Что показывает нагрузочная характеристика

2.3.4. Нагрузочные характеристики

Нагрузочной характеристикой называется графическая зависимость основных показателей работы двигателя от его нагрузки. К основным показателям относят мощность N_е, вращающий момент М_е или среднее эффективное давление р_е при постоянной частоте вращения коленчатого вала n и оптимальных углах опережения зажигания или впрыска топлива. При снятии нагрузочных характеристик двигателей на тормозном стенде постоянство частоты вращения коленчатого вала обеспечивается регулированием подачи топлива. Чаще всего при снятии нагрузочных характеристик определяются часовой и удельный расходы топлива.

Нагрузочные характеристики, снятые при разных скоростных режимах, позволяют по графикам расхода топлива оценить топливную экономичность и выбрать диапазон предпочтительных частот вращения коленчатого вала, определить допустимую мощность для этих частот.

Такие характеристики представляют особый интерес в отношении двигателей, которые должны работать в агрегате с машинами, для которых важно при эксплуатации постоянство частоты вращения привода. Это может быть электрогенератор, компрессор или трактор с гидротрансформатором, имеющим непрозрачную характеристику (одна точка пересечения на колесе трансформатора и ДВС).

На рис. 2.13 приведена нагрузочная характеристика дизеля в функции эффективного давления газа р_е. Из нагрузочной характеристики следует, что удельный эффективный расход топлива g_e при увеличении нагрузки у дизелей (как и у бензиновых двигателей) снижается, так как растет механический КПД. Минимальный удельный эффективный расход топлива достигается при максимальном значении эффективного КПД.

Рис. 2.13. Нагрузочная характеристика дизеля ЯМЗ-236 в функции эффективного давления р_е газа: g_e — удельный эффективный расход топлива; G_т — часовой расход топлива

Источник

Определяем нагрузочные характеристики двигателя

Нагрузочная характеристика двигателя определяется пропорциональностью главных параметров двигателя, а также показателем нагрузки при неизменных оборотах коленвала. Настоящее определение показывает деятельность мотора машины в движении в одинаковом скоростном режиме, на одной и той же передаче при различных сопротивлениях дорожного покрытия.

Типичный график нагрузочной характеристики мотора

Определяющими параметрами мотора по нагрузочной характеристике считаются GT и ge. Кроме этого, выделяют:

Холостой ход при определённых оборотах соответствует крайней точке характеристики слева. Точка справа — предельной нагрузке, которую двигатель способен вынести на тех же оборотах.

В карбюраторном моторе снижение мощности при постоянном значении скорости происходит с помощью закрытия дросселя. Плотность снижается, а отсюда количество поступления топлива. Такой тип контроля именуется количественным. При закрытии дросселя экономия мотора изменяется. Её оценка, а также других параметров движка измеряется нагрузочной характеристикой.

Нагрузочная характеристика ДВС зависит от потребления горючего, удельной эффективности такого потребления, а также других параметров при равномерной скорости и режиме тепла.

Изменение часовой затраты горючего зависит от составляющих компонентов топлива, а также показателя заполнения. Одновременно с открытием дросселя сопротивление гидравлики впуска снижается, показатель заполнения поднимается, как и затраты горючего.

Вместе со всем этим процессом меняется качество впрыскиваемого топлива. Показатель избыточности воздуха меняется с требуемой мощностью и контролем экономии топлива.

Завышенные затраты горючего при максимальных параметрах нагрузки можно объяснить насыщением топлива за счёт раскрытия створок экономайзера.

Механический КПД стремится к нулю при холостых оборотах, т. к. вся деятельность движка тратится, чтобы преодолеть механические потери. Также на холостых оборотах происходит обогащение топлива, потому что при открытии дросселя давление и температура снижаются, условия для зажжения искры становятся хуже.

Вместе с открытием дросселя в месте средней нагрузки обогащённое топливо уже не требуется, происходит подача более «бедного» горючего. Это повышает индикаторный КПД.

