WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«СРЕДСТВАХ» РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЛАНЫ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКТНОГО ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Флоренцев С.Н. ООО «Русэлпром – Электропривод» Tel. ...»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЛАНЫ СОЗДАНИЯ КОМПЛЕКТНОГО ТЯГОВОГО

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ТРАНСМИССИЙ

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Флоренцев С.Н .

ООО «Русэлпром – Электропривод»

Tel. +7-499-559-99-07. FAX: +7-499-559-99-05 E-mail: florentsev@ruselprom.ru Отношение к транспортным средствам с комбинированными установками (КЭУ) начало коренным образом изменяться в конце прошлого столетия. В связи с энергетическим кризисом и экологическими проблемами во многих странах стали заниматься вопросами энергосбережения и охраны окружающей среды. Анализируя возможные пути повышения топливной эффективности, специалисты по автомобильной технике обнаружили, что существенную экономию топлива может дать использование КЭУ и современного электропривода. КЭУ с ДВС являются наиболее реальным путем достижения высоких показателей транспортных средств в самом ближайшем будущем, при этом удается обеспечить большую дальность пробега и сохранить существующую инфраструктуру заправки. Учитывая, что стоимости обычных и гибридных транспортных средств сопоставимы, а эксплуатационные расходы для последних наверняка ниже, можно с уверенностью ожидать, что результаты анализа жизненного цикла будут в пользу гибридов. Пока не будет создана принципиально новая энергетика, говорить о других альтернативах не приходится. При использовании гибридной техники с ДВС не требуется создание новой инфраструктуры заправки, однако требуется создание новых служб эксплуатации для обслуживания устройств электротяги .



Отдельно уместно затронуть вопросы экологической чистоты (вернее, степени дружественности к окружающей среде), топливной эффективности и коммерческой привлекательности транспортных средств, использующих электропривод, с различными типами бортовых источников энергии и применяемыми технологиями .

Прежде всего отметим, что общего ответа на эти вопросы не существует; для корректного сопоставления необходимо различать:

- уровни выбросов в местах эксплуатации транспортного средства, и в местах получения первичной энергии;

- степень токсичности выбросов;

- уровни потребления топлива, также в местах эксплуатации и местах получения топлива;

- ущерб, наносимый окружающей среде при эксплуатации (кроме выбросов);

- ущерб, наносимый окружающей среде при получении топлива;

- общий экологический ущерб, стоимостной и затратный анализ в течение жизненного цикла, включая добычу и переработку сырья, производство, эксплуатацию и утилизацию транспортного средства и отходов .

Состав критериев достаточно обширен, при этом «выпячивание» преимуществ только по одному из критериев зачастую приводит к некорректному сопоставлению различных типов транспортных средств и технологий.

Рассмотрим, для примера:

1. Аккумуляторные электромобили. Об их 100% экологической чистоте говорится особенно часто. Да, при езде такой электромобиль не имеет вредных выбросов в атмосферу. Однако аккумуляторная батарея характеризуется существенно, в 2-3 раза большей массой, чем ДВС вместе с баком топлива в обычном автомобиле (при сопоставимом пробеге). Следовательно, затраты энергии на движение аккумуляторного автомобиля (на единицу пробега, или на тоннокилометр) выше,



МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

примерно на 20% (в зависимости от типажа). Кроме того, КПД процесса заряда\разряда аккумулятора составляет 0,6 – 0,8 (в зависимости от типа аккумулятора). Это означает дальнейшее увеличение относительных энергетических затрат, примерно до уровня 1,5

– 2 раза в сравнении с обычным автомобилем. Поскольку электроэнергия при заряде берется от сжигания ископаемого сырья на электростанциях (рассматривать другие (например, возобновляемые) источники несерьезно, их объемы недостаточны даже для покрытия 10% общего потребления энергии), следовательно, аккумуляторный электромобиль по потреблению первичного топлива и общим выбросам во столько же раз (до 2-х и более раз) «грязнее» обычного автомобиля. Его преимущество, вернее, особенность состоит в разделении места выбросов (электростанция) и места эксплуатации (что в отдельных применениях является необходимым условием), но при большем суммарном экологическом ущербе. Разумеется, здесь кратко затронут только один аспект проблемы, и тот поверхностно. На самом деле серьезный экологический анализ должен основываться на методах анализа жизненного цикла. Совершенно очевидно, что выводы из АЖЦ аккумуляторных автомобилей будут еще более жесткими, с учетом относительно небольшого ресурса АБ (порядка 1000 циклов заряд\разряд – год более-менее интенсивной эксплуатации), большим затратам (в том числе стоимостным и энергетическим) при производстве аккумуляторов (что косвенно учтено в несравненно более высокой стоимости АБ по сравнению с ДВС), трудностью утилизации, особенно больших объемов использованных аккумуляторов .

