Сообщение на тему способы увеличения кпд

Обновлено: 18.05.2024

Основные положения энергосбережения регламентированы государ-ственными стандартами РФ:

ГОСТ Р 51379—99. Энергосбережение. Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов.

ГОСТ Р 31380—99. Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным значениям. Общие требования.

Задачи энергосбережения требуют оптимального решения не только в процессе эксплуатации электрических машин, но и при их проектировании.

При проектировании и эксплуатации разного рода электроприводов необходимо учитывать потребление и потери электроэнергии, влияние ЭП на сеть и другие электроприемники. Оценка этих свойств осуществляется с помощью так называемых энергетических показателей: коэффициента полезного действия, коэффициента мощности, потерь мощности и энергии.

С целью уменьшения потерь энергии в период пуска или торможения двигатели к рабочим машинам подбирают таким образом, чтобы приведенный момент инерции привода при одной и той же скорости был наименьшим. Это реализуется за счет применения малогабаритных двигателей, имеющих пониженный J (двигатели с повышенным отношением длинны якоря к его диаметру, с полым или дисковым якорем). Целесообразно использование двух двигателей половинной мощности. Расчеты показывают; что ∑J двух двигателей половинной мощности оказывается меньше момента инерции одного двигателя на полную мощность. Например, два двигателя типа 4АН200 мощностью по 45 кВт имеющий суммарный момент инерции 2·1,38=2,76 кг·м 2 . Двигатель 4АН250 мощностью 90 кВт на ту же скорость имеет j=3,53 кг·м 2 , т.е. почти на 30% больше.

Другой способ уменьшения потерь ЭП – регулирование скорости идеального холостого хода, что хорошо реализуется в ступенчатом пуске ЭП (для АД – регулирование частоты вращения с помощью частоты питающего тока или числа пар полюсов; для ДПТ – регулирование частоты вращения с помощью напряжения).

При ступенчатом пуске отмечается снижение потерь электрической энергии в 2 раза.

За счет изменения в переходном процессе w₀ снижаются потери энергии в роторе АД. Уменьшение потерь энергии в роторе вызовет и снижение потерь в статоре и полных потерь в АД. Приведенный момент инерции ЭП зависит не только от момента инерции двигателя или рабочей машины, но и от передачи отношения между ними. Для уменьшение потерь энергии при пуске, передаточное отношение – i следует выбирать исходя из получения минимального приведенного момента инерции ЭП и проверять экономическим расчетом.

КПД ЭП, как электромеханическая система определяется произведением преобразователя, управляющего устройства, электродвигателя и механической передачи η_эп=η_п·η_уу·η_эд·η_мп.

Наиболее значимой величиной является КПД двигателя, который растет с увеличением мощности и частоты вращения.

КПД зависит также от развиваемой им полезной механической мощности на валу (рис. 1).

Работа ЭП, как и любого другого потребителя характеризуется коэффициентом мощности

Если Q не потребляется, то сos=1. Потребляя Q ЭП дополнительно загружает систему электроснабжения, вызывая дополнительные потери напряжения и энергии, поэтому cosдолжен стремится к единице. Достаточно часто, коэффициент мощности повышают компенсацией реактивной мощности статическими конденсаторами (в данном случае реактивная мощность для создания электромагнитного поля осуществляется от конденсаторов, расположенных непосредственно у АД).

Способы повышения КПД и коэффициента мощности ЭП:

- ограничение времени работы на холостом ходу;

- обеспечение нагрузки близкой к номинальной (в том числе путем замены малонагруженного (менее 40% от номинальной мощности) двигателя на двигатель меньшей мощности (должно быть экономически обоснованно));

- выбор высокочастотных электродвигателей.

ГОСТР 51541-99. Энергосбережение. Энергетическая эффективность. Состав показателей.

ГОСТР 51387—99. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение.

Общие вопросы энергосбережения

Энергосбережение в регулируемом АЭП

Снижение потерь энергии в переходных режимах

Способы повышения КПД и коэффициента мощности АЭП

Общие вопросы энергосбережения

Вопросы

Энергосбережение в АЭП

Лекция 15

Основные положения энергосбережения регламентированы государ-ственными стандартами РФ:

При ступенчатом пуске отмечается снижение потерь электрической энергии в 2 раза.

КПД зависит также от развиваемой им полезной механической мощности на валу (рис. 1).

Работа ЭП, как и любого другого потребителя характеризуется коэффициентом мощности

Способы повышения КПД и коэффициента мощности ЭП:

- ограничение времени работы на холостом ходу;

Повысить КПД двигателя (т. е. форсировать) можно по следующим параметрам:

Повышение термического КПД:
- увеличение степени сжатия;
- повышение температуры двигателя;

Задачи разноплановые, но наиболее полно всем этим требованиям отвечает увеличение объема двигателя с использованием специально подготовленных кованых поршней. В отличие от серийных, у кованных имеется ряд преимуществ: выше механическая надежность, меньше удельный вес. При всем этом, не смотря на относительно малый вес при сборке, поршневая группа дорабатывается для снижения веса: облегчается юбка, снимаются излишки металла на бобышках пальцев, дорабатывается форма днища поршня. Возможно облегчение и других деталей кривошипно-шатунного механизма и маховика. Очень удачным средством поднятия мощности является доработка головки блока цилиндров. Это тривиальный путь форсирования мотора, известный с начала века, но сравнительно мало применяемый из-за большой трудоемкости работ.

Прежде всего, требуется доработка впускных и выпускных каналов. Это необходимо для улучшения наполнения цилиндров за счет снижения потерь. При этом необходимо учесть, что смесь газов в каналах движется со звуковыми скоростями (отсюда шум впуска и выпуска) . Любые местные нестыковки и шероховатости ведут к торможению потока, соответственно, к ухудшению наполнения и потере мощности. Исходя из всего сказанного, вытекает объем работ:

Доработки каналов
- увеличение диаметра канала;
- изменение геометрии и выведение необходимых радиусов закруглений;
- доработка седла клапана;
- шлифовка острых кромок седла, которые создают сильное сопротивление.

Совмещение коллекторов с каналами в головке блока.
- любые местные нестыковки очень сильно тормозят потоки газов.

Шлифовка каналов и впускного коллектора до чистоты 4-5 классов.
- в идеале зеркальная поверхность для спортивного мотора.

Доработка клапанов
- облегчение клапана и увеличение поперечного сечения (высокая чистота обработки поверхности клапана резко снижает риск прогара клапана, улучшает охлаждение тарелки) .

Работа эта тонкая и кропотливая. В результате всех этих действий возможно увеличение мощности на 20%. Это базовый набор действий по головке блока. Замена клапанов на увеличенные, установка других пружин.. . подготавливает голову практически по группе А автоспорта. Заканчивает объём работ по голове установка распредвала с измененными фазами и разрезной шестерни для более точного выставления фаз газораспределения.

Все вышеозначенные доработки производятся на основе стандартных деталей. Варианты с заменой клапанов на brandname, каналов на металлокерамику, и т. д. не лишены привлекательности. Как всегда, есть в этом и свое НО, для многих это перевесит все бесспорные плюсы. Поломка где-нибудь в Тамбове гарантированно закончится возвратом домой на веревке, а всего-то лопнул ремень ГРМ на 7.000 или еще что из разряда каверз. Да и еще, привязанность к конкретной фирме, конюшне в элементарных настройках, на наш взгляд, не совсем удобна.

залить синтетическое масло пониженной вязкости. И понизить его уровень до минимальной отметки, чтобы уменьшить потери на разбрызгивание.
просто, но малодейственно
Из непростых- увеличение степени сжатия, повышение рабочей температуры двигателя, улучшенное охлаждение поршней, оптимизация камеры сгорания и впускного/ выпускного тракта, снижение массы поступательно движущихся деталей кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов.