Способы снятия нагрузки

Мотор должен прогреться на маленькой нагрузке, дроссель открывают на всю. Частота оборотов движка регулируется с помощью тормозной системы. Как только тепловой и скоростной режимы устанавливаются в определённое положение, замеряют показатели:

Значения записываются, после чего выставляют другой режим, но с заниженными показателями. Измеряют и заново сравнивают. На основе всех испытаний строится график, где видны коэффициенты изменений различных показателей — затраты горючей смеси, излишки воздуха, наполнения, температуры. С помощью подобных опытов находят оптимальный режим работы двигателя.

Определение нагрузки дизельного двигателя

Нагрузочная характеристика дизеля обуславливается затратами топлива и всеми показателями работы движка и его загруженности — мощность и давление при стабильных оборотах коленвала. Эти функции, возникшие от неизменных вращений, устанавливаются для всех скоростных режимов. Следует учитывать расходы топлива, максимально возможную подачу его и затраты за определённый период. Всем этим и характеризуются показатели двигателя.

Различия дизельного и карбюраторного двигателей

Нагрузочные характеристики дизеля отличаются от карбюраторного из-за особенных способов сгорания, образования смеси и контролирования мощности. В дизельном моторе топливная воздушная масса образовывается за тысячные доли секунды. В таком случае средним показателем для заполненного объёма воздуха и горючего считается коэффициент лишнего газа. Когда топливо впрыскивается, то неоднородно распространяется в камере сгорания, образуя места различной консистенции газа и горючего. Именно от этого в дизельном моторе консистенция значительно беднее. Регулировка мощности возможна непосредственно до холостых ходов.

Мощность двигателя можно изменить, если меняются составляющие консистенции. Это делается при помощи снижения или повышения горючего, которое впрыскивается за конкретный отрезок времени при одинаковой подаче воздуха. Практически это делают при передвижении рейки топливного шланга.

Коэффициент наполнения не меняется, при возрастании мощности он минимизируется из-за повышения температуры. Показатель лишнего воздуха зависит от расхода топлива.

Высокая мощность у двигателей обнаруживается при пиковом показании значения, определяющего качество всего процесса работы. Отклонение в худшую сторону характеризуется задымлением выхлопных газов, накапливается нагар, снижается экономия, температура мотора возрастает в несколько раз. Отсюда видно, что эксплуатация дизеля в пределах максимальной мощности нецелесообразна.

Задымление при различных параметрах нагрузки

В дизельных движках, имеющих неисправности, чрезмерное задымление выхлопных газов образуется из-за изменения режима скорости и нагрузки. Существуют три вида задымления по цветам:

Задымление чаще происходит, если нагрузка не превышает пятьдесят процентов. Если переваливает за этот предел, то задымление прекращается. При проведении различных опытов было доказано, что дым голубого цвета не присутствует у дизельных двигателей с четырёхтактной фазой. В таких движках дым только чёрного цвета.

Повышение объёма горючего, попадающего в мотор, с одновременным повышением нагрузки является результатом уменьшения индикаторного КПД. Переходя к наименьшим нагрузкам от холостых оборотов, механический и индикаторный коэффициент полезного действия повышается. Если дальше повышать нагрузку — механический КПД возрастёт, а расход горючего будет уменьшаться. Если повысить впрыск горючего, то повышается мощность мотора, но экономия падает, происходит задымление выхлопных газов, движок сильно греется — это явный признак некачественной переработки топлива.

Можно ли снять нагрузку?