Из сказанного следует, что ниша использования аккумуляторных автомобилей – там, где критичным является отсутствие выбросов при эксплуатации (закрытые помещения, стадионы, зеленые зоны и т.п.), при безусловной оценке последствий большего общего ущерба окружающей среде .

2. Также часто упоминаются автомобили с топливными элементами (чаще система водород-воздух), выбросами которых при эксплуатации является чистая вода (пить, правда, не рекомендуется). КПД систем получения водорода, и его холодного горения в топливных элементах еще ниже (не более 0,5 -0,7), чем КПД заряда\разряда АБ. Стоимость – запредельная. Инфраструктуры заправки не существует (видимо, и не будет создаваться в обозримом будущем). Следовательно, справедливы, и еще более жесткие, чем приведенные выше, выводы по аккумуляторным электромобилям .

Отдельно следует сказать о т.н. экологической чистоте эксплуатации автомобилей с топливными элементами. Выброс – чистая вода, кто спорит, а «вброс»? Почему забывают, что потребляется (и в огромных количествах, в 8 раз по массе превышающую массу сжигаемого водорода) кислород из окружающего воздуха?





Эксплуатировать такие транспортные средства в закрытых помещениях нельзя (а можно слышать и о метро, и т.п. местах эксплуатации). Да, с учетом выделения кислорода при электролизе воды в целом экологического ущерба по кислороду не наносится (от собственно топливных элементов; экологическая вредоносность автомобилей с топливными элементами из-за повышенных энергозатрат примерно вдвое выше, чем обычных автомобилей); однако ситуация здесь противоположная, чем с выбросами аккумуляторных автомобилей: выделение кислорода производится в месте получения топлива - водорода, а потребление кислорода – в месте эксплуатации .

Просматриваемая сейчас (пока не появятся существенные технологические прорывы) ниша применения автомобилей с топливными элементами – прежде всего спецтехника, когда стоимость не является определяющей .

3. Многочисленные упоминания демонстрационных проектов на транспорте, в быту («водородные» и «солнечные» дома, зеленые деревни, ветер, приливы\отливы, биотоплива и т.п.) требуют комментариев. Реальным выводом демонстрационных

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

проектов на самом деле является то, что при снятии государственных субсидий все эти проекты умирают. Это свидетельствует об их надуманности и безжизненности:

стоимость (следовательно, наносимый ими экологический вред, а никак не польза) чрезмерно высока. Необходим серьезный, а не популистский анализ всех подходов, в том числе применения альтернативных и возобновляемых топлив. Альтернативные источники энергии пока, к сожалению, наносят «на круг» больше вреда, чем пользы;

если бы было иначе, промышленники давно бы ухватились за новую технологию .

4. Единственным подходом, позволяющим реально снизить нагрузку на окружающую среду, как в месте эксплуатации, так и в месте производства топлива, в настоящее время является ориентация на гибридные транспортные средства с ДВС и электротягой. Экономия топлива в них происходит, в основном, вследствие того, что ДВС «отвязан» от колес, что позволяет использовать его в оптимальном по топливной эффективности и токсичности выбросов (квазистатическом) режиме (экономия топлива до 30% означает пропорциональное снижение энергозатрат и выбросов) в месте производства топлива: в месте эксплуатации гибрида снижение выбросов еще больше за счет работы ДВС в квазистационарном, оптимальном по выбросам режиме .

Практически выбросы снижаются на порядок). Учитывая, что стоимости обычных и гибридных транспортных средств сопоставимы, а эксплуатационные расходы для последних наверняка ниже, можно с уверенностью ожидать, что результаты анализа жизненного цикла будут в пользу гибридов. Пока не будет создана принципиально новая энергетика, говорить о других альтернативах не приходится. При использовании гибридной техники с ДВС не требуется создание новой инфраструктуры заправки, однако требуется создание новых служб эксплуатации для обслуживания устройств электротяги .

Гибриды не могут быть универсальной панацеей снижения выбросов, область их наиболее эффективного применения ограничивается транспортом, предназначенным для езды с частыми разгонами\торможениями (например, маршрутный городской автобус), а также случаями, когда реализация традиционной механической передачи затруднена, и предпочтительна электромеханическая трансмиссия (например, мощные тракторы, тяжелые грузовики) .

В остальных случаях снижение выбросов транспортной техники обеспечивается традиционными методами: совершенствованием ДВС, конструкции, улучшением топлива, и т.п .

