тяжелый и грязный, как сажа.

Классификация двигателей

Двигатель обычно классифицируют по трем (3) основным признакам.

• Рабочий объем
• Количество цилиндров
• Расположение цилиндров

Рабочий объем относится к объему пространства, которое поршень проходит за один ход. Он рассчитывается путем умножения площади поршня на длину его хода. Ход поршня относится к расстоянию, которое поршень перемещает вверх или вниз в цилиндре от верхней точки (ВМТ) до нижней точки (НМТ). Расположение цилиндров двигателя делится на три (3) основных формата.

Линейный, V-образный или горизонтально-оппозитный. У рядного все цилиндры стоят в один ряд, один за другим. У V-типа половина цилиндров смещена от центра с одной стороны (левый ряд), а другая половина — с другой стороны (правый ряд). Расстояние между двумя (2) берегами может составлять от >0 градусов до <180 градусов. Когда расстояние равно 180 градусам, расположение называется горизонтально противоположным.

Также существует два (2) способа установки двигателя внутри автомобиля. Обычный метод заключается в том, что коленчатый вал и цилиндры расположены на одной линии с автомобилем спереди назад. Поперечный — это когда двигатель повернут боком, поэтому коленчатый вал и цилиндры расположены на одной линии слева направо.

Система смазки

Двигатель также включает в себя систему смазки и систему охлаждения. Система смазки гарантирует, что все движущиеся части двигателя будут хорошо смазаны, что обеспечит долгий срок службы. Система смазки выполняет пять важных функций:

• Смазывает – уменьшает трение между движущимися частями за счет образования тонкой масляной пленки.
• Охлаждение – тепло передается маслу от двигателя.
• Очищает — когда масло омывает внутреннюю часть двигателя, оно удаляет грязь и другие частицы.
• Уплотнения – заполняют любые небольшие зазоры внутри двигателя.
• Поглощает удары – действует как подушка между различными частями внутри двигателя.

В двигателях меньшего размера используется упрощенная система, в которой масло разбрызгивается по картеру, называемое методом ковша и разбрызгивания. Более крупные и мощные двигатели используют систему под давлением, которая включает в себя насос, регулятор и фильтр.

Система охлаждения

Функция системы охлаждения заключается в поддержании идеальной рабочей температуры двигателя. Существует два метода выполнения этой функции.

• С воздушным охлаждением – ребра крепятся к внешней части двигателя, что увеличивает площадь поверхности, на которой тепло передается окружающему воздуху.
• С жидкостным охлаждением – цилиндры окружены камерой, заполненной жидкостью, называемой водяной рубашкой. Тепло передается жидкости в водяной рубашке, а затем циркулирует во внешнем блоке, называемом радиатором. Как и система с воздушным охлаждением, радиатор имеет ребра, выполняющие ту же функцию.

Системы жидкостного охлаждения гораздо более эффективны, чем системы воздушного охлаждения, но требуют гораздо большего количества деталей и постоянного обслуживания.

Ключевые термины и определения

• Воздушно-топливная смесь: Соотношение воздух/топливо относится к доле воздуха и топлива, присутствующих во время сгорания; приблизительно 14,7 к 1 по массе.
• Цикл сжатия: движение поршня от НМТ к ВМТ, при котором происходит сжатие воздушно-топливной смеси; следует за тактом впуска.
• Шатун: Деталь, используемая для крепления поршня к коленчатому валу.
• Коленчатый вал: Компонент, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение.
• Рабочий объем: объем, перемещаемый поршнями при перемещении из НМТ в ВМТ.
• Эллиптическая: Яйцевидная, овальная или округлая, как яйцо.
• Выпускной цикл: Движение поршня вверх, вытесняющее сгоревшие газы через открытый выпускной клапан.
• Изгнание: заставить уйти или съехать. Пример выхлопных газов
• Двигатель внешнего сгорания: Двигатель, в котором топливно-воздушная смесь сжигается в камере вне цилиндра двигателя, например паровой двигатель.
• Горизонтально-оппозитные: двигатель с двумя (2) рядами цилиндров, расположенными горизонтально или под углом 180 градусов друг к другу.
• Цикл впуска: Ход поршня вниз, который втягивает воздушно-топливную смесь в цилиндр.
• Двигатель внутреннего сгорания: Двигатель, который сжигает топливо внутри себя для увеличения мощности.
• Поршень: Деталь двигателя, совершающая возвратно-поступательное движение в цилиндре и передающая усилие расширяющихся газов через поршневой палец и шатун на коленчатый вал.
• Рабочий цикл: Ход поршня при закрытых обоих клапанах, при котором происходит сгорание, заставляющее поршень перемещаться из ВМТ в НМТ.
• Поступательно-поступательное движение: Движение поршня вверх и вниз внутри цилиндра.
• Испарение Процесс превращения жидкости, такой как бензин, в пар часто происходит после того, как распыленное топливо покидает топливную форсунку.