Следует дать движку прогреться достаточным образом, в это же время перемещается планка, которая регулирует впрыск горючего и контролирует тормоз, показания мотора выводятся на максимальные значения оборотов коленвала при выбранном режиме скорости. Итоговый режим соответствует предельной мощности при конкретных оборотах. Через небольшой отрезок времени после регулировки оборотов стоит измерить следующее:

После всего проделанного с помощью регулирования тормоза оставляют выбранную частоту оборотов, уменьшают впрыск горючего с помощью планки топливного шланга, переходят к дальнейшему этапу и делают необходимые измерения. За счёт последовательного снижения подачи горючего и при определённом количестве оборотов образуется некоторое количество точек нагрузки. Рассчитывают оптимальную нагрузочную характеристику.

Если статья оказалась полезной, напишите нам об этом.

Источник

Нагрузочные характеристики

Нагрузочная характеристика представляет собой зависимость напряжения генератора от тока возбуждения при постоянном нагрузочном токе и постоянной частоте вращения: U = f (i_в) при I = пост., n = n_н.

Нагрузочные характеристики снимаются при независимом возбуждении (рис. 1.2):

· Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений (рис. 1.2).

· Регулировочные рукоятки источника G2 и возбудителя G3 поверните против часовой стрелки до упора.

· Регулировочные рукоятки активной нагрузки А10 установите в положение «0»

· Пустите синхронный двигатель.

· включите выключатель «СЕТЬ» и нажмите кнопку «ВКЛ» источника G2.

· Установите путем регулирования тока возбуждения I_в напряжение U якорной обмотки генератора M2, равным, например, 140 В.

· Меняя положение регулировочных рукояток активной нагрузки А10 и поддерживая путем регулирования тока возбуждения I_в ток I якорной обмотки неизменным и равным, например, 0,15 А, изменяйте напряжение U якорной обмотки генератора M2 и заносите значения тока в цепи возбуждения I_в и напряжения на нагрузке U в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Нагрузочная характеристика

U = f (i_в) при I = А = пост., n = n_н.

По опытным данным на одном рисунке строятся нагрузочные характеристики и расчетная характеристика холостого хода. Примерный вид характеристик показан на рис. 1.6.

При независимом возбуждении вследствие, возникающих при нагрузке генератора падения напряжения в сопротивлении цепи якоря и размагничивающего действия реакции якоря, нагрузочная характеристика располагается ниже характеристики холостого хода

.

При смешанном возбуждении со встречным включением обмоток параллельного и последовательного возбуждений нагрузочная характеристика располагается еще ниже, что вызвано размагничивающим влиянием последовательной обмотки возбуждения. При смешанном возбуждении с согласным включением обмоток параллельного и последовательного возбуждений нагрузочная характеристика может располагаться даже выше характеристики холостого ход, что вызвано подмагничивающим влиянием последовательной обмотки возбуждения.

Размагничивающее действие реакции якоря можно определить по характеристикам холостого хода и нагрузочной, если построить характеристический треугольник.

В одних координатных осях (рис. 1.7) строится характеристика холостого хода (1) и нагрузочная характеристика (2) для номинального тока генератора независимого возбуждения. Отмечаем отрезок |АА’| равный U_н, определяем ток возбуждения i_ВН = |ОА’|, соответствующий номинальному режиму. Отложив отрезок |АВ|, равный суммарному падению напряжения в цепи якоря I_НR_я, можно получить ЭДС генератора при номинальной нагрузке |А’В|. Здесь I_НR_я – включает в себя падение напряжения в сопротивлениях обмоток якоря и добавочных полюсов, последовательной обмотки возбуждения, компенсационной обмотки и в переходном сопротивлении щеточных контактов. Из точки В проводится отрезок ВС до пересечения с характеристикой холостого хода и определяется ток возбуждения i_ВХХ = |ОС’|, при котором на холостом ходу в якоре индуктируется ЭДС такой же величины. Отрезок |С’А’| = |СB| в масштабе тока возбуждения представляет размагничивающее действие реакции якоря.

Треугольник АВС (катет |АВ| соответствует падению напряжения в якорной цепи, а |ВС| – размагничивающей реакции якоря) является характеристическим треугольником генератора при номинальном напряжении и номинальном токе якоря.

