Научная статья по теме Первичный двигатель генератора дизель в автономных системах электроснабжения Науковедение

научная статья по теме Первичный двигатель генератора дизель в автономных системах электроснабжения Науковедение

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «Первичный двигатель генератора дизель в автономных системах электроснабжения»

ПЕРВИЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ГЕНЕРАТОРА ДИЗЕЛЬ В АВТОНОМНЫХ СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Автономные системы электроснабжения

Автономные системы электроснабжения (АСЭ) применяются в транспортных и стационарных энергосистемах, авиационно-космической и судовой технике. Важное место среди них принадлежит транспортным АСЭ, которые обеспечивают электроснабжение потребителей в труднодоступных районах и аварийных ситуациях.

Структуры транспортных АСЭ значительно многообразнее, чем традиционные системы электроснабжения. Кроме того, вопросы проектирования транспортных систем имеют свою специфику, которая прежде всего учитывает критерии эффективности, параметры электроэнергии и электромагнитную совместимость оборудования (особенности совместной работы основных функциональных узлов: источник — преобразователь, преобразователь — преобразователь) и в связи с этим их оптимизацию. Очень важную роль в АСЭ играет первичный двигатель генератора.

Первичный двигатель генератора дизель

Знание основ устройства и основных характеристик первичных двигателей генераторов принципиально необходимо не только потому, что корабельный вахтенный механик обслуживает и электрическую, и механическую части электроэнергетической установки, но и потому, что первичные двигатели оказывают решающее влияние на характер и численные значения физических величин процессов изменения токов, мощностей, частот, напряжений.

В системе автоматического управления электростанцией многие сигналы воздействуют на первичные двигатели. Например, частота напряжения на шинах главного распределительного щита непосредственно зависит от частоты вращения генераторов. В процессе запуска двигателей производится воздействие на первичный двигатель генератора, чтобы вывести обороты на подсинхронные. В процессе синхронизации устройство автоматической подгонки частот получает сигнал по разности частот и воздействует на первичный двигатель. При так называемом зависании генераторных агрегатов (при случайном выходе машин на очень близкие частоты) в процессе подгонки частот на один из двигателей даётся импульс подачи топлива. После включения генераторов на параллельную работу приём и распределение активной нагрузки производится автоматической системой только за счёт воздействия на первичные двигатели. При увеличении или снижении нагрузки параллельно работающих генераторных агрегатов система автоматики даёт сигналы на пуск или остановку двигателей. При параллельной работе с береговой сетью, в частности при испытаниях корабельных электростанций, стабилизация активной мощности осуществляется только за счёт воздействия на двигатели. Автоколебания мощности при параллельной работе машин зависят от параметров автоматических регуляторов частоты вращения первичных двигателей генераторов. Переходные процессы в режимах перегрузок и в аварийных весьма существенно зависят от характеристик регуляторов частоты и их нелинейностей. Пуск мощных потребителей, например подруливающих устройств, в основном определяется способностью двигателя отдать необходимую мощность.

Наконец, работа системы синхрофазирования генераторных агрегатов целиком определяется автоматическими регуляторами частот и фаз генераторных агрегатов.

В составе генераторных агрегатов используются, в основном, такие первичные двигатели, как дизели, паровые и газовые турбины.

Основной особенностью корабельных и судовых первичных двигателей генераторов является реализация в их конструкции принципа минимизации массо-габаритных показателей. Снижение габаритов и масс, при той же мощности, достигается максимально возможным увеличением всех физичесих нагрузок элементов машин, участвующих в процессе преобразования энергии. Конкретно это качество выражается в том, что частота вращения корабельных машин максимально большая, конструкционные материалы работают на пределе прочности, тепловые режимы всех частей максимальны, давление и температура пара, подаваемого в турбины, максимально возможны, линейная скорость вращения лопаток турбин и их температура предельно допустимые.

Краткие сведения об устройстве этих машин и их автоматических регуляторов.

Обоэначвния и -цилиндр, П — поршаны, Ш -шатун кривошипно-шатунного механизма. КВ — коленчатый вал. ПУ — подшипниковый умел. ТН — топливный насос, Ф — форсунка, РТН — райка топливных насосов.

АРЧ — автоматический регулятор частоты вращений, Р -рычаг.

КС — камера сгорания,

фтс — факел топливной смеси.

