Принцип действия электродвигателей постоянного тока
Работа электрических машин основана на физических законах электромагнитной индукции и действия электромагнитных сил. Согласно этим законам на проводник с током, помещенный в магнитное поле, будет действовать сила, стремящаяся вытолкнуть его из магнитного поля.
Для работы любого электродвигателя является необходимым наличие взаимодействия магнитного поля и проводников, по которым проходит ток. Момент электромагнитных сил, приводящий в движение якорь электродвигателя, пропорционален магнитной индукции, длине проводника и проходящему по нему току; направление момента легко определить по правилу левой руки.
На рисунке выше приведена схема, показывающая принцип действия электродвигателя постоянного тока. Два неподвижных полюса магнита 1 создают магнитный поток, направленный от северного полюса N к южному S. В пространстве между полюсами расположена вращающаяся часть двигателя, называемая якорем, с обмоткой из одного витка 2.
Концы витка присоединены к переключающему устройству — коллектору 3, выполненному в виде двух полуколец, на которые через щетки 5 подается напряжение от источника постоянного тока 4. При подключении щеток двигателя к источнику тока в витке обмотки, помещенном в магнитное поле, начинает идти ток I. С возникновением тока в витке возникают электромагнитные силы F, стремящиеся повернуть виток относительно оси ОIО. При повороте витка с полукольцами па 90° ток в витке изменит направление на противоположное. Следовательно, при вращении витка ток в проводнике через каждые пол-оборота изменяет свое направление, что позволяет сохранить постоянное направление вращения якоря. Вращающий момент (н • см) можно определить по формуле:
где Р — мощность на валу электродвигателя, вт
n — скорость вращения якоря, об/мин.
Потребляемый электрическим двигателем ток зависит от режима работы.
Так, при неподвижном якоре ток, потребляемый электродвигателем, определяется по закону Ома и зависит от напряжения источника тока и суммы сопротивлений обмоток и щеточно-коллекторного перехода:
где U — напряжение источника тока, в;
R — сопротивление двигателя, ом
I — потребляемый электрическим двигателем ток, а.
Этот режим называют режимом короткого замыкания электродвигателя.
Режим короткого замыкания возникает в первый момент включения двигателя, затем ток начинает уменьшаться до некоторой величины, достигая своего наименьшего значения при отсутствии на валу нагрузки. Режим работы электродвигателя, при котором вал не нагружен, называют режимом холостого хода.
Уменьшение потребляемого электродвигателем тока при переходе от режима короткого замыкания к режиму холостого хода объясняется тем, что при вращении якоря в магнитном поле в витках его обмотки наводится э.
д.с, направленная против напряжения источника тока, питающего двигатель. Потребляемый электродвигателем ток определяется по формуле:
где Е — э. д. с, наводимая в витках обмотки якоря при его вращении, в.
Электродвигатель постоянного тока легко заставить вращаться в противоположную сторону, для чего обычно достаточно изменить полярность подключения источника тока к обмотке якоря.
На рисунке выше показана схема, обеспечивающая при помощи трехпозиционного тумблера остановку и включение вращения якоря в двух направлениях, то есть реверсирование электродвигателя.
Развитие полупроводниковой техники создало предпосылки для создания двигателей постоянного тока без коллектора и щеток. Функции механического переключателя — коллектора со щетками — выполняют в этом случае транзисторные переключатели. Такой электрический двигатель получил название бесколлекторного двигателя постоянного тока.
Бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют ряд преимуществ перед обычными электродвигателями постоянного тока. Эти преимущества выражаются увеличением времени работы двигателей, повышением их надежности, отсутствием износа щеток, искрения и радиопомех. И хотя бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют несколько большие габариты и массу за счет полупроводникового переключателя, они находят широкое применение в системах автоматики и в качестве основного двигателя — на авто- и судомоделях.
Материал взят из книги «Модельные двигатели» Зуев. В.П
Похожие материалы:
Двигатель постоянного тока | Устройство и принцип работы электродвигателя постоянного тока
Электрические машины востребованы для работы оборудования разного назначения. Агрегаты встречаются в бытовых и промышленных устройствах. Для получения большой механической мощности с возможностью управления частотой вращения спросом пользуется двигатель постоянного тока (ДПТ или DC двигатели).
Устройство и принцип действия
Внешне двигатель постоянного тока представлен компактным моноблочным устройством с клеммами для подключения. На выходе вал, через который передается крутящий момент рабочему механизму.