Безопасность

При работе с системами двигателя или рядом с ними вы должны принять необходимые меры предосторожности для обеспечения собственной безопасности и безопасности окружающих вас людей.

• Не носите свободную одежду. Эти предметы могут запутаться в шкивах или других движущихся частях, что приведет к серьезной травме.
• Минимизируйте отвлекающие факторы при работе с двигателем.

• Никогда не отсоединяйте и не отсоединяйте электрические разъемы при работающем двигателе или при нахождении ключа в положении «включено».
• Наденьте защитные очки, чтобы грязь и мусор не попали в глаза.
• Все двигатели и их детали имеют очень острые края. Чтобы избежать возможной травмы, не сжимайте незнакомые компоненты слишком сильно.

Что такое прорыв газов в двигателе? Что это значит?

Что такое прорыв газов в двигателе? Что это значит?

Прорыв газов в двигателе может повлиять на все дизельные двигатели, в том числе на ваши коммерческие генераторы. Знание признаков и симптомов прорыва газов может помочь вам избежать этой проблемы в будущем.

Что такое прорыв газов в дизельном двигателе?

Прорыв газов в двигателе — это утечка топливовоздушной смеси или продуктов сгорания между поршнями двигателя и стенкой цилиндра в картер. Прорыв газов может происходить как в дизельных, так и в газовых двигателях.

Вы, вероятно, видели или слышали прорыв на дороге, когда проходили мимо автомобиля или автобуса с такими знаками. Те же проблемы, которые случаются с этими автомобилями или автобусами, могут возникнуть и с двигателем вашего генератора.

Насколько нормальным является прорыв газов?

Все двигатели имеют незначительный уровень прорыва газов, так как поршневые кольца не являются полностью водонепроницаемыми, даже в новых двигателях. Например, 12-литровый двигатель в хорошем состоянии может выделять 1,5 кубических фута в минуту (cfm) при нормальных рабочих температурах. Это число увеличивается до 3,5 кубических футов в минуту при более низких температурах.

Чрезмерное просачивание является признаком более серьезных проблем, которые необходимо устранить, прежде чем возобновить работу.

Просмотреть бывшие в употреблении генераторы

Каковы некоторые причины прорыва газов?

Blow-by происходит, когда внутреннее сгорание, которое происходит в камере сгорания вашего двигателя, выталкивает загрязняющие вещества, такие как воздух, топливо и влага, через поршневые кольца в картер.

Если поршневые кольца вашего двигателя плохо подходят или плохо герметизированы, они не могут выдерживать давление, возникающее при сгорании, и вместо этого будут пропускать воздушно-топливную смесь и загрязняющие вещества.

Со временем, когда поршни двигателя движутся вверх и вниз относительно цилиндров во время нормальной работы двигателя, обе детали изнашиваются. Цилиндры становятся шире, а поршни меньше. Поршневые кольца также изнашиваются, что снижает их способность обеспечивать надежное уплотнение. Поскольку все части продолжают тереться друг о друга, эти проблемы становятся более преувеличенными, и количество прорыва газов может увеличиться.

Кроме того, любая сажа и отложения, оставшиеся от неполного сгорания, будут скапливаться на кольцах, мешать их уплотнению и могут еще больше ухудшить прорыв газов в двигателе.

Прорыв газов также может быть вызван:

• Плохие, сломанные или неправильно подобранные поршневые кольца
• Повреждения или дефекты поршня
• Зазоры или промежутки между поршневыми кольцами

Все эти проблемы создают пространство, в котором воздух и жидкости из двигателя могут попасть в картер и снизить компрессию двигателя.

Как проверить наличие прорыва газов

Двигатель вашего генератора может подавать несколько признаков прорыва газов, на которые следует обращать внимание. Некоторые симптомы прорыва газов в двигателе включают:

• Шумы: Громкие или шипящие звуки, исходящие от двигателя, которые могут сопровождаться облаками выхлопных газов или выхлопными газами, являются признаками прорыва газов.
• Белый дым: Одним из наиболее очевидных признаков чрезмерного прорыва газов является белый дым, исходящий из маслоналивной трубки или клапанной крышки.
• Масляная пленка: Другим контрольным признаком является слой масляной пленки вокруг трубы, так как прорыв газов приводит к тому, что несгоревшее топливо загрязняет масло и попадает в картер.
• Повышенный расход масла и топлива: Если вы заметили, что ваш генератор использует больше масла или топлива, чем обычно, это может быть признаком того, что значительная их часть просачивается в картер и вызывает прорыв газов.
• Накопление сажи: Прорыв газов способствует повышенному неполному сгоранию, что приводит к образованию сажи, которая остается на стенках цилиндров.
• Неравномерный холостой ход или пропуски зажигания: Если ваш генератор с трудом запускается или продолжает работать, причиной может быть просачивание газов, так как они влияют на важные процессы двигателя.