Устройство двигателя Дизеля

Основные элементы конструкции дизеля представлены на рисунке 1. Главным звеном конструкции является цилиндр (Ц), в котором и происходит преобразование энергии топлива в механическую энергию вращения вала. Топливо из бака сжимается топливным насосом (ТН) и через форсунку (Ф) подаётся в камеру сгорания (КС). При этом топливо отжимает клапан, прижатый пружиной (Пр). В камере сгорания при достижении определённого давления, созданного движением поршня (П) вверх, происходит взрыв топливной смеси, образуется факел горящего топлива (ФТС). Воздух, необходимый для горения, вошёл в цилиндр через соответствующий клапан ранее, когда поршень был в нижнем положении.

Расширение газов, вызванное взрывом и горением, заставляет поршень двигаться вниз. Это прямолинейное движение с помощью кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала (КВ) и, следовательно, ротора генератора. Количество топлива, подаваемого в камеру сгорания, зависит от производительности топливных насосов (ТН). Величина производительности устанавливается рейкой топливных насо-

Рис. 1. Устройство дизеля

сов (РТН). Перемещение рейки происходит под воздействием автоматического регулятора частоты вращения дизеля (АРЧ).

Автоматический регулятор частоты вращения дизель-генератора

Функциональная схема дизель-генератора с автоматическим регулятором частоты вращения показана на рис. 2.

Автоматический регулятор напряжения на схеме не показан, чтобы не затемнять её деталями, не относящимися к существу задачи регулирования частоты. В большом прямоугольнике на схеме условно показаны цилиндры дизеля (Ц), в которых происходит процесс горения топливной смеси.

Обозначения: Ц — цилиндр, ТН

топливный насос, РТН — рейка топливных насосов. Ред — редуктор. ЦМ — центробежный механизм, М — муфта, П — пружина, Р — рычаг. Д — демпфер, ИК — игла катаракта. ГУ — гидравлический усилитель, ГЦ — главный цилиндр, 3 — золотник, РОС — рычаг обратной связи. СГ — синхронный генератор. ДАТ — датчик активного тока. СД — серводвигатель, МИУ — механизм изменения уставки. ЭМ — электромагнит. У — усилитель

Рис. 2. Устройство комбинированного автоматического регулятора частоты вращения дизеля

непрямого непрямого действия

Стержень рейки топливных насосов конструктивно располагается вдоль корпуса дизеля (на дизелях средней мощности) и приводится в движение регулятором частоты вращения дизеля.

Измерительным элементом регулятора является центробежный механизм (ЦМ), приводимый во вращение от вала дизеля через редуктор (Ред). Грузы центробежного механизма создают при вращении центробежную силу, которая приложена к муфте (М). Свободному передвижению муфты препятствует пружина (П), присоединённая с одной стороны к муфте, с другой — к неподвижной опоре.

Положение опоры пружины может меняться с помощью механизма изменения уставки регулятора (МИУ). Для дистанционного изменения уставки с пульта управления электростанцией используется электрический двигатель, который называется серводвигателем (СД). Движение муфты под воздействием двух сил, центробежной силы вращения грузов и силы упругости пружины, передаётся на рычаг (Р). Перемещение левого конца рычага через гидравлический усилитель (ГУ) передаётся на рейку топливных, насосов. Для успокоения колебаний в переходных процессах в состав регулятора включён демпфер (Д). Степень воздействия демпфера на систему регулируется так называемой иглой катаракта (ИК).

Основными элементами гидравлического усилителя являются главный цилиндр (ГЦ) и золотник (З). Ход поршня главного цилиндра механически связан с ходом поршня золотника рычагом обратной связи (РОС). На поршень золотника воздействует, дополнительно, электромагнит (ЭМ). Обмотка его сердечника питается от электронного усилителя (У). Усилитель управляется сигналом датчика активного тока (ДАТ), включенного непосредственно в цепь нагрузки синхронного генератора (СГ).

Указанная выше схема иллюстрирует принцип работы самого современного регулятора, комбинированного. Комбинированный регулятор воздействует на рейку топливных насосов не только в функции отклонения регулируемой величины, в данном случае частоты вращения, но и возмущающего воздействия, в данной системе — активной составляющей тока нагрузки синхронного генератора.