Электрическая машина состоит из двух основных компонентов:
- Статор. Неподвижный элемент двигателя с обмоткой для возбуждения электродвижущей силы (ЭДС). У статора противоположно расположено два постоянных магнита с разными полюсами.
- Ротор. Вращающийся элемент ДПТ, который преобразует электромагнитную силу в механическую энергию.
На роторе присутствует токопроводящая обмотка с концами на щетках. Они являются контактами, на которые подается электроэнергия. Поток заряженных частиц через обмотку проходит по касательной постоянный магнит статора, возбуждая электродвижущую силу. Она приводит в действие ротор, который вращается с постоянной скоростью.
Направление потока электрических зарядов векторное и прямое, поэтому ротор двигателя немного прокрутится и остановится.
Для непрерывного вращения на его конце установлена токопроводящая пластина (ламель).
Но одной ламели недостаточно, т.к. после проворачивания ротора на 180 °C на пути будет магнит с обратной полярностью. И чтобы якорь не вращался «туда-сюда», ламели расположены по всей окружности конца ротора в виде неподвижного щеточного коллектора на подшипниках скольжения. Независимо от текущего положения ротора, в любой момент вращения возле магнита всегда будет ламель, принимающая постоянный ток.
За свою конструкцию такие машины называются коллекторными электродвигателями. Они первыми были разработаны и до сих пор в спросе. Агрегаты долговечны, поддерживают регулировочную скорость вращения ротора. Все электрические машины постоянного тока — синхронные двигатели. Называются они так по причине одинаковой скорости вращения магнитного поля и ротора.
С развитием электроники появились DC двигатели без щеточного коллектора. Постоянный ток подается на статор, а закрепленные на роторе постоянные магниты начинают вращать якорь.
С конструктивной стороны такие машины более сложные и имеют узкое назначение. Используются в условиях, в которых применение коллекторных электродвигателей не оправдано.
Способы возбуждения ЭДС ДПТ
Благодаря низкой себестоимости коллекторные электромоторы распространены в недорогих бытовых устройствах. Но их мощности недостаточно для крупногабаритного оборудования. Поэтому в промышленности применяются машины с обмоткой на статоре (вместо постоянного магнита). По классификации агрегаты отличаются способом возбуждения ЭДС.
Последовательное возбуждение
Обмотка возбуждения на статоре и на якоре питаются от одного источника постоянного тока. Сначала он проходит по статору, а когда он поступит на ротор, уже будет действовать ЭДС. Это самая удачная схема запуска двигателя — можно обеспечить плавный пуск машины и доступна регулировочная скорость вращения.
Но есть и существенный недостаток — возбуждаемое магнитное поле растет лишь с повышением постоянного тока.
Поэтому для получения высокой скорости подается больше мощности. В результате часто происходят искрения и перегорания ламелей. При использовании двигателей с последовательным возбуждением приходится выбирать между производительностью и долговечностью.
Параллельное возбуждение
Поток частиц идет от одного источника одновременно на обмотки статора и ротора ДПТ. Напряжение будет одинаковым, а вот сила распределяться между проводниками. Машины с такой конфигурации самые простые в производстве и компактны. Концы проводников статора и ротора подсоединены напрямую к щеткам. Нет дополнительных соединений обмоток между собой (которое есть при последовательном возбуждении).
Но с увеличением силы заряда на обмотке возбуждения, на якоре будет спад, и наоборот. Поэтому электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением могут работать лишь с одной скоростью. Они часто используются в насосах магистральных трубопроводов, которые работают под конкретным напором.
Независимое возбуждение
На якорь и статор подается напряжение от разных источников питания.
Такая схема позволяет обеспечить плавный пуск, т.к. при увеличении скорости вращения возбужденное поле не меняется. И это значительно продлевает ресурс машины.
У электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением только один недостаток — частый выход из строя якоря. Это связано с тем, что при перегрузках ЭДС не меняется (т.к. она возбуждается иным источником, не задействованным при регулировании оборотов ротора). Оператор может заметить дефекты в работе только когда уже становится поздно (сильный шум, запах перегоревшей изоляции).
Смешанное (комбинированное) возбуждение
У таких машин несколько катушек возбуждения с разным соединением. Электродвигатели сложны и функциональны. Они применяются в условиях, когда требуется бесперебойная работа, а сохранность агрегата вторична.
Например, при штатной работе задействуется обмотка возбуждения, которая параллельно соединена с проводником якоря, и ротор вращается с одной скоростью. А в момент перебоев на генераторе или подстанции подача тока переключается на другую катушку, у которой независимое от якоря возбуждение.