Источник

Нагрузочные характеристики транзистора

При использовании транзистора для усиления колебаний в его выходную цепь включается нагрузка, сопротивление которой в общем случае является величиной комплексной. Мы в дальнейшем для простоты это сопротивление будем считать чисто активным.

Отличие нагрузочных характеристик от статических связано с тем, что напряжение на коллекторе не остается постоянным, а зависит от величины тока коллектора.

Как видно из рис.1 напряжение на коллекторе при наличии нагрузки R в его цепи можно определить по закону Кирхгофа

Это соотношение, являющееся уравнением прямой линии, определяет связь между током и напряжением коллектора при наличии нагрузки и представляет собой выходную нагрузочную характеристику.

Для построения выходной нагрузочной характеристики, представляющей прямую линию, необходимо найти точки пересечения её с осями координат:

2. U_к= 0

Проведя через эти точки прямую, получим выходную нагрузочную характеристику (рис.2а).

Наклон этой характеристики зависит от величины сопротивления нагрузки. Чем больше сопротивление нагрузки, тем положе проходит нагрузочная характеристика.

Точки пересечения нагрузочной характеристики со статическими характеристиками I_к = f(U_к) определяют коллекторный ток, коллекторное напряжение транзистора при заданных I_б, R и E_к.

Входная характеристика транзистора с нагрузкой в цепи коллектора также отличается от статических входных характеристик, т.к. при её снятии напряжение коллектора изменяется. Эту характеристику можно построить имея семейство входных статических характеристик путем переноса точек пересечения выходной нагрузочной характеристики с выходными статическими характеристиками. Соединяя полученные точки плавной кривой получаем входную характеристику транзистора с нагрузкой (рис.2б). Она идет более круто, чем статические, т.е. входная проводимость транзистора с нагрузкой увеличивается.

На практике обычно входную характеристику транзистора с нагрузкой не строят, а используют одну из статических характеристик, которые идут узким веером и в справочниках приводится одна из них.

По нагрузочным характеристикам можно производить расчет режима усиления, который рассмотрим в следующем вопросе.

Таким образом, нагрузочные характеристики биполярного транзистора определяют связь между токами и напряжениями во входной и выходной цепях при наличии нагрузки в выходной цепи. Они отличаются от статических и используются при расчете режима усиления.

Дата добавления: 2015-12-08 ; просмотров: 5115 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Нагрузочные характеристики.

29.1. Рассмотрите условия определения нагрузочных характеристик бензинового двигателя и дизеля. Для чего они определяются?

Нагрузочной хар-кой двигателя называют зависимость основных показателей двигателя от его мощности (нагрузки), определяемую при постоянной частоте вращения и неизменных температурах охлаждающей жидкости и масла. Нагрузочная хар-ка имитирует работу и показатели двигателя на автомобиле, когда он движется с постоянной скоростью (и при постоянной передаче коробки перемены передач) по дороге с переменным уклоном. Различают 2 типа нагрузочных характеристик: нагрузочную характеристику оптимального(по экономичности) регулирования двигателя (ХОР), т.е. идеальную нагрузочную характеристику, и реальную, или просто нагрузочную характеристику. При определении идеальной нагрузочной характеристики (ХОР) для каждого значения мощности (нагрузки) с помощью регулировочных характеристик подбирают такие регулировки всех систем: зажигания, подачи топлива, рециркуляции отработавших газов и т.д., которые обеспечивают наименьшие возможные для данного двигателя значения удельного (и часового) расхода топлива. ХОР позволяет оценить предельную возможную топливную экономичность двигателя и сопоставить показатели двигателей в этих условиях. Такие характеристики чаще всего используются при исследованиях и доводки двигателя для оценки степени совершенства его рабочих процессов. ХОР служат основой для выбора регулировок систем двигателя. Реальные нагрузочные характеристики определяются при регулировках, обеспечиваемых системами двигателя: карбюратором, автоматами опережения зажигания и т.д. Такие характеристики позволяют: по серии характеристик, снятых при различных частотах вращения, оценить фактические экономические ( и токсические) показатели двигателя во всей зоне рабочих режимов и сопоставить их с показателями других двигателей; выбрать режимы работы, обеспечивающие наиболее благоприятные экономические (и токсические) показатели, что важно при подборе двигателя для автомобиля, выборе передаточных чисел трансмиссии автомобиля или условий работы двигателя стационарной установки; путем сравнения реальных и идеальных нагрузочных характеристик оценить правильность установленных регулировок систем двигателя; рассчитать экономические и токсические показатели автомобиля при заданных условиях его движения. При определении нагрузочной характеристики дизеля важным является установление максимально допустимой внешней нагрузки (мощности).

