CC BY
48
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012
ж — в жидкости; к — на катоде; а — на аноде;
пи — поверхностной ионизации; аэ — автоэлектронной эмиссии.
Библиографический список
1. Адамчевский, Ч. Электрическая проводимость жидких диэлектриков / Ч. Адамчевский. — Л. : Энергия, 1972. — 295с.
2. Стишков, Ю. К. Электрогидродинамические течения в жидких диэлектриках / Ю. К. Стишков, А. А. Остапенко. — Л. : Издательсво ЛГУ, 1989. — 174 с.
3. Ненишев, А. С. Разработка теории и методов исследова-
ния конвективного теплообмена диэлектрических жидкостей в электрическом поле и создание на их основе высокоэффективной теплообменной аппаратуры / А. С. Ненишев // Фундаментальные исследования в области прикладной физики и математики в технических вузах России. — М. : Физмат, 1995. - Т. 1. - С. 94-96.
НЕНИШЕВ Анатолий Степанович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Теплоэнергетика».
Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 12.12.2011 г.
©А С. Ненишев
удк 531.7 В. В. НЕЧАЕВ
Ю. В. БАБКИН А. В. КОЛУНИН
Омский танковый инженерный институт Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ТОКА, ПОТРЕБЛЯЕМОГО ДИАГНОСТИРУЕМЫМ СТАРТЕРОМ ПРИ ПРОКРУТКЕ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ________________________________
В статье представлены математические зависимости изменения тока, потребляемого диагностируемым стартером при прокрутке двигателя автомобиля.
Ключевые слова: методы диагностирования, момент вращения стартера, ток якоря стартера, холодная прокрутка двигателя.
Методы, используемые при исследовании диагностических моделей, можно разделить на аналитические, графические и графоаналитические.
Аналитические методы позволяют применять удобные способы оптимизации и получить соотношения, характеризующие объект или изменения его состояния. К ним можно отнести известные методы малого параметра, теории чувствительности, математической логики, планирования эксперимента и распознания образов. Аналитические методы достаточно эффективны при проведении анализа любой диагностической модели, однако с возрастанием сложности моделей решение становится слишком громоздким.
Графические методы обладают большей наглядностью и могут служить как непосредственно, так и для иллюстрации аналитических методов. Они весьма полезны при исследовании протекающих процессов или моделей характеристик объекта. Среди графических методов особое место занимают основанные на теории графов — ориентированных и неориентированных. При изучении структурных свойств
графов удобно пользоваться матричными представлениями. Основным недостатком графических методов является недостаточная точность при регистрации результата.
Графоаналитические методы наиболее приемлемы, так как представляют собой различные комбинации графических и аналитических методов. К ним можно отнести наиболее распространенные алгебраические и дифференциальные уравнения. При выполнении анализа непрерывных моделей, представленных линейными алгебраическими и дифференциальными уравнениями, а также применении методов теории графов, широко используется матричный аппарат.
При анализе дискретных моделей довольно часто пользуются аппаратом математической логики, главной задачей которой является структурное моделирование объектов. При помощи такого аппарата можно осуществлять анализ специальных диагностических моделей, характеризуемых конечным числом состояний.
Процесс диагностирования любой системы сводится к определению диагностических параметров.
Рис. 1. Распределение мощности в стартерной цепи Раб — мощность аккумуляторной батареи; Рэлектр. — мощность направленная на нагрев проводов; Бобр — противоэлектродвижущая сила, В;
Нет — суммарное сопротивление стартерной цепи, Ом
Рис. 3. Силы, действующие на кривошипно-шатунный механизм
Рис. 2. Распределение мощности в стартерной цепи Рмех — мощность механических потерь;
Рмаг — мощность магнитных потерь;
Рп — полезная мощность;
Рэлектр — мощность потерь на нагрев проводов
Для системы электростартерного пуска такими параметрами являются: электромагнитная мощность стартера, состояние аккумуляторной батареи, величина тока, потребляемого стартером при прокрутке двигателя [1].
Электромагнитная мощность — это мощность, направляемая на вращение вала якоря. По схеме замещения стартерной цепи электромагнитная мощность определяется выражением:
Сила РА имеет две составляющие: Ри — направлена к центру вращения коленчатого вала (препятствует «растягиванию» отрезка ОА), Рт — создается моментом сопротивления Мс
Мг
Из рис. 3 следует, что:
■РтЯ .
(4)
Рэлм = Раб — Рэлектр. = Еаб Ія — Ія Яст =
= Ія (Еаб — ІяЯст) = Ія Еобр, (1)
На рис. 1 изображены мощности потерь и полезная мощность в стартерной цепи, на которые расходуется мощность аккумуляторной батареи.
Для определения зависимости изменения тока, потребляемого стартером при прокрутке двигателя автомобиля, рассмотрим момент сопротивления коленчатого вала при прокрутке двигателя. На рис. 2 представлена схема распределения мощности в стар-терной цепи. На (рис. 3) представлены силы, действующие на кривошипно-шатунный механизм двигателя. Используя данные рисунки, не трудно убедиться, что сила, действующая на поршень, максимальна при ф = 180о. Рассмотрим момент сопротивления коленчатого вала при прокрутке двигателя рис. 3, который производит компенсацию этой силы. Очевидно, что в мертвых точках, когда сила, действующая на поршень, направлена вдоль кривошипа коленчатого вала (отрезок ОА), этот момент равен 0.