Электродвигатели постоянного тока со смешанным возбуждением не встречаются в бытовых устройствах. В зависимости от режима работы по факты такие агрегаты могут иметь классификацию.
Способы эксплуатации
Электрически е DC машины постоянного тока могут работать в прямом и обратном порядке. В результате их можно использовать в качестве генераторов путем преобразования механической силы в электрическую энергию.
Режим электродвигателя
Подаваемый постоянный ток преобразовывается в механическую силу вращения ротора, которую можно использовать в разных целях:
- перекачка газообразных и жидких сред;
- транспортировка и подъем грузов;
- обработка материалов разной прочности.
Электрическая машина постоянного тока находит широкое применение только от одного вращения, но и это не предел ее возможностей. У преобразования линейная зависимость — обороты зависят от напряжения (чем оно выше, тем их больше на единицу времени). Такая зависимость позволяет использовать две опции:
- Регулирование скорости вращения.
С помощью частотного преобразователя меняется напряжение, а за ним прямо пропорционально растут или падают обороты. Это позволяет использовать оборудование более эффективно (менять напор перекачки, ускорять подъем более легких грузов и т. д.). - Плавный запуск. Пусковой ток подается не сразу базовым напряжением, а с постепенным его увеличением до требуемого значения. Также можно обеспечить плавный переход при переключении скорости вращения. Эта функция значительно сокращает износ машины от резких вращений.
С помощью частотного преобразователя меняется напряжение, а за ним прямо пропорционально растут или падают обороты. Это позволяет использовать оборудование более эффективно (менять напор перекачки, ускорять подъем более легких грузов и т. д.).С развитием электроники стало возможным регулировать вращение ротора двигателей постоянного тока под управлением других устройств, делая его работу автономной:
- Термостат у котла задает скорость вращения насоса, при которой в трубах будет достигнута нужная температура.
- Аварийная система обесточивает агрегат при его перегреве.
- Реле давления останавливает перекачку в магистральных трубопроводах при полном резервуаре, и с его опустением снова запустит машину.
Режим генератора
Принцип заключается в реверсивной работе DC электродвигателя. Под действием механической силы ротор начинает вращаться и генерировать электрический заряд на полюсах. Токосъем происходит подключением сетей к щеткам.
Подавляющее большинство двигателей с работой в режиме генератора действуют в электростанциях. Для движения ротора задействуется течение реки или пар. Крупные перерабатывающие заводы могут обеспечивать себя электроэнергией с нулевой себестоимостью. В качестве механической силы для движения ротора используется побочный продукт в виде струи газа.
Также распространено применение компактных мини-электростанций. Они представлены установкой с двигателем внутреннего сгорания и генератора. Ротор приводится в движение сжиганием бензина или ДТ. Мини-электростанции распространены на строительных промышленных объектах в условиях отсутствия электросетей.
На практике в целях продления срока службы генератора ротор ДПТ всегда работает с минимальной нагрузкой.
Ток необходимых характеристик получается подключением выпрямителей, резисторов и инверторов.
Универсальный электродвигатель
Если у машины магнитное поле возбуждения и ротор вращаются с одинаковой скоростью (синхронная машина), он устроен так, что возможно питание от постоянного и переменного тока. Дополнительная обмотка возбуждения проходит не по всему статору, а секционно (по образу с ламелями щеточного коллектора). При включении двигателя в цепь с источником постоянного тока питание подается на основную обмотку статора, а когда от переменного — на дополнительную.
Такой подход позволяет коллекторному двигателю постоянного тока работать от общей сети. Он используется в бытовых приборах с высокой производительностью. Вся причина в том, что переменный ток электросети напряжением 230 В и частотой 50 Гц можно преобразовать во вращение ротора с крутящим моментом не более 3000 об./мин. В обычном режиме оборудование работает от переменного источника питания. Но когда требуется очень высокая скорость вращения механизма, происходит предварительное выпрямление.
Ток становится постоянным и после передается на щетки машины.
Достоинства
У электродвигателей постоянного тока много преимуществ, среди которых можно отметить следующее:
- Линейная зависимость преобразования энергии. По характеристикам источника можно заранее рассчитать обороты, с которыми движется ротор (и наоборот для генератора). Это обеспечивает плавным пуском и регулировочной скорость вращения электромотора.
- Универсальная конструкция. Для любых задач подходит коллекторный двигатель, и наладить производство одного вида машин проще.