Избавить от лишней нагрузки - генератор, гидроусилитель, вентилятор и т.д. Снятие глушителя наоборот ухудшит характеристики.
P.S. Не путайтесь! Можно перелопатить двигатель и увеличить мощность в два раза, но КПД при этом может и снизиться. Более качественное масло действительно снизит механические потери и увеличит КПД на 0,000000 хрен % :)))

КПД в двигателе внутреннего сгорания около 25 процентов , механические изменения не приводят к увелечению Онного либо увелечивается минимально, все это связано с механическими и тепловыми потерями в самм двигател,
предпологая что вопростоял о мощности

V сред. /t (S/tt)=F/m. КПД при ЛЮБЫХ параметрах останется 16%. КПД двс-это отношение "мощности ДВС на стенде к достаточной мощности".
Пример: ("Жигули"). m=1165 кг. Разгон до сотни=18 с. n =75 л. с. КПД ?
13,9/18=F/1165. F=900 кг. м/с. Это=12 л. с. КПД=16%.
"Nissan-1,4". m=1050 кг. Разгон=13,9 с. n=87 л. с. (6525 кг. м/с) КПД ?
13,9/13,9=F/1050. F=1050 кг. м/с. Это=14 л. с. 14*100/87. КПД=16%.
Вывод: увеличим мощность мотора-машина будет быстрее разгоняться;
Увеличим вес машины-снизится разгон, (или надо повышать мощность), но КПД ОСТАНЕТСЯ =16%.

Повышение КПД двигателя внутреннего сгорания (ДВС) интересует многих автолюбителей. Дело в том, что какую бы машину Вы не купили, всегда хочется иметь более мощный двигатель и ездить быстрее.

Как ни странно, но эти мечты осуществимы. Мощность двигателя можно увеличить. Кроме того можно изменить расход топлива и экологический класс вашего автомобиля.

Но начнём с простого. У бензинового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) для воспламенения топливно-воздушной смеси используется свеча зажигания. У дизельного двигателя применяется форсунка.

Чтобы они более эффективно работали, обеспечивая хорошее воспламенение смеси, необходимо подавать на них высокую энергию.

Для дизельной форсунки важна не только конструкция (а конструктив важен и для свечи зажигания), но и давление питающего ее насоса. Для свечи бензинового ДВС важно напряжение, коммутируемое на первичную обмотку катушки зажигания. Поэтому насосы с повышенным давлением для дизельных форсунок и системы тиристорного зажигания для свечного поджига бензиновых моторов, повышают КПД и мощность двигателя.

ПОВЫШЕНИЕ КПД ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Если так просто повысить КПД двигателя, то почему этим не пользуются авто производители? Пользуются! Но только для коммерческих грузовиков и генераторов. Ведь у них КПД превышает 80%, при 60% у обычных. Стоя рядом с работающим грузовым автомобилем Volvo или Iveco, ощущается запах озона, а не дизельной гари. То же и с дизельными генераторами ведущих фирм.

Что касается автомобилей некоммерческих, тут есть две причины – обе, правда, коммерческие.

Первое – это очевидный корпоративный сговор о том, что легковой автомобиль не должен быть слишком экономичным. Ведь нефть нужно продавать. И если применяются технологии, снижающие расход топлива, то конечный потребитель сильно переплачивает за них в соответствии с ценой автомобиля.

Второе – это усложнение конструкции, которое также отражается на стоимости автомобиля, а последняя – на конкурентных качествах. Апологетами можно назвать Ford Mondeo (класс “C”) и Ford Ka (класс “A”), которые ухитрялись расходовать одинаковое количество бензина – 8 литров на 100 километров пробега. Как говорится, “почувствуйте разницу”. На “хитрые решения” наподобие повышения давления на насосе впрыска или тиристорного зажигания фирмы не идут по совокупности описанных двух факторов.