29.2 Рассмотрите и объясните характер изменения по нагрузочной характеристике бензинового карбюраторного двигателя коэффициента избытка воздуха, коэффициента наполнения. индикаторного, механического, эффективного КПД, удельного эффективного расхода топлива, темп выпуск ных газов, концентрации СН, СО в выпускных газах.

Рисуем нагрузочную хар-ку карбюра. Так как ДсИЗ работает в относительно узком диапазоне составов смеси (α), мощность двигателя по нагрузочной хар-ке изменяют, меняя кол-во смеси, поступающей в цилиндры, т.е. применяют количественный метод регулирования мощности двигателя. Для уменьшения мощности двигателя прикрывают дроссельную заслонку, что приводит к росту потери давления на впуске (Δр_к) и соответственно к уменьшению коэффициента наполнения η_v. Таким образом, основным управляющим воздействием на двигатель при реализации нагрузочной хар-ки является изменение положения дроссельной заслонки. При полном открытии ДЗ, из-за химической неполноты сгорания топлива (α

29.3 Рассмотрите и объясните характер изменения по нагрузочной характеристике дизеля коэффици ента избытка воздуха, коэффициента наполнения, индикаторного, механическ5го, эффективного КГIд, температуры выпускных газов, дымности выпускных газов и концентрации в них СН, ох, СО.

При снятии нагрузочной хар-ки снижение нагрузки достигается уменьшением цикловой подачи топлива путем перемещения рейки топливного насоса.

В дизеле увеличение α при снижении нагрузки вызвано снижением часового расхода топлива G_т, в то время как часовой расход воздуха G_в несколько увеличивается. Температура отработавших газов Т_r снижается из-за уменьшения кол-ва теплоты, выделяющейся при сгорании. Увеличение α приводит к снижению дымности отработавших газов D_x, а также уменьшению g_i в результате увеличения η_i. Причинами увеличения η_i являются: а) снижение тепловых потерь вследствие увеличения полноты сгорания и сокращения продолжительности тепловыделения; б) повышение термического КПД цикла из-за увеличения степени последующего расширения и увеличения доли двухатомных газов в заряде (уменьшение теплоемкости заряда).

С уменьшением нагрузки, η_м будет непрерывно уменьшаться вследствие увеличения относительной доли механических потерь.

Дымность ОГ по мере увеличения нагрузки возрастает (вследствие снижения α) до некоторых допустимых значений, ограничивающих максимально допустимую нагрузку.

Выброс NO_х зависит от температуры газов в зоне горения и наличия свободного кислорода. С возрастанием N_e, начиная от самых малых нагрузок, температура газов в камере сгорания постоянно увеличивается при большом общем избытке кислорода.

Уровень выброса СО у дизелей примерно в 20 раз, а СН – в 10 раз ниже чем у бензиновых двигателей. Содержание СО мало изменяется по нагрузке, заметно возрастая лишь в зоне максимальных нагрузок до значений, достигающих 0,25% по объему. Выброс СН почти не зависит от нагрузки, несколько возрастая при самых малых и предельно высоких нагрузках.

Источник