- Компактность. Синхронные двигатели состоят только из статора и якоря, остальные компоненты незначительны и не почти не влияют на размер агрегата.
Двигатели постоянного тока отлично подходят для предприятий на производстве. Но в быту по ряду качеств они проигрывают основному конкуренту — асинхронным двигателям:
- Меньший рабочий ресурс и требовательность к частому обслуживанию с заменой изношенных частей.
- Сложная конструкция якорей, не позволяющая отремонтировать или заменить их самому.
- Для подключения к общей сети требуется выпрямитель.
По этим причинам в домашних устройствах и бытовых инструментах присутствуют асинхронные двигатели. Их принципиальное отличие в поле возбуждения, которое всегда вращается быстрее ротора. Такие машины устроены так, что работают только от переменного тока.
Типы неисправностей
Двигатели постоянного тока используются для приведения в движение крупногабаритных агрегатов с большой нагрузкой, и где требуется часто менять скорость вращения. Преимущественно это область энергетики и производства с тяжелыми условиями работы, ускоряющими износ мотора. Но даже при бережной эксплуатации возможен выход из строя.
Для двигателей постоянного тока характерны многие поломки, которые можно объединить в 4 типа неисправностей:
- Разрушение изоляции и обмотки. При перегреве или коротком замыкании электромотор получает сильный урон. Изоляция разрушается, а уязвимая часть обмотки деформируется под действием внешнего тепла или роста сопротивления материала проводника. Поломке предшествует перегрев и шумная работа. Принципиальное отличие замыкания от перегрева в том, что неполадка на стороне и ее придется устранить после ремонта агрегата.
- Отсутствие питания. При наличии постоянного тока полный отказ в работе двигателя указывает на обрыв одной или нескольких обмоток. Зачастую такая ситуация происходит в результате повреждения витков из-за неаккуратного обслуживания. В половине случаев обмотку двигателя можно восстановить без замены.
- Постукивания и вибрации. Разбалансировка вала или разрушение подшипников скольжения нарушает синхронную передачу крутящего момента рабочему механизму. В результате происходят многократные толчки между валами, которые еще сильнее вредят электромотору. Возможно механическое разрушение отдельных частей (уцелевших подшипники, ламели коллектора).
- Рабочие характеристики не соответствуют настройкам. Отвечающий за подачу постоянного тока на двигатель механизм неисправен. При повреждении катушки частотного преобразователя изменение скорости вращения ротора не будет соответствовать настройкам. При дефектной работе в режиме генератора токосъем не соответствует требуемым параметрам.
Изоляция разрушается, а уязвимая часть обмотки деформируется под действием внешнего тепла или роста сопротивления материала проводника. Поломке предшествует перегрев и шумная работа. Принципиальное отличие замыкания от перегрева в том, что неполадка на стороне и ее придется устранить после ремонта агрегата.
Отвечающий за подачу постоянного тока на двигатель механизм неисправен. При повреждении катушки частотного преобразователя изменение скорости вращения ротора не будет соответствовать настройкам. При дефектной работе в режиме генератора токосъем не соответствует требуемым параметрам.При наблюдении любых признаков неисправности необходимо отключить двигатель и передать его в сервис для ремонта. Дальнейшая эксплуатация мотора постоянного тока под нагрузкой причинит ему еще больше урона или нарушит работу оборудования. Восстановление машины необходимо доверить только специалистам. Только профессионалы способны на определение всех неисправностей и смогут устранить их за короткий срок.
Технический центр «Хельд» ремонтирует электрические моторы постоянного тока и устраняет неисправность любой сложности. Мастера восстанавливают обмотку статора и якоря, меняют подшипники скольжения, делают балансировку ротора. Также мы ремонтируем бытовые и промышленные агрегаты с работой от электродвигателя постоянного тока до 1000 кВт: генераторы, станки, компрессоры, насосы.
Если вам требуется срочное и профессиональное восстановление мотора, обратитесь в нашу компанию. Специалисты быстро изучат состояние машины, найдут все неисправности и сообщат условия ремонта.
Структура и принцип работы двигателей -English-
Конструкция и принцип работы двигателейМы широко использовали тепловые двигатели с момента их изобретения в 17 веке. Есть много видов двигателей, и они используются в нашей жизни. На этом занятии представлены структура, принцип и характеристики тепловых двигателей и источника энергии.
- 1769: Дж. Уатт изобрел поршневую паровую машину с конденсатором.
- 1816: Р. Стирлинг изобрел двигатель горячего воздуха (двигатель Стирлинга), в котором используется энергия повторного нагрева.
- 1839: В эти дни J. Ericsson разработал несколько двигателей с горячим воздухом (двигатель Ericsson).
- 1876: Н. Отто разработал двигатель с искровым зажиганием (бензиновый двигатель).
- 1883: К. Лаваль разработал паровую турбину.
- 1892: Р. Дизель изобрел принцип двигателя с воспламенением от сжатия (Дизельный двигатель).
- 1930: Ф. Уиттл изобрел газовую турбину для самолета.
- 1944: В Германии разработан практичный ракетный двигатель.
- 1952: Ф. Бэкон изобрел фундаментальный топливный элемент.
Поршневой паровой двигатель
Поршневая паровая машина — первая машина, получившая практическое применение. Этот двигатель получает механическую мощность за счет статического давления пара. После промышленной революции он долгое время использовался в качестве источника энергии для промышленности и транспорта. Но он заменен двигателями внутреннего сгорания и в настоящее время не используется.
Как правило, паровая машина состоит из котла, нагревателя, поршня, цилиндра, конденсатора и водяного насоса, как показано на рисунке справа. Впускной и выпускной клапан расположены в верхней части цилиндра.
Двигатель Стирлинга
Двигатель Стирлинга состоит из двух поршней, как показано на рисунке справа. Это двигатель внешнего сгорания с замкнутым циклом, в котором рабочий газ многократно используется без какого-либо клапана. Запоминающейся характеристикой этого двигателя является то, что для достижения высокой эффективности используется регенератор. В те дни изобрели двигатель, который назывался «двигатель горячего воздуха» вместе с двигателем Ericsson, описанным ниже. После многих усовершенствований двигатели Стирлинга в настоящее время получили высокую мощность и высокий КПД за счет использования гелия или водорода под высоким давлением в качестве рабочего газа. Но этот двигатель еще не нашел практического применения, потому что у него есть несколько проблем, таких как большой вес и высокая стоимость производства.
Двигатель Эрикссон
Дж. Эрикссон разработал несколько двигателей путем реформирования двигателя Стирлинга (в наши дни его называют двигателем горячего воздуха).
Бензиновый двигатель
В настоящее время бензиновый двигатель (двигатель с искровым зажиганием) широко используется в качестве источника энергии для автомобилей. По принципу работы этого двигателя смесь газов топлива и воздуха сжимается в цилиндре в первую очередь. И газ взрывается при использовании свечи зажигания и генерирует выходную мощность. В качестве хороших характеристик двигателя можно реализовать меньший и легкий двигатель, а также возможность высокой скорости двигателя и большой мощности. Кроме того, обслуживание двигателя очень простое.
Паровая турбина
Паровая турбина имеет вращающиеся лопатки вместо поршня и цилиндра поршневой паровой машины.
Этот двигатель используется в качестве источника энергии на тепловых и атомных электростанциях. Паровая турбина использует динамическое давление пара и преобразует тепловую энергию в механическую энергию, тогда как поршневой паровой двигатель использует статическое давление пара. Оба двигателя используют энергию, полученную при расширении пара.
Дизельный двигатель
Дизельный двигатель (двигатель с воспламенением от сжатия) — это двигатель внутреннего сгорания, а также бензиновый двигатель, который широко используется в качестве источника энергии для кораблей и автомобилей. Принцип действия этого двигателя заключается в том, что воздух поступает в цилиндр и сначала адиабатически сжимается до высокой температуры. Когда туманы топлива впрыскиваются в высокотемпературный цилиндр, они автоматически сгорают, и двигатель получает выходную мощность. Он может получить более высокий КПД, чем у бензинового двигателя, при высокой степени сжатия.
Газовая турбина
По принципу работы газовой турбины рабочий газ (воздух) сначала сжимается компрессором и нагревается за счет энергии сгорания топлива. Рабочий газ становится высокой температуры и высокого давления. Двигатель преобразует энергию рабочего газа в энергию вращения лопастей, используя взаимодействие газа с лопастями.
Газовая турбина может работать с большим потоком газа, чем у поршневых двигателей внутреннего сгорания, потому что она использует непрерывное сгорание.
Тогда газовая турбина подходит в качестве двигателя большой мощности. Газовая турбина для самолетов (называемая реактивным двигателем) использует это преимущество. Ракетный двигатель
Ракетный двигатель получает газ сгорания высокой температуры и высокого давления из топлива и окислителя в камере сгорания. Газ сгорания становится высокоскоростным при адиабатическом расширении через сопло и выбрасывается в заднюю часть двигателя. Движущая сила получается за счет реакции высокоскоростного газа.