Итак, переходим к самому интересному: полезные хитрости. Естественно, что их применение требует дополнительных мер безопасности! Все должно делаться “правильными” руками, иначе возрастает риск возгорания автомобиля.

КАК ПОВЫСИТЬ КПД ДВИГАТЕЛЯ

Подгонка ТНВД- топливного насоса высокого давления. Он есть даже в системах с электронным управлением впрыска. С помощью установки нагнетающего насоса от бензиновой системы впрыска стоимостью около $100 можно получить до 10-16 Бар на входе в насос высокого давления.

Для профилактики преждевременного износа шестерен и плунжеров этого дорогостоящего агрегата стоит поставить насос подкачки с генератором тока. Обычная 20 Вт лампочка соединенная последовательно с мотором насоса дает ограничение давления на выходе 1 Бар. Это предотвращает сухое трение в вакуумных пузырях топлива при засорении топливного фильтра грязью или парафином.
Такая хитрость позволяет продлить срок жизни ТНВД, в особенности – там, где холодные зимы. Дело в том, что моторчик подкачки еще и подогревает солярку.

Существуют некоторые опасности при неправильной настройке. Это прорыв магистрали от насоса к входному фильтру ТНВД, так как рассчитана она на вакуумирование, а не на высокое давление. Соединения могут пропускать, а то и рассоединяться.

Кстати, наибольшее количество “убитых” ТНВД и плохого запуска дизельного двигателя, как раз и приходится на “подсос” воздуха во всасывающей магистрали топлива. А это даже в напорных трубопроводах при фланцевых соединениях имеет место быть (форвакуумный, или инжекторный эффект).

ЗАЖИГАНИЕ

По тиристорному зажиганию пишут много неправды про то, что искра сильнее, но короче. Это не так. Если на первичную обмотку катушки зажигания подаётся 300 вольт вместо 15, то вполне естественно, что при том же токе потребления в 5 ампер то же количество энергии будет израсходовано примерно за 1/20. На самом деле – около 1/10-1/5, в зависимости от конструкции LC контура и величины зазора.

Но никто же не ограничивает в мощности накачки в разумных пределах! И 15, и даже 30 ампер большинство электро систем автомобиля выдерживают: при 80 амперных генераторах можно себе позволить. Свечи, конечно, будут изнашиваться быстрее, но обычная толсто электродная свеча будет жить как высокотехнологичная.
Кстати, на двух электродных катушках зажигания она работает всего 5000 километров при условии смены полярности – электрод распыляется на одном полюсе катушки. И в качестве бонуса – 30% экономии топлива!

Почему важна продолжительная искра? Что происходит, если укоротить искру? Машина попросту не едет: сняли конденсатор с катушки зажигания, и мотор “не тянет”. Заводится, крутится вхолостую, а тяги нету даже чтобы тронуться. В цилиндрах происходит эффект вакуумной бомбы: один импульс поджигает небольшой шарик объема топлива, а дальше идёт процесс горения, а не фронтового воспламенения… “Бомба маленькая была”.

После ее подрыва вернувшаяся назад волна с уплотненным фронтом (эффект укладывания обломков в кучку на месте взрыва) не встречает дружественно поджигающей искры. Этот вариант аналогичен тому, когда дизельная форсунка не распыляет топливо. Крупные капли плохо горят.

ТЕРИСТОРНОЕ ЗАЖИГАНИЕ

Поэтому было придумано много искровое тиристорное зажигание. В нем количество искр определяется количеством периодов накачивающего генератора в отведенный промежуток времени для поджига. Подбирать нужно к конструкции системы зажигания, объему цилиндра и конструкции поршня.

У BMW – купольные поршни, что является наилучшим вариантом. Отсюда и любовь владельцев “москвичей” к тиристорным системам зажигания. О обратный фронт очень быстро возвращается, и искра может быть короткой. Это – один из факторов “вечной жизни” свечей в старых моторах BMW.

Относительно обычного транзисторного зажигания, система получается намного сложнее и опаснее. Мало того, что такая искра способна ударить током, так и 300 вольт, подаваемые на первичную обмотку катушки зажигания, способны убить горе-специалиста автосервиса (а там, похоже, только такие остались).

Тем не менее, система зажиганию Common Rail по цене намного дороже и конструктивно сложнее. Вдобавок, эта система как правило сильно изнашивает поршневую. Но зато, это в духе современной коммерции: платите в кассы! А мы за это продадим вам призрачное преимущество – большую мощность двигателя при том же объеме. Неужели просто объем больше нельзя поставить, загнав его в нужный режим по крутящему моменту компьютером, как у BMW?

Чип тюнинг двигателя

Кроме того, что мы Вам рассказали, есть и самый простой способ повысить КПД двигателя. Увеличить мощность мотора любого автомобиля можно не только на бензиновом но и дизельном силовом агрегате. С этой целью используется Чип Тюнинг двигателя.

В обычном бензиновом двигателе, без турбо наддува, чип тюнингом можно добиться большего нагнетания горючей смеси в цилиндры. Изменить режимы работы различных систем. Можно экспериментировать с установкой более высоких углов опережения системы зажигания. Менять показатель ограничения количества оборотов и многое другое.

У турбированных моторах можно изменять максимальное давление и настройку момента запуска турбо наддува.

Чип тюнинг увеличивает мощность и крутящий момент бензинового атмосферного двигателя на 5–10 %. Это относится и к атмосферным дизельным моторам. Стоит заметить, что чип тюнинг турбированного дизельного двигателя позволяет увеличить его мощность на 20–25 %. Кроме того крутящий момент увеличивается до 30%.

Полезная работа, выполняемая любой тепловой машиной, равна отношению разности теплоты полученной нагревателем и холодильником к теплоте, полученной нагревателем. В идеальной тепловой машине с максимальным КПД (цикл Карно), он равен отношению разности температур нагревателя и холодильника к температуре нагревателя.

Как повышать КПД теплового двигателя
Как находить КПД двигателя
Как найти коэффициент полезного действия

- набор инструментов;
- газовая турбина;
- двигатель внутреннего сгорания.

К наиболее популярным тепловым двигателям относят газовую турбину и двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Чтобы повысить КПД турбины, увеличьте температуру нагревателя и уменьшите температуру холодильника. Для этого найдите такой угол наклона лопаток, при котором большая часть энергии газа будет передаваться им, превращаясь в механическую. Тогда температура газа в холодильнике снизится. Сделать это практически достаточно сложно, этой проблемой сегодня занимаются лучшие технические институты. Поэтому делайте грубую настройку, находя угол, при котором турбина в потоке газа имеет наибольшую частоту вращения.

Разберите кожух турбины и очистьте ее лопасти и вал от загрязнения, которое появляется на них в результате прохождения мощного газового потока. После этого смажьте крепления турбины, в случае необходимости замените подшипники на валу. Это поможет значительно снизить силу трения и увеличит КПД устройства.

Для того чтобы увеличить КПД турбины, увеличьте температуру газа, подающегося на ее лопасти. При этом следите, чтобы турбина постоянно охлаждалась, то есть температура холодильника значительно не повышалась. При таком способе увеличения КПД, лопатки турбины могут быстро выйти из строя.

Увеличьте КПД ДВС, используя качественное топливо, например, бензин с высоким октановым числом. При его сгорании выделяется большее количество теплоты, что при равных температурах холодильника приводит к тому, что КПД двигателя повышается. Для уменьшения потерь на трение и инертность поршневой группы, установите кованые поршни, которые легче и меньше по размерам. Они выдерживают более высокие температуры, что позволит форсировать двигатель, доработав форсунки для впрыска топлива. Формирование двигателя приведет к увеличению расхода топлива с одновременным увеличением мощности, поэтому КПД в этом случае не увеличится. Для повышения КПД ДВС своевременно заменяйте моторное масло, уменьшая трение между деталями мотора.

Читайте также: