Автоматизация управления установок с ДВС., страница 4

б) Привод генератора

Момент на валу генератора при постоянном сопротивлении сети представляет собой параболическую кривую. В целом, при различных нагрузках, кривые момента на валу образуют семейство парабол, аналогичное показанному на рис. 4, б. Кривая нагрузки холостого хода совпадает с осью абсцисс.

в) Транспортные установки

Сопротивление на выходном валу транспортного двигателя представляет собой сумму величин сухого трения, трения качения колес и воздушного сопротивления движению транспортного средства. Первое не зависит от скорости, сопротивление качению зависит от скорости сравнительно мало, а воздушное сопротивление пропорционально квадрату скорости движения, что при постоянном передаточном отношении трансмиссии означает такую же зависимость от частоты вращения вала двигателя. Как правило, для транспортного двигателя повышение нагрузки связано с увеличением скорости движения, поэтому роль воздушного сопротивления наиболее заметна на высоких нагрузках и снижается по мере уменьшения последних. В результате кривые момента сопротивления на валу двигателя довольно круто растут с увеличением скорости в верхнем диапазоне нагрузок и становятся более пологими по мере их снижения; нижним пределом является нагрузка холостого хода, совпадающая с осью абсцисс (рис. 5). Как видно на рисунке, угол наклона касательных к графикам крутящего момента достаточно большой при высоких скоростях и нагрузках, снижаясь по мере перехода к малым нагрузкам и скоростям, обращается в ноль на линии холостого хода.

2.2.2. Анализ статических характеристик установок с ДВС как объектов регулирования по скорости. Требования к регуляторам

Совмещая характеристики двигателей с характеристиками сопротивления различных приводных агрегатов, рассмотрим различные варианты статических характеристик установок с ДВС.

а) Автомобильный двигатель с искровым зажиганием

Двигатели с искровым зажиганием используются преимущественно в транспортных установках. Характеристики подвода и отвода показаны на
рис. 6. Видно, что:

– все режимы работы устойчивы, так как касательные к характеристикам подвода и отвода в любой равновесной точке образуют положительный угол;

– отклонение частоты вращения при переходе с одной нагрузки на другую может быть значительным. В частности, при сбросе нагрузки с максимальной до холостого хода возможно повышение частоты вращения значительно выше номинальной. Правда, такие режимы маловероятны, но все же установка регулятора, ограничивающего частоту вращения, желательна.

При прикрытом дросселе двигатель устойчиво работает на холостом ходу, в том числе с минимальной частотой вращения.

Из всего сказанного следует, что автомобильный двигатель с искровым зажиганием может работать без автоматического регулирования скорости. Двигатели старых моделей не имеют таких систем регулирования.
В современных двигателях, особенно с системами впрыска топлива, предусматривается автоматическое отключение подачи топлива при превышении предельной частоты вращения.

б) Судовой дизель

Характеристики подвода и отвода судовой установки (рис. 7, а) показывают, что для водоизмещающего судна с винтом постоянного шага все стационарные режимы устойчивы. Однако при сбросе нагрузки, например, при оголении винта при качке, частота вращения имеет тенденцию к резкому росту, что может вывести ее за допустимый предел (разнос двигателя). Поэтому двигатель в обязательном порядке должен быть снабжен устройством, ограничивающим максимальную частоту вращения (предельным регулятором скорости). В рабочем диапазоне режимов возможно ручное управление подачей топлива и соответственно частотой вращения вала двигателя и скоростью судна. В установке с винтом переменного шага в диапазоне малых нагрузок возможны неустойчивые режимы, поэтому двигатель, предназначенный для работы в составе такой установки, должен быть снабжен всережимным регулятором, поддерживающим устойчивый режим работы на любом скоростном и нагрузочном режиме. Поскольку двигатели, как правило, проектируются и изготавливаются не для определенной установки, практически все современные судовые дизели снабжаются всережимными регуляторами скорости.