Шатун в точке В действует на поршень с силой , направленной вдоль отрезка АВ, причем вертикально составляющая ее РВу по величине равна Р.
РТ = РА собУ ,
Р
Рв =---------,
соб р '
Я БІП ф Р = агсБІп(-----------)
I '
Ра = Рв
Р
соб Р'
(1)
(2)
(3)
У = 180о-(180о-ф)-р = ф-р. Следовательно, Рт будет равно:
-зт( ф-р)
соб Р
(5)
(6)
(7)
Подставляя полученные величины, определим искомый момент:
Мс =■
РЯ соб Р
-біп(ф - Р)
(8)
Как следует из расчетов, максимум момента смещен относительно прихода поршня в верхнюю мертвую точку на постоянный угол и при прочих равных условиях зависит от длины кривошипа, длины шатуна, радиуса поршня и компрессии [2].
Для обеспечения вращения коленчатого вала двигателя необходимо, чтобы момент вращения стартера Мвр был равен максимальному моменту сопротивления.
Момент вращения стартера при «холодной» прокрутке двигателя определяется произведением тока якоря Ія и магнитного потока Ф:
Мвр = СМІЯФ ,
(9)
где См — постоянная электродвигателя.
В свою очередь, магнитный поток определяется отношением:
Р
Р
Т
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА
227
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012
Ф
Рн
Я
(10)
мц
где Рн — намагничивающая сила;
Я
сопротивление магнитной цепи.
Намагничивающая сила будет равна:
(11)
где тов — число витков обмотки возбуждения стартера.
Подставив полученные величины в выражение 9, получим:
Мвр = С мІ я
(12)
где Р — давление в цилиндре двигателя;
5 — площадь поршня.
Максимальная величина данной силы будет определяться зависимостью:
¡2
4
(17)
где Р к — давление в конце такта сжатия; й — диаметр поршня.
Таким образом, метод диагностирования без пуска двигателя удовлетворяет принципам при выборе диагностических параметров изделия (системы) электрооборудования, а также позволяет решить задачи, стоящие перед диагностированием.
Библиографический список
При вращении коленчатого вала стартером момент сопротивления равен моменту вращения:
М Вр =
(13)
Из выражения 12 определим величину тока якоря стартера при прокрутке двигателя:
І я =
Мг
мц
(14)
Подставив величину момента сопротивления в выражение 14 установим зависимость изменения тока, потребляемого стартером при прокрутке двигателя:
РЯбіп( ф-Р)Ям
СмШов соб Р
(15)
Ток, потребляемый стартером при прокрутке двигателя, с незначительным допущением, изменяется синусоидально от угла поворота коленчатого вала, а силу действующую на поршень можно представить равной:
Р = Р 5,
(16)
1. Нечаев, В. В. Диагностирование системы электростартер-ного пуска автомобиля / В. В. Нечаев // Автомобильная промышленность. — 2009. — № 2. — С. 19 — 20.
2. Пат. 84557 Российской Федерации, МПК в 01М 15/00. Устройство для диагностирования систем и механизмов дизеля / Нечаев В. В., Сливкин С. А., Тукало Е. Б., Бабкин Ю. В., Ир-ков Э. Ю., Хахалев С. А. ; заявитель и патентообладатель Ряз. воен. автомоб. ин-т. — 2009110722/22 ; заявл. 24.03.2009 ; опубл. 10.07.2009, Бюл. № 19. - 3 с.
НЕЧАЕВ Виталий Викторович, кандидат технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры ремонта бронетанковой и автомобильной техники Омского танкового инженерного института.
БАБКИН Юрий Владимирович, заместитель начальника кафедры физической культуры и спорта Омского танкового инженерного института. КОЛУНИН Александр Витальевич, кандидат технических наук, доцент кафедры теплотехники и тепловых двигателей Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 07.12.2011 г.
© В. В. Нечаев, Ю. В. Бабкин, А. В. Колунин
Я
І
я
Книжная полка
620.9/С34
Сибикин, Ю. Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии [Текст] : учеб. пособие / Ю. Д. Си-бикин, М. Ю. Сибикин. - М. : КНОРУС, 2010. - 227 с. - ¡ББЫ 978-5-406-00278-0.
Рассмотрены современное состояние и перспективы использования в России и за рубежом энергии солнца, ветра, геотермальных вод, малых рек, океанов, морей, вторичных энергоресурсов и других возобновляемых источников энергии. Приведены примеры их внедрения в народное хозяйство.
Хрусталева, З.А. Электротехнические измерения : учебное пособие / 3. А. Хрусталева. - М. : КноРус, 2011. - 208 с. - КВЫ 978-5-406-00353-4.
Изложены основы электротехнических измерений, принципы и методы измерения электрических и электронных величин, характеризующих параметры сигналов, цепей, полупроводниковых приборов. Рассмотрены основные метрологические характеристики средств измерений. Приведены структурные схемы измерительных приборов. Рассмотрены оценка и анализ погрешностей измерения и способы их уменьшения. Для студентов техникумов и колледжей, обучающихся по специальности «Вычислительные машины, системы, сети и комплексы» (230101) и «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей».