Как Blow-By влияет на двигатели?

Blow-by снижает общую производительность двигателя из-за потери компрессии. Дизельные двигатели работают с воспламенением от сжатия. Они преобразуют топливо в энергию, создавая давление в цилиндре, что создает тепло и воспламеняет дизельное топливо.

Когда в цилиндре есть утечки, он не может выдерживать такое большое давление, что приводит к пропуску зажигания и снижению производительности двигателя. Кроме того, когда газы расширяются и проскальзывают мимо поршневых колец, они не могут эффективно толкать поршень вниз, чтобы заставить двигатель выдавать достаточную мощность во время рабочего такта, что приводит к падению мощности.

Blow-by также покрывает части впуска маслом и топливом. После износа и износа поршневых колец и стенок цилиндров в картер может попасть больше воздуха, топлива и влаги, что приведет к повреждению деталей.

Двигатели с прорывом картерных газов также издают гораздо более громкий шум, чем обычно, и выбрасывают загрязняющие выхлопные газы из вентиляционных отверстий двигателя.

Прорыв газов также приводит к повышенному расходу топлива. Если такие компоненты, как воздух, топливо и влага, попадают в картер, они могут загрязнить и разбавить масло. Если в камере сжатия вашего двигателя остались какие-либо остатки газов, несгоревшего топлива, влаги, диоксида серы или частиц сажи, эти загрязняющие вещества могут попасть в картер. Оттуда они могут просочиться в двигатель и нанести значительный ущерб.

Проще говоря, прорыв газов в двигателе может снизить общую эффективность и производительность вашего двигателя, привести к дорогостоящему и длительному ремонту или нанести непоправимый ущерб.

Как предотвратить прорыв газов

Если вы уже обнаружили прорыв газов в двигателе вашего дизель-генератора или хотите вообще избежать этой проблемы, двигатели без прорыва газов имеют решающее значение для дальнейшего успеха вашего бизнеса. Предотвратить прорыв газов, возможно, проще, чем устранять проблемы, которые он вызывает, и в долгосрочной перспективе это может сэкономить вам время и деньги.

Некоторые из лучших способов предотвращения прорыва газов включают:

Профилактическое обслуживание

Надлежащее техническое обслуживание двигателя является ключом к снижению вероятности прорыва газов в двигателе. Частая замена масла в двигателе поможет удалить любой твердый нагар, который, как известно, разрушает металлы. Добавление обработок и моющих средств к топливу и маслу поможет растворить твердые частицы и отложения в жидкой форме, чтобы их было легче удалить.

Высококачественные жидкости

Использование высококачественных масел и топлива также продлит срок службы двигателя и обеспечит правильное сгорание. Подходящие моторные жидкости предотвратят образование твердых побочных продуктов, таких как твердые частицы сгорания углеводородов, которые изнашивают металл.

Кроме того, вы должны регулярно собирать и отправлять образцы масла профессионалу для проверки масла на наличие посторонних частиц и остатков. Анализ масла может помочь вам узнать о любой деградации, происходящей в двигателе.

Как исправить Blow-By

Если в вашем двигателе наблюдаются симптомы прорыва газов, может потребоваться капитальный ремонт. Уделите первоочередное внимание работе с поврежденным двигателем, так как проблемы с прорывами газов могут увеличиваться по мере их продолжения. Хорошим первым шагом будет очистка или замена поршневых колец, а затем очистка или восстановление поверхности стенок цилиндров блока цилиндров. В качестве альтернативы вы можете полностью заменить двигатель или генераторную установку.

Если вы считаете, что в двигателе вашего генератора может случиться прорыв газов, или если вы ищете новый, бывший в употреблении, замену или аренду генератора, обратитесь к нам в Woodstock Power Company!

Опыт энергетической компании Вудсток

Промышленные эксперты Woodstock Power Company специализируются на коммерческих генераторных установках, обладая глубокими знаниями, чтобы помочь вам выбрать правильный коммерческий или промышленный генератор для ваших нужд.

Наши специалисты готовы помочь вам, от ответов на ваши вопросы о генераторных установках до помощи в выборе наилучшего выбора в нашем ассортименте на основе:

• Требования к пиковой и средней мощности
• Предпочтительный вид топлива: природный газ или дизельное топливо
• Портативность и стационарное питание
• Требования к основному и резервному генератору
• Доступное пространство и ограничения по вытяжке

Наши специалисты также могут обучить вас основным, непрерывным и резервным генераторам электроэнергии и научат вас, как найти лучший избыточный, новый или подержанный генератор для вашего приложения.

Мы предлагаем только самые лучшие генераторные установки, предоставляя вам генераторы, которые будут соответствовать вашему бюджету и принесут вам большую пользу.

Наши генераторы были тщательно осмотрены, обслужены и проверены, чтобы гарантировать, что вы купите качественную машину, на которую можно положиться.