Реактивный двигатель и ракетный двигатель получают движущую силу одинаковым образом, используя реакцию рабочего газа. Однако отличие от реактивного двигателя состоит в том, что в ракетном двигателе весь газ включает в себя и сам окислитель. Тогда он может получить движущую силу, даже если нет воздуха, поэтому он используется в качестве источника движущей силы в космосе.
Топливный элемент
Вышеупомянутые тепловые двигатели преобразуют энергию топлива в механическую энергию за счет тепловой энергии.
Топливный элемент состоит из анода и катода, разделенных слоем электролита. Когда горючее подается на анод, а окислитель на катод, вырабатывается электрическая энергия.
Узнайте, как работают поршневые двигатели Знание некоторых общих принципов работы двигателя эксплуатация помогает пилотам эффективно управлять двигателями, продлевает срок службы силовой установки и помогает избежать отказов двигателя. Основные принципы работы поршневых двигателей Наиболее распространены поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением. силовые установки на самолетах авиации общего назначения. Эти двигатели практически идентичны автомобильным двигателям, за тремя важными исключениями:
Четырехтактный цикл Типичный поршневой двигатель работает по четырехтактный цикл. Впуск: Поршень движется вниз в цилиндр, всасывающий воздух и топливо через открытый впускной клапан. Компрессия: Клапаны впускные и выпускные в цилиндр закрывается и поршень движется вверх в цилиндр, сжимающий топливно-воздушную смесь. Мощность: Когда поршень приближается к верхней части цилиндра на такте сжатия, разрыв электричество от системы зажигания генерирует искру в свечах зажигания. Выхлоп: Когда поршень достигает дна цилиндра открывается выпускной клапан. поршень затем возвращается в цилиндр, выталкивая сгоревший топливно-воздушной смеси из цилиндра. Каждый цилиндр выполняет эти четыре такта за оборот, следя за тем, чтобы хотя бы один поршень всегда производящая мощность. Карбюраторы и топливные форсунки Большинство поршневых двигателей, используемых в самолетах, имеют карбюратор или система впрыска топлива для подачи топлива и воздуха в цилиндры. Карбюратор смешивает топливо и воздух до того, как он попадет в цилиндры. Системы зажигания Система зажигания обеспечивает искру для воспламенения воздушно-топливной смеси в цилиндрах поршневого двигателя. Большинство современных авиационных двигателей используют магнето для генерации Искра. Хотя и не такой изощренный, как электронные системы зажигания, применяемые в новейших автомобилях, Магнето полезны в самолетах, потому что:
Начало работы Двойное зажигание Преимущества двойного зажигания
Управление системой зажигания Проверка перед взлетом Выключение двигателя Органы управления поршневым двигателем Большинство современных поршневых двигателей имеют два или три основных контролирует.
Карбюраторные двигатели также имеют подогрев карбюратора для предотвращения образования или таяния льда в карбюраторе. Двигатели мощностью около 200 лошадиных сил и более обычно имеют закрылки капота, чтобы позволить пилоту регулировать количество охлаждающий воздух, обтекающий двигатель. Открытие заслонки капота особенно важно во время большой мощности операций, таких как взлет и продолжительное поднимается. Воздушные винты Поршневые двигатели обычно подключаются к винт фиксированного шага или винт постоянной скорости. Гребные винты фиксированного шага крепятся болтами непосредственно к коленчатый вал двигателя и поэтому всегда поворачивайте с той же скоростью, что и двигатель. Винт с фиксированным шагом что-то вроде коробки передач только с одной передачей. Винт постоянной скорости имеет регулятор который регулирует угол лопастей, чтобы поддерживать выбранных вами оборотов. Этот тип пропеллера делает гораздо больше эффективное использование мощности двигателя. На малой скорости, когда требуется максимальная мощность (как при взлете), вы выберите максимальные обороты или «полное увеличение» с помощью управление винтом, а лопасти винта соответствуют воздуха под небольшим углом. Во время круиза вы регулируете обороты на более низкую настройку, и лезвия кусают больше воздуха при уменьшении скорости. Управление мощностью С винтом фиксированного шага управление мощностью простой. Винт с постоянной скоростью вращения делает управление мощностью немного сложнее. Вы должны следить за коллектором манометр, управляемый дроссельной заслонкой, и тахометр, показывающий обороты винта. Вы корректируете об/мин с управлением пропеллером. При установке мощности с винтом постоянной скорости, запомнить эти основные правила, чтобы не перенапрягать двигатель:
Двигатели с карбюраторами Многие авиационные поршневые двигатели используют карбюраторы для смешивание воздуха и топлива для создания горючей смеси что горит в цилиндрах. Как работает карбюратор Наружный воздух проходит через воздушный фильтр, затем в карбюратор. Воздух проходит через трубку Вентури, узкое горло в карбюраторе. Воздух ускоряется в трубку Вентури и давление в ней падает в соответствии с Принцип Бернулли. Правильное соотношение Карбюратор смешивает воздух и топливо по весу. Поршень двигатели обычно развивают максимальную мощность, когда смесь воздух/топливо составляет около 15:1.Карбюраторы откалиброван при давлении на уровне моря для измерения правильного количество топлива при контроле смеси в полном объеме богатое положение. С увеличением высоты плотность воздуха уменьшается. Чтобы компенсировать эту разницу, пилот использует регулятор смеси для регулировки воздушно-топливной смеси попадание в камеру сгорания. Для контроля количества топлива, которое смешивается с воздуха, в большинстве карбюраторов используется поплавок в топливной камере. Running Rich Слишком богатая топливно-воздушная смесь, т.е. он содержит слишком много топлива — вызывает чрезмерное количество топлива расход, неровная работа двигателя и потеря мощности. Работа двигателя на слишком богатой смеси также приводит к охлаждению двигателя. что приводит к снижению температуры горения ниже нормы. камеры, что приводит к загрязнению свечей зажигания, среди другие проблемы. Работа на обедненной смеси Работа со слишком бедной смесью — слишком мало топлива на нынешний вес воздуха — получается неровная работа двигателя, детонация, перегрев и потеря мощности. Карбюратор Ice Испарение топлива и расширение воздуха в карбюратор вызывает резкое охлаждение воздуха/топлива смесь. Температура может упасть до 60 F (15 в) за долю секунды. Это охлаждение вызывает водяной пар в воздухе конденсируется, и если температура в карбюраторе достигает 32 градусов по Фаренгейту (0 в) вода замерзает в каналах карбюратора. Даже незначительное накопление этого депозита может ограничить поступление воздуха в карбюратор, снижение мощности. Обледенение карбюратора также может привести к полной поломке двигателя. неисправности, особенно когда дроссельная заслонка частично или полностью закрыт. Условия обледенения В сухие дни или когда температура значительно ниже мороза, влага в воздухе обычно не привести к обледенению карбюратора. Но если температура между 20 F (-7 C) и 70 F (21 C), с видимой влажностью или высокая влажность, пилот должен постоянно находиться на оповещение об обледенении карбюратора. Признаки обледенения карбюратора Для самолетов с винтами фиксированного шага первый Признаком обледенения карбюратора является падение оборотов на тахометр. Для самолетов с регулируемым шагом (постоянной скорости) пропеллеры, первое указание обычно падение давления в коллекторе. В обоих случаях двигатель может начать работать неровно. В самолетах с гребные винты с постоянной скоростью вращения, число оборотов в минуту остается постоянным. Оттаивание Для предотвращения образования льда в карбюраторе и устранить образующийся лед, карбюраторы оснащены обогреватели. Подогреватель карбюратора предварительно нагревает воздух перед доходит до карбюратора. Этот предварительный нагрев растапливает лед или снег, попадая в водозабор, растапливает лед, образующийся в проходы карбюратора (при условии, что скопление не слишком большой) и удерживает воздушно-топливную смесь выше замораживание для предотвращения образования льда в карбюраторе. Использование обогрева карбюратора При полете в условиях, благоприятных для карбюратора обледенения, следите за приборами двигателя, чтобы следить за признаки образования льда. Если вы подозреваете, что обледенение карбюратора, включить полный обогрев карбюратора немедленно. Оставьте его включенным до тех пор, пока не убедитесь, что весь лед снят. Применение частичного нагрева или оставлять тепло на слишком короткое время может усугубить ситуация. При первом включении подогрева карбюратора ожидайте падения в об/мин на самолетах с фиксированным шагом пропеллеры; в самолетах с постоянной скоростью гребные винты, ожидайте падения давления в коллекторе. Если нет наличие льда в карбюраторе, обороты или давление во впускном коллекторе останется ниже нормы, пока карбюратор не нагреется. выключен. В крайних случаях обледенения карбюратора, после обледенения был удален, вам может потребоваться применить достаточно обогрев карбюратора для предотвращения дальнейшего образования льда. Нагрев карбюратора как мера предосторожности Всякий раз, когда дроссель закрыт во время полета, особенно когда готовишься к посадке двигатель остывает быстро и испарение топлива менее полное чем если двигатель прогрет. Если вы подозреваете карбюратор обледенения, включите полный обогрев карбюратора перед закрыть дроссельную заслонку и оставить обогрев включенным. Повышенная мощность Использование тепла карбюратора снижает мощность двигатель и увеличить работу двигателя температура. Поэтому не используйте обогрев карбюратора, когда нужна полная мощность (как при взлете) или во время нормальную работу двигателя, за исключением проверки наличие или удаление льда из карбюратора. Двигатели с впрыском топлива Поршневые двигатели мощностью более 200 л.с. часто используют систему впрыска топлива, а не карбюратор. Система впрыска топлива впрыскивает топливо непосредственно в цилиндров или непосредственно перед впускным клапаном. затем топливо смешивается с воздухом в цилиндрах. Потому что это тип системы требует насосов высокого давления, блок управления воздухом/топливом, распределитель топлива и нагнетательные форсунки для каждого цилиндра, это вообще дороже карбюратора. Как и в случае двигателя с карбюратором, пилот контролирует подачу топлива, регулируя контроль смеси. Преимущества впрыска топлива Впрыск топлива имеет ряд преимуществ перед карбюраторная топливная система, которые компенсируют его большая стоимость и сложность.
Недостатки впрыска топлива Впрыск топлива имеет некоторые недостатки, самое важное из них:
|
Если один штекер или магнето выходит из строя, другой обеспечивает искру для сжигания топлива.
Искры воспламеняют воздух/топливо смесь, которая быстро расширяется при горении. Сила этого расширения толкает поршень обратно вниз в цилиндр. При движении поршня вниз он поворачивает коленчатый вал, который вращает гребной винт.
Карбюраторы распространены на меньших двигателях, потому что они относительно недорогой. Большие двигатели обычно имеют впрыск топлива. системы, которые впрыскивают топливо прямо в цилиндры, где он смешивается с воздухом во время всасывания гладить.
Вот почему зажигание включено Cessna Skyhawk SP Model 172 (отмечен как MAGNETO на некоторых самолетах) имеет пять позиций: ВЫКЛ , л ( слева ), р ( справа ), ОБА , и СТАРТ . С переключатель в положении L или R , только один магнето подает ток и только один комплект искры пробки загораются. С выключателем ОБА положение, оба магнето подают ток и оба набора свечи горят.
Обычная процедура заключается в установке мощность около 1700 об/мин. Поверните ключ зажигания из ОБА до R , затем обратно к ОБА , затем до L , а потом обратно до ОБА . Вам следует наблюдайте небольшое падение оборотов каждый раз, когда вы переключаетесь с ОБА либо R , либо L . Если оба магнето работают нормально, капля должна быть не более 75 об/мин.
Этот процедура гарантирует, что топливо не останется в цилиндрах и что двигатель не запустится случайно, если кто-то поворачивает винт или если нагар откладывается внутри цилиндры создают горячие точки, которые воспламеняют остаточные топливо.
Этот конфигурация компенсирует свою неэффективность за счет будучи очень простым в эксплуатации. Единственный датчик, который вы нужно следить за тахометром.
Нажмите на дроссельную заслонку, и обороты (и мощность) увеличивается. Вытяните дроссельную заслонку, и обороты уменьшатся. Быть известно, однако, что с увеличением воздушной скорости число оборотов в минуту стремится тоже подползти. Внимательно следите за тахометром при спусках на высокой скорости убедиться, что обороты остается в пределах.
Частичный вакуум нагнетает топливо втекать через струю в воздушный поток, где он смешивается с набегающим воздухом. Затем воздушно-топливная смесь течет во впускной коллектор, который направляет его к каждому цилиндр.
А игла, прикрепленная к поплавку, открывает и закрывает отверстие в топливопроводе, дозирование правильного количества топлива в карбюратор. Положение поплавка, контролируется уровнем топлива в поплавковой камере, определяет, когда клапан открывается и закрывается.
Если на карбюраторе присутствует лед, ожидайте повышение оборотов или давления в коллекторе после первоначального падения (часто сопровождается периодическими неровностями двигателя). Когда вы отключаете обогрев карбюратора, обороты или коллектор давление поднимается выше значения до подачи тепла. Двигатель также должен работать более плавно после гололеда. растаял.