Большое значение имеет рациональный выбор типажа гибридных транспортных средств. Легковой автомобиль индивидуального пользования обычно универсален: он должен ездить и в городе, и по скоростному шоссе и т.д. В этом случае легковой гибрид проиграет обычному автомобилю. Основная причина - двойное преобразование энергии: механической от ДВС в электрическую через генератор, электрической в механическую через тяговый электродвигатель. Любое преобразование связано с потерями. Если в обычном автомобиле настроить передачу под параметры (длительного) скоростного движения (что обычно и делается), то он будет экономичнее гибрида. Выгода гибридов проявляется тогда, когда нет универсализма, например, узкоспецилизированное транспортное средство используется только в городском движении, когда все время идут разгоны и торможения. В этом случае выгода от исключения динамических режимов работы ДВС (в гибриде ДВС не связан с колесами, и может работать в квазистационарном, оптимальном по топливной эффективности режиме), и от рекуперации кинетической энергии при торможении превышает дополнительные потери двойного преобразования энергии. Кроме того, существенно (на порядок!) снижаются выбросы. Динамика движения может обеспечиваться за счет

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

применения дополнительного источника, обеспечивающего необходимую для разгона мощность, и прием энергии при торможении (буферный накопитель). Энергоустановка транспортного средства становится комбинированной. Примеры транспортных средств, в которых целесообразно применять гибридную схему: маршрутный автобус, мусоровоз, маршрутное такси, а также грузовик (но специализированный: городской развозной). Есть и у легковушек специализированные исключения, пригодные для гибридизации - городское такси .

Стоит отметить, что установка электрогенератора и тягового электродвигателя с системами электронного управления, установка буферного накопителя увеличивает стоимость оборудования, что особенно заметно для относительно маломощных транспортных средств, массово выпускаемых в обычной комплектации. Поэтому в каждом случае требуется тщательный технико-экономический, экологический анализ целесообразности применения гибридов .

По мере роста мощности, грузоподъемности появляется другой аргумент в пользу электромеханической трансмиссии: очень трудно передать механическое движение ДВС на колеса с большим моментом. Например, все карьерные самосвалы всегда и давно выполняются с электромеханической трансмиссией. Мощные тракторы с обычной кинематической передачей требуют использования очень сложной и дорогой коробки передач (около полусотни передач вперед!), а электромеханическая трансмиссия получается проще и дешевле .

Так что картина не так однозначна, поэтому и надо тщательно проработать концепцию и программу создания гибридов .

Батарейные (с питанием от аккумуляторов или суперконденсаторов. заряжаемых «от розетки») имеют преимущество, вернее, особенность, которая состоит в разделении места выбросов (электростанция) и места эксплуатации (что в отдельных применениях является необходимым условием), но при большем суммарном экологическом ущербе. Создание аккумуляторных автомобилей рационально только для выделенных зон (парки, выставочные комплексы, олимпийские или универсиадные объекты, и т.п.). Ввиду ограниченного объема требуемых подобных транспортных средств их создание целесообразно проводить в рамках программ создания и эксплуатации выделенных зон, вне государственной программы. То же относится к автомобилям с топливными элементами .

Особняком стоят транспортные средства большой грузоподъемности, например карьерные самосвалы, в которых использование механической трансмиссии затруднено или даже невозможно. В таких транспортных средствах тяговый электропривод применяется давно, и в настоящее время вопрос заключается в его модернизации. В последние годы в связи с бурным развитием электромашиностроения, силовой и управляющей электроники, внедрение электромеханических трансмиссий (ЭМТ) стало экономически и технически выгодным для транспортных средств мощностью от 150 л.с. и выше. Использование электромеханической трансмиссии в зоне мощностей (150

– 500 л.с) в автомобильной, лесной, дорожно-строительной и сельскохозяйственной технике позволяет снизить расход топлива, снизить динамические нагрузки на узлы транспортного средства и ДВС, обеспечить бесступенчатое регулирование скорости без перерыва потока мощности, улучшить технико-экономические показатели, снизить эксплуатационные затраты на обслуживание, ремонт и расходные материалы, повысить надежность и долговременность работы. Таким образом, происходит процесс «генетической мутации» транспортных средств, качественного изменения их структуры и состава основных силовых устройств .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

Гибриды не могут быть универсальной панацеей снижения выбросов, область их наиболее эффективного применения ограничивается транспортом, предназначенным для езды с частыми разгонами\торможениями, а также случаями, когда реализация традиционной механической передачи затруднена, и предпочтительна электромеханическая трансмиссия. В остальных случаях снижение выбросы транспортной техники обеспечивается традиционными методами: совершенствованием ДВС, конструкции, улучшением топлива, и т.п .

Электромеханические устройства являются относительно новыми в транспортной технике, принципы их проектирования с учетом специфики применения пока не устоялись, требуется переосмысливание многих принципиальных моментов. Переход от исходных данных к параметрам конкретных устройств в настоящее время основывается на опыте разработок этих устройств для других применений, и представляется скорее искусством проектировщиков. В самом деле, отсутствуют общепринятые и обоснованные процедуры выбора основных параметров электромеханических устройств для гибридной транспортной техники: коэффициентов редукции, числа передач, частот вращения, частот питания электрических машин, числа пар полюсов, и т.д., и т.п., не говоря уже о выборе типа электродвигателей .

Весьма редки случаи корректного сопоставления разработанных систем, тем более что отсутствуют критерии качества их проектирования. Все это в значительной мере сдерживает разработку перспективных образцов гибридной техники, затрудняет взаимопонимание специалистов – разработчиков электрических машин, электроприводов, механических устройств, и специалистов – транспортников .

В компании «Русэлпром – Электропривод» при создании нескольких поколений комплектного тягового электрооборудования (КТЭО) электромеханических трансмиссий разработан комплексный подход проектирования всех компонентов КТЭО, учитывающий параметры транспортного средства, ограничения со стороны ДВС, силовой электроники, обеспечивающий достижение оптимальных характеристик компонентов по массе, габаритам, КПД, цене, с учетом технологических ограничений промышленного производства .

Отметим, прежде всего, что в качестве основной принята последовательная кинематическая схема, в которой кинематические связи между ДВС и ведущими колесами принципиально исключаются. Это позволяет управлять ДВС в зависимости от требуемой мощности по критерию максимальной топливной эффективности, независимо от скорости движения транспортного средства .

Последовательная схема открывает простор для новых конструкторских решений, новых компоновок. В последовательной схеме существует возможность исключения коробки передач, сцепления, карданного вала, что существенно снижает общую массу силового оборудования; появляется возможность исключения механического дифференциала, который, в принципе, значительно затрудняет построение качественной системы управления движением, ухудшает управляемость и проходимость транспортного средства .

Наибольшее развитие получил асинхронный электропривод, который характеризуется наилучшим соотношением цена/качество. В асинхронном приводе работа с ограничением мощности обеспечивается при ограничении напряжения питания двигателя за счет соответствующего ослабления поля. В синхронном приводе с постоянными магнитами поле практически не регулируется, что приводит к необходимости завышения установленной мощности преобразователя в 3–10 раз. Для приводов легких транспортных средств это приемлемо; для средних и тяжелых транспортных средств это приводит к недопустимому удорожанию системы привода .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

Условно проектирование КТЭО состоит из следующих этапов:

- анализ технических требований к транспортному средству, моделирование транспортного средства с учетом режимов его работы, параметров движения, проведение тягово-динамических расчетов;

- моделирование КТЭО с учетом результатов по предыдущему этапу, определение требований ко всем компонентам;

- проектирование компонентов КТЭО для реализации требований, полученных на предыдущем этапе .

- проектирование вспомогательных систем питания и охлаждения по результатам требований, полученных на предыдущем этапе;

- моделирование транспортного средства с учетом спроектированных компонентов КТЭО, синтез алгоритмов управления транспортным средством для реализации оптимальных режимов движения, работы ДВС в режиме максимальной топливной эффективности .

- определение структуры управления транспортным средством для реализации алгоритмов управления, синтезированных на предыдущем этапе проектирования, определение типов и протоколов связи между компонентами КТЭО и другими частями транспортного средства (органами управления, ДВС, АБС, ЕБС, и т.п.);

- изготовление всех спроектированных компонентов КТЭО, автономные и комплексные отладки и испытания КТЭО на испытательном стенде с имитацией всех режимов движения транспортного средства (текущих, предельных, статических, динамических) .

Для гибридных транспортных средств определяются параметры и тип накопителя энергии, алгоритмы управления потоками мощности .

Исходным моментом перед разработкой КТЭО в концерне «РУСЭЛПРОМ» явилась разработка идеологии проектирования тягового электропривода. Тяговый электропривод является одним из основных узлов ЭМТ, его характеристики во многом определяют характеристики транспортного средства в целом. Развитие тягового электропривода проходит по пути достижения предельно высоких техникоэкономических требований. Можно с полным основанием утверждать, что в тяговом электроприводе в настоящее время реализуется комплекс современных, