Технические науки/4. Транспорт

 

 

К.т.н Хасанов Р.Х., аспирант Голованов В.С., аспирант Сидорин Е.С.

 

Оренбургский государственный университет, Россия

 

Зависимость изменения температурного состояния электрической цепи от параметрических характеристик тока (на примере системы зажигания автомобиля ГАЗ-32214)

 

При работе электрооборудования автомобиля под нагрузкой часть выдаваемой им электрической энергии переходит в тепловую. Выделение тепла в токоведущих частях имеет место вследствие сопротивления проводников протеканию по ним тока [1]. Кроме того, в токоведущих частях и нетоковедущих металлических элементах могут возникать вихревые токи, которые также способствуют тепловыделению. Одновременно с выделением тепла происходит  процесс отвода тепла с его внешней поверхности.

При изменении нагрузки электрической сети автомобиля изменяются потери мощности  и превышение температуры проводника  [2]. Перегрузка сети допускается в течение времени, за которое превышение температуры возрастет от значения  до предельно допустимого значения в номинальном режиме

Рассмотрим работу системы зажигания электрооборудования ГАЗ-32214 при двухступенчатом графике нагрузки (рис. 1) и превышение температуры электрической цепи над температурой окружающей средой (рис. 2).

 

 

 

 

 

 

 

Подпись:
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 1 Двухступенчатый график нагрузки тока в системе зажигания электрооборудования ГАЗ-32214

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 2 Превышение температуры электрической цепи над температурой окружающей средой ( – кривая превышения температуры при увеличении нагрузки в точке А;  – кривая превышения температуры при понижении нагрузки в точке Б)

Допустим, что система зажигания недогружена, т. е.  начальное состояние элементов определялось отношением токов   и превышением температуры  [3]. В точке Б нагрузка возросла до  и осталась постоянной. Из графика видно, что на второй ступени превышение температуры возрастает и стремится к установившемуся значению . Такое превышение допускать нельзя, и систему зажигания следует разгрузить по истечении времени . Значение  можно определить аналитически исходя из дифференциального уравнения:

 

                                              ,                                           (1)

 

где  – масса тела, кг;  – превышение температуры тела над температурой окружающей среды в момент , .

Уравнение 2.4 применено к проводнику, если его рассматривать как однородное тело. Превышение температуры тела в установившемся состоянии пропорционально количеству выделяемой теплоты [4].

Если предположить, что теплоотдача отсутствует, то второе слагаемое уравнения (2.4) должно быть равно нулю и уравнение примет вид:

 

                                            ,                                                     (2)

 

Откуда

 

                                                                                                        (3)

 

т. е. превышение температуры пропорционально времени. При некотором , будем иметь , т.е.:

 

                                                                                           (4)

 

где   – постоянная времени, ч.

Постоянная времени определяет период, в течение которого превышение температуры  данного объекта достигло бы значения , если бы теплоотдача в окружающую среду отсутствовала [5].

Разделим все члены уравнения (3) на  и с учетом (2) и (4) получим:

 

                                                                                     (5)

 

Или

 

                                                                                      (6)

 

Решение этого дифференциального уравнения имеет вид:


                                                                                                                    (7)

 

Постоянную интегрирования определим, принимая за начальное условие , тогда . При этом условии:

 

                                                                                                (8)

 

Превышение температуры будет равно:

 

                                    ,                                    (9)

 

Откуда

 

                                     ,                                    (10)

 

Или

 

                                      ,                             (11)

 

где  и  – начальное и конечное значение превышения температур.

Превышение температуры в зависимости от времени изменяется по экспоненциальному закону [6].

Интересующее нас время  можно определить из (11), если  приравнять , а  найти, принимая во внимание, что:

                                      ,                                    (12)

 

Откуда

 

                                           ;                                              (13)

 

                                                                                        (14)

 

После соответствующей подстановки и логарифмирования получим:

 

                                            .                                              (15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература:

 

1.                  Хасанов Р.Х., Сидорин Е.С., Голованов В.С. Повышение безопасности автомобиля на основе совершенствования процесса диагностирования / «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе». Материалы Всероссийской научно-методической конференции; Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 2013 г. С. 410-413.

2.                 Р.Х. Хасанов, Е.С. Сидорин, В.С. Голованов, И.Р. Хамматов О роли технического состояния электрооборудования в безопасности автотранспортных средств / В кн.: «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств»: материалы VII междунар. науч.-техн. конф,16-18 мая 2012 г. - Пенза: ПГУАС, - С. 380-384.

3.        Бондаренко Е.В., Хасанов Р.Х., Сидорин Е.С., Голованов В.С. О взаимосвязи противопожарной безопасности и параметров автомобилей технического состояния автомобилей / Научно-технический журнал Госуниверситет УНПК «Мир транспорта и технологических машин». № 4 (35) 2011. Безопасность движения и автомобильные перевозки. – С. 73-80.

4.                 Бондаренко Е.В., Хасанов Р.Х., Сидорин Е.С., Голованов В.С. Обеспечение безопасности автотранспортных средств с учетом технического состояния элементов электрооборудования / Научно-технический журнал Госуниверситет УНПК «Мир транспорта и технологических машин». № 2 (37) 2012. Безопасность движения и автомобильные перевозки. – С. 100-106.

5.                 Апсин, В. П. Специальные главы надежности и основы планирования экспериментов [Текст] : учеб. пособие для вузов / В. П. Апсин, Е. В. Бондаренко, В. И. Рассоха. - ГОУ ОГУ, 2009. - 135 с.

6.                 Ютт, В. Е. Электрооборудование автомобилей [Текст] : учеб. для вузов / В. Е. Ютт.- 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Горячая линия-Телеком, 2006. - 440 с.