Описанный регулятор разработан, в частности, и установлен на ракетном крейсере «Пётр Великий», на экспортном корабле проекта 61 МЭ и др. Другая особенность описанного регулятора — применение гидравлического усилителя. Этот усилитель применяется для дизелей средней и большой мощности, где силы трения в механизме передачи сигнала центробежного механизма на рейку топливных насосов настолько велики, что начинают существенно увеличивать зону нечувствительности в механических сочленениях, ухудшая качество регулирования. Регуляторы без гидравлического усилителя называются регуляторами прямого действия.

1. Черевко А.И., Ушаков А.В. и др. Судовая преобразовательная техника (части 2 и 3). -Спб.: ГМТУ, 1995.

2. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники. — М.: Энергия.

3. Журнал: Современная техника. — № 3. — 2006.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Что такое первичный двигатель

Термин «первичный двигатель» используется для описания основных силовых установок. Где бы ни использовалось движение с помощью зубчатой или ременной передачи, трения или Других силовых установок, необходим первичный источник тяги Для создания первоначального движения.

Основные типы первичных источников энергии следующие: а) паровой двигатель; б) электрогенератор (с параллельной и последовательной обмоткой); в) двигатель внутреннего сгорания- использующий бензин или сжиженный нефтяной газ (пропан и бутан); г) дизельный двигатель; д) турбина; е) реактивный двигатель.

Паровые двигатели

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Первым первичным источником энергии в силовой установке был паровой двигатель, который в течение 100 лет доминирова как на транспорте, так и в производстве как основной источник энергии. Стационарные паровые двигатели приводили в движе ние машины на фабриках в XVIII и XIX вв., откачивали воду Из шахт и даже с помощью тросов затаскивали поезда вверх. Паровозы доминировали на железных дорогах более столетия, начиная с 1825 г. Наиболее мощным дорожным транспортным средством большую часть столетия также был паровой каток, хотя и с только регулируемой скоростью движения. Надежность паровых двигателей обеспечила им большую «инерционность» как первичному двигателю. В то время как страны, меньше вложившие средств в развитие паровых двигателей, чем Великобритания, легче перешли к электрическим и другим двигателям, Великобритания долго не решалась на перемены, поскольку паровые двигатели продолжали хорошо служить. Другим фактором является использование местного топлива (угля), тогда как бензин и дизельное топливо требовали импорта.

Электрические двигатели

Работа Майкла Фарадея в 1830—1867 гг. создала основу современной электротехнической промышленности, а применительно к транспорту дала ряд двигателей и трамвай, троллейбус и электрические железные дороги. Дизель-электрические двигатели работают на тех же принципах, но вместо энергии от внешнего источника электроснабжения используют энергию, выработанную дизельным двигателем. Известны также транспортные средства, работающие от аккумуляторных источников питания (молочные паромы и вилочные погрузчики, а в последнее время появились аккумуляторные автомобили и автобусы).

Двигатели с последовательным возбуждением имеют то п реимущество, что развивают очень высокий пусковой вращающий момент, который преодолевает начальную инерцию неподвижного транспортного средства. По мере преодоления инерции резко возрастает ускорение под воздействием огромной мощности двигателя с последовательным возбуждением. При достижении максимально допустимой скорости мощность двигателя должна быть снижена для согласования со снизившейся эффективной нагрузкой движущегося транспортного средства.

Аккумуляторные транспортные средства имеют несколько недостатков. Они непригодны для тяжелой работы, для непрерывной работы, а темп ускорения низкий. Аккумуляторы требуют подзарядки, представляющей собой медленный процесс, вследствие чего машина не может эксплуатироваться непрерывно, если не предусматривать смену аккумуляторов.

Двигатели внутреннего сгорания

Сегодня двигатели внутреннего сгорания более многочисленны, чем любой другой тип первичных двигателей. Они удобны для массового производства и поэтому относительно дешевы. В них легко разобраться, они удобны для небольших семейных автомобилей и сравнительно экономичны. У них хорошее ускорение, высокая скорость и приспособляемость к различным видам перевозок. Дальность достаточна для большинства обычных и деловых поездок, а капитальные вложения невелики. Даже наиболее бедные семьи могут приобрести автомобиль соответствующего качества с двигателем внутреннего сгорания.

Дизельные двигатели работают на несколько иной основе, отличающейся от карбюраторных двигателей внутреннего сгорания. Если двигатель разогрет, зажигание происходит самопроизвольно, вследствие чего не требуется свечей зажигания. Необходимо только устройство для разогрева двигателя, но после этого сжатие воздуха в цилиндрах нагревает их до состояния, при котором впрыснутое топливо самовозгорается. Дизельные двигатели очень мощные и в наилучшей степени приспособлены для тяжелых транспортных средств. Это чрезвычайно эффективные двигатели, преобразующие более 40% тепловой энергии в полезную работу. Для сравнения: в паровом двигателе этот показатель составляет не более 5%.

Турбины могут быть двух типов: свободно-струйные и реактивные или комбинированные. Вращательное движение в свобод-ноструйной турбине достигается с помощью струи воздуха или пара, подаваемого на лопатки турбины. Реактивная турбина имеет лопатки, форма которых ускоряет поток, что приводит к появлению силы, которая отталкивает лопатки. Усовершенствования этих основных систем многочисленные, некоторые более приспособлены для одних видов транспорта, чем для других.

Реактивные двигатели

Реактивный двигатель состоит из цилиндра с компрессор0м в передней и реактивной турбиной в хвостовой части. Между ними есть несколько камер сгорания. Воздух в больших количествах поступает в переднюю часть, сжимается и попадает в камеры сгорания, где смешивается с газообразным топливом и воспламеняется. Образовавшиеся газы поступают в турбину которая приводит в движение компрессор и оттуда поступает в реактивное сопло. Возникающее при этом расширение разгоняет газы до огромных скоростей, вызывая движение транспортного средства вперед.

Последняя разработка, двухконтурный турбореактивный двигатель, только часть сжатого воздуха пропускает через камеры сгорания. Остальной объем, больше половины, обходит компрессор высокого сжатия и камеры сгорания. Он имеет более низкую температуру и движется с меньшей скоростью, чем горячие выхлопные газы, с которыми смешивается в выхлопной трубе. Результирующая реактивная струя более эффективная, менее звучная и более экономичная по части топлива. Самолеты VC10 и Боинг-707 приводятся в движение с помощью двигателя Ролс-Ройс Конвей, содержащего двухконтурные реактивные источники энергии.

Внедрение широкофюзеляжных реактивных самолетов, таких, как Боинг-747, сделало возможным использование турбовентиляторных двигателей с высоким перепускным отношением. Двигатель JTD9, приводящий в движение Боинг-747, включает вентилятор диаметром почти такой же величины, как и его длина. Этот гигантский вентилятор создает намного больший воздушный поток, чем проходящий через «сердцевину» двигателя. В результате двигатель создает во много раз большую тягу, чем его предшественники, и делает возможной эксплуатацию более крупных самолетов, но в то же время он менее шумен и более экономичен, чем более ранние двигатели.

первичный двигатель

Большой англо-русский и русско-английский словарь . 2001 .

• первичный групповой эталон
• первичный деготь

Смотреть что такое «первичный двигатель» в других словарях:

первичный двигатель — Любое устройство, обеспечивающее создание механической энергии, необходимой для выполнения управляющим устройством функции передачи; таким устройством может быть электрическое управляющее устройство, электрический клапан, механизм с электрическим … Справочник технического переводчика

первичный двигатель электроагрегата (электростанции) — первичный двигатель Двигатель внутреннего сгорания, используемый для привода генератора электроагрегата (электростанции). [ГОСТ 20375 83] 4.1.1 Первичные двигатели Первичные двигатели могут быть двух типов: двигатели с воспламенением от сжатия… … Справочник технического переводчика

Первичный двигатель электроагрегата (электростанции) — 25. Первичный двигатель электроагрегата (электростанции) Первичный двигатель D. Primärmotor E. Primary engine Двигатель внутреннего сгорания, используемый для привода генератора электроагрегата (электростанции) Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Двигатель первичный — – механизм, непосредственно преобразующий природные энергетические ресурсы в механическую работу. (Вторичный двигатель преобразует энергию, выработанную другими механизмами). К первичным двигателям (ПД) относятся ветряное колесо,… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

Двигатель первичный — ♦ (ENG mover, prime) см. Перводвигатель … Вестминстерский словарь теологических терминов

Газотурбинный двигатель — с одноступенчатым радиальным компрессором, турбиной, рекуператором, и воздушными подшипниками Газотурбинный двигатель (ГТД) тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого… … Википедия

Двухконтурный турбореактивный двигатель — Газотурбинный двигатель (ГТД, ТРД) тепловой двигатель, в котором газ сжимается и нагревается, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. В отличие от поршневого двигателя, в ГТД процессы… … Википедия

Турбореактивный двигатель — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей … Википедия

необратимый (первичный) бортовой источник электрической энергии — 3.13 необратимый (первичный) бортовой источник электрической энергии (onboard primary electric energy source): Система, которая хранит энергию и передает электрическую энергию необратимым путем. 1 Электрохимический генератор (топливные элементы) … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ТУРБИНА — первичный двигатель с вращательным движением рабочего органа для преобразования кинетической энергии потока жидкого или газообразного рабочего тела в механическую энергию на валу. Турбина состоит из ротора с лопатками (облопаченного рабочего… … Энциклопедия Кольера

Турбина — первичный двигатель с вращательным движением рабочего органа ротора, преобразующий кинетическую энергию пара, газа или воды в механическую работу. Различают т. паровые, газовые, гидравлические,одно и многоступенчатые, активные, реактивные и др. В … Словарь военных терминов

Двигатель Двигатель, мотор — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным. — презентация

Презентация была опубликована 9 лет назад пользователемtm.spbstu.ru

Похожие презентации

Презентация на тему: » Двигатель Двигатель, мотор — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным.» — Транскрипт:

2 Двигатель Двигатель, мотор — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую. Двигатели подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относят непосредственно преобразующие природные энергетические ресурсы в механическую работу, а ко вторичным преобразующие энергию, выработанную или накопленную другими источниками.

3 Классификация двигателей Первичные двигатели Двигатели внешнего сгорания Паровые машины Паровая турбина Двигатель Стирлинга Двигатели внутреннего сгорания Возвратно-поступательные Поршневой двигатели Газотурбинные двигатели Реактивные Ядерные силовые установки Вторичные двигатели Электродвигатели Пневмодвигатели и гидромашины

4 Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) это тип двигателя, в котором химическая энергия топлива (жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в рабочей зоне, преобразуется в механическую работу. ДВС классифицируют: По назначению делятся на транспортные, стационарные и специальные. По роду применяемого топлива легкие жидкие (бензин, газ), тяжелые жидкие (дизельное топливо). По способу образования горючей смеси внешнее (карбюратор) и внутреннее у дизельного ДВС. По способу воспламенения (искра или сжатие). По числу и расположению цилиндров разделяют рядные, вертикальные, оппозитные, V-образные, VR-образные и W- образные двигатели.

6 Типы ДВС Бензиновые Карбюраторные Инжекторные Дизельные Газовые Газодизельные Роторно-поршневые Комбинировынный RCV (Роторно-цилиндро-клапанный двигатель)

8 Бензиновый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) – самый распространённый из всех, устанавливаемых в данное время на автомобили. Класс двигателей, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки.

9 Классификация бензиновых ДВС по способу смесеобразования по способу осуществления рабочего цикла по числу цилиндров по расположению цилиндров по способу охлаждения по типу смазки по виду применяемого топлива по степени сжатия по способу наполнения цилиндра свежим зарядом по частоте вращения по назначению практически не употребляются (роторно-поршневые)

10 Конфигурация (расположение цилиндров)

11 Одна из классификация двигателей – по расположению цилиндров. Выделяются следующие типы: Рядные двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд V-образные (оппозитные) цилиндры размещаются друг напротив друга под углом от 1° до 180° (наиболее часто 45°, 60° и 90°) в форме латинской буквы «V». W – образные аналогичен V-образным, только цилиндры размещаются в форме латинской буквы «W» VR – образные рядно-смещенная компоновка, которая обозначается буквами «VR»

12 Рабочий цикл (4х тактный) 1. Впуск 2. Сжатие 3. Сгорание и расширение 4. Выпуск

13 Рабочий цикл (2х тактный) В двухтактном двигателе рабочий цикл полностью происходит в течение одного оборота коленчатого вала. При этом от цикла четырёхтактного двигателя остаётся только сжатие и расширение. Впуск и выпуск заменяются продувкой цилиндра вблизи НМТ поршня, при которой свежая рабочая смесь вытесняет отработанные газы из цилиндра.

15 Специфика современных двигателей (вспомогательные системы Система зажигания Система приготовления топливовоздушной смеси Индивидуальная катушка зажигания для каждой свечи Используется по 2 впускных и 2 выпускных клапана на цилиндр вместо одного впускного и одного выпускного Электропривод для управления дроссельной заслонкой Системы, общие для большинства современных ДВС Система охлаждения Система выпуска отработанных газов Система смазки Система запуска двигателя