Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин
Где — коэффициент, зависящий от способа соединения аккумуляторов в батарею, в нашеи случае 3,0; — высота и ширина пластины, м; и — толщина положительной и отрицательной пластины; и — число положительных и отрицательных пластин в аккумуляторе. Где — напряжение батареи; — суммарное активное сопротивление первичной цепи; — относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя; — частота… Читать ещё >
Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего профессионального образования
«Тульский государственный университет»
Политехнический институт Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»
Контрольно-курсовая работа По дисциплине «Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно — технологических машин»
Вариант № 16
Выполнил: студент гр. 620 891 Р. В. Никитин Проверил: д.т.н., проф. каф. АиАХ В. И. Петров Тула 2012
Содержание Задание 1. Временные характеристики стартерных аккумуляторных батарей
Задание 2. Расчет вольт-амперных характеристик стартерных АКБ
Задание 3. Электромеханические характеристики стартера
Задание 4. Характеристики контактной системы зажигания
Список использованной литературы
Задание 1. Временные характеристики стартерных аккумуляторных батарей Рассчитать и построить временные характеристики аккумуляторной батареи при токе разряда I = 3C20.
1.1. Рассчитать внутреннее сопротивление АКБ.
1.2. Определить напряжения начала разряда.
1.3. Рассчитать и построить зависимость времени разряда АКБ от температуры.
1.4. Рассчитать и построить временные характеристики батареи при различных температурах.
Исходные данные :
Таблица 1.1
№ варианта | Тип аккумуляторной батареи | Степень разреженности электролита, % | Температура электролита батареи, ?С | Плотность электролита, кг/м3 | |||||
+25 | — 35 | ||||||||
6СТ-90ЭМС | +25 | — 35 | |||||||
Таблица 1.2
Тип АКБ | Число пластин | S, м2 10−4 | hЭ, м 10−2 | lЭ, м 10−2 | д+, м 10−2 | д-, м 10−2 | дС, м 10−2 | дТ, м 10−2 | дСТ, м 10−2 | Kм, | |
6СТ-90ЭМС | 6/7 | 13,35 | 14,3 | 0,230 | 0,19 | 0,15 | 0,075 | 0,04 | 3,0 | ||
За напряжение начала разряда принято напряжение на 10-ой секунде после включения батареи на разряд, которое определяется по формуле:
где — ЭДС батареи, В; - ЭДС поляризации, В; - ток разряда батареи, А; - сопротивление АКБ при разряде, Ом.
Рис. 1. Временная характеристика АКБ.
С достаточной точностью можно определить ЭДС батареи по следующей формуле:
где — число последовательно соединенных аккумуляторов в АКБ; - плотность электролита при 15оС, кг/м3; - степень разреженности батареи.
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Определим ток разряда по формуле:
Вычисляем удельное сопротивление электролита с достаточной точностью по формуле:
где — температура электролита.
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
ЭДС поляризации зависит от тока разряда и температуры электролита и определяется по формуле:
где — число пластин в аккумуляторе; - прощадь одной пластины, м2.
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Сопротивление АКБ является суммой сопротивлений:
где — сопротивление электролита; - сопротивление сепараторов; - сопротивление активной массы, решеток, полюсных мостов, выводных штерей и перемычек; объединунных таким понятием как «сопротивление металлических частей».
Сопротивление электролита определяется по формуле:
где — толщина сеператора, м; - толщина тела сепаратора, м; - толщина стекловолокна, м.
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Сопротивление сепараторов определяется по формуле:
где — коэффициент, зависящий от пористости, диаметра и конфигурации пор сепаратора. Материал сепаратора — мипласт, .
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Сопротивление металлических частей равно:
где — коэффициент, зависящий от способа соединения аккумуляторов в батарею, в нашеи случае 3,0; - высота и ширина пластины, м; и — толщина положительной и отрицательной пластины; и — число положительных и отрицательных пластин в аккумуляторе.
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Сопротивление аккумуляторной батареи будет равно:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
За напряжение начала разряда принято напряжение на 10-ой секунде после включения батареи на разряд, которое определится как.
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Напряжение конца и начала разряда определяется в основном температурой электролита и плотностью разрядного тока. Между ними существует следующая связь:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -30оС:
Для построения временной характеристики необходимо также знать время, в течение которого аккумуляторная батарея разряжается до .
Продолжительность разряда с учетом влияния температуры электролита определяется по формуле:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
В общем виде зависимость уравнения от продолжительности разряда описывается уравнением:
Рис. 2. Временные характеристики стартерных батарей.
Задание 2. Расчет вольт — амперных характеристик стартерных аккумуляторных батарей Рассчитать и построить ВАХ аккумуляторной батареи.
2.1. Рассчитать ВАХ полностью заряженной аккумуляторной батареи для температуры +25оС.
2.2. Рассчитать для этой же АКБ вольт — амперные характеристики с учетом заданной степени разреженности и температуры электролита.
2.3. Определить по ВАХ напряжение АКБ при токе 3C20 и токе разряда батареи при напряжении 7,2 В.
Исходные данные:
Таблица 2.1
Тип аккумуляторной батареи | Число положительных пластин | Степень разреженности батареи, % | Температура электролита батареи, оС | |||
6СТ-90 | +25 | — 35 | ||||
Значение и коэффициента для полностью заряженнных АКБ на первой попытке пуска:
Таблица 2.2
Тип аккумуляторной батареи | Ток замыкания при 0 оС, А | Коэффициент | ||
от -40 оС до 0 оС | от 0 оС до +40 оС | |||
6СТ-90 | 4,0 | 1,7 | ||
Значение коэффициента в зависимости от температуры электролита и степени разреженности батареи:
Таблица 2.3
% | Коэффициент при температуре электролита, оС | |||
— 35 | +25 | |||
0,35 | 0,56 | 0,86 | ||
Значение коэффициента при токе разряда 35C20 равно 2,5, считая, что двигатель карбюраторный.
Значение коэффициента в зависимости от температуры электролита при разреженности батареи.
Таблица 2.4
Температура электролита, оС | — 35 | ||
коэффициент, А/с | 0,3 | 1,2 | |
Число 10-секундных попыток запуска принимаем равным. Продолжительность попытки пуска .
Рис. 5. ВАХ аккумуляторной батареи.
Значение условного начального разрядного напряжения может быть найдено по формуле:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Определяем условный ток короткого замыкания, приходящийся на один положительный электрод (пластину):
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Условный ток короткого замыкания батареи:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Определим внутреннее сопротивление батареи:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС Определим максимальную полезную мощность:
При температуре +25оС:
При температуре 0оС:
При температуре -35оС:
Рис. 3. ВАХ аккумуляторной батареи.
Напряжение АКБ при токе 3C20 и токе разряда батареи при напряжении 7,2 В.
Таблица 2.5
Температура | — 35оС | 0оС | +25оС | |
При | 9,11В | 10,099 В | 10,269 В | |
При | 391,5 А | 1024 А | 1236 А | |
Задание 3. Электромеханические характеристики стартера Пересчитать электромеханические характеристики стартера на новую ВАХ аккумуляторной батареи. Исходные данные в таблице 4.1 — 4.6.
4.1. Построить ВАХ U (I) и U`(I). Соединить точку UCТ с началом координат прямой UТ. Найти ток I`СТ.
4.2. Построить зависимости n (I) и M (I).
4.3. Участок оси тока от IСХ до I`СТ разбить на интервалы, для каждого значения тока определить значение противо — ЭДС стартера E и E`. Полученные данные занести в таблицу.
4.4. Рассчитать частоту вращения вала стартера для новой ВАХ.
4.5. Рассчитать мощность стартера для двух ВАХ.
4.6. Результаты расчета занести в таблицу и построить на графике кривые n`(I), P (I) и P`(I).
4.7. Найти значение максимальной мощности стартера для двух ВАХ и рассчитать для этих режимов следующие соотношения: P`max/PCH; M`max/MCH; n`max/nCH; I`max/ICH; U`max/UCX, а также UCH/UH; U`max/UH. Данные расчета занести в таблицу и дать заключение о результатах проведенных расчетов.
4.8. На графике нанести оси координат для оценки полученных результатов в системе.
Исходные данные:
таблица 4.1
Тип стартера | Тип АКБ | Исходные данные по ВАХ | ||||||
номинальной | новой* | |||||||
UHP | UCT | ICT | ф`Б | U`HP | U`CT | |||
СТ-221 | 6СТ-90 | 12,35 | 8,3 | — 20 | 11,96 | 5,8 | ||
Характеристика n (I) и M (I) стартера СТ-221
Таблица 4.2
I, А | |||||||||||
n | |||||||||||
M | 1,9 | 6,7 | 9,4 | 12,5 | 15,8 | 22,2 | 25,6 | ||||
Строим ВАХ U (I) и U`(I). Соединяем точку UCТ с началом координат прямой UТ. Получаем ток I`СТ. = 340 А.
Строим зависимости n (I) и M (I).
Участок оси тока от IСХ до I`СТ. разбиваем на интервалы, для каждого значения тока определяем значение противо — ЭДС стартера E и E`. Полученные данные заносим в таблицу 4.3.
Таблица 4.3
I, А | ||||||||||||
E | 11,1 | 10,4 | 9,6 | 8,8 | 8,2 | 7,6 | 6,9 | 6,1 | 5,2 | 4,7 | ||
E` | 10,1 | 9,4 | 8,1 | 6,2 | 5,2 | 3,2 | 2,1 | 1,3 | ||||
Рассчитываем частоту вращения вала для новой ВАХ по формуле:
Полученные значения занесем в таблицу 4.4.
Таблица 4.4
I, А | ||||||||||||
n' | ||||||||||||
Рассчитываем мощность стартера для двух ВАХ, по формуле:
Полученные значения занесем в таблицу 4.5.
Таблица 4.5
I, А | ||||||||||||
P | 11,1 | 10,4 | 9,6 | 8,8 | 8,2 | 7,6 | 6,9 | 6,1 | 5,2 | 4,7 | ||
P` | 10,1 | 9,4 | 8,1 | 6,2 | 5,2 | 3,2 | 2,1 | 1,3 | ||||
Строим кривые n`, Р и Р`.
По графику находим значение максимальной мощности стартера для двух ВАХ: PCH=1,28 кВт, P`max=0,9 кВт.
Рис. 4. Характеристика стартера на новой ВАХ.
Задание 5. Характеристики контактной системы зажигания аккумуляторная батарея стартер зажигание Исследовать выходные характеристики контактной системы зажигания.
5.1. Рассчитать и построить зависимость тока разрыва контактов от частоты вращения вала двигателя.
5.2. Рассчитать и построить зависимость максимального вторичного напряжения от частоты вращения вала двигателя и числа искр.
5.3. На графике U2(n) в том же масштабе построить зависимость пробивного напряжения свечи от частоты вращения вала двигателя.
5.4. Рассчитать и построить зависимость коэффициента запаса по вторичному напряжению от частоты вращения вала двигателя. Найти предельную частоту вращения вала, когда коэффициент запаса равен 1,5.
Исходные данные:
Таблица 5.1
№ п/п | Z | UБ, В | фз | R1, Ом | L1, Гн 10—3 | C1, Ф 10−6 | C/2, Ф 10−12 | W2/W1 | C//2, Ф 10−12 | з | |
0,65 | 3,25 | 9,5 | 0,25 | 68,5 | 0,85 | ||||||
Таблица 5.2
Nдв, об/мин | ||||||||||||
UП, кВ | 13,5 | 9,5 | 7,5 | 6,7 | 6,5 | |||||||
Для каждого числа оборотов двигателя определяем ток разрыва по формуле:
где — напряжение батареи; - суммарное активное сопротивление первичной цепи; - относительное время замкнутого состояния контактов прерывателя; - частота вращения коленчатого вала двигателя; Z — число цилиндров двигателя.
Внесем полученные данные в таблицу 5.3 и построим по этим данным график.
Определяем емкость вторичной сети С2:
Величина максимального вторичного напряжения определяется по формуле:
Наличие в свече шунтирующего сопротивления, равного 3Мом, снижает максимальное вторичное напряжение примерно на 4кВ, т. е:
Рассчитываем значения и для каждого значения числа оборотов двигателя, заносим полученные значения в таблицу 15.
Определяем коэффициент запаса по вторичному напряжению:
В режиме пусковых оборотов коэффициент запаса равен:
В рабочем режиме коэффициент запаса равен:
Занесем расчеты по данным формулам в таблицу 5.3 и построим кривые коэффициентов запаса.
Таблица 5.3
Nдв, об/мин | IP, А | U2M, кВ | U2MЭ, кВ | КЗ | КЗП пусковых оборотов | КЗП рабочего режима | |
3,69 | 29,18 | 25,18 | 1,68 | 1,61 | 1,28 | ||
3,69 | 29,14 | 25,14 | 1,80 | 1,72 | 1,37 | ||
3,65 | 28,84 | 24,84 | 1,84 | 1,77 | 1,40 | ||
3,56 | 28,14 | 24,14 | 2,01 | 1,93 | 1,53 | ||
3,44 | 27,16 | 23,16 | 2,11 | 2,01 | 1,59 | ||
3,29 | 26,02 | 22,02 | 2,32 | 2,21 | 1,75 | ||
3,14 | 24,84 | 20,84 | 2,61 | 2,48 | 1,96 | ||
3,00 | 23,68 | 19,68 | 2,62 | 2,49 | 1,97 | ||
2,85 | 22,55 | 18,55 | 2,65 | 2,51 | 1,98 | ||
2,72 | 21,50 | 17,50 | 2,61 | 2,46 | 1,94 | ||
2,59 | 20,50 | 16,50 | 2,54 | 2,39 | 1,88 | ||
Рис. 6. Зависимость тока разрыва контактов от частоты вращения вала двигателя.
Рис. 7. Зависимость коэффициента запаса по вторичному напряжению от частоты вращения вала двигателя.
Рис. 8 зависимость пробивного напряжения свечи от частоты вращения вала двигателя Рис. 9 зависимость коэффициента запаса по вторичному напряжению от частоты вращения вала двигателя Список использованной литературы
1. В. И. Петров. Электроника и электрооборудование транспортных и транспортно-технологических машин. Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов направления 190 600 «Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования». — Тула. 2009. — 36 с.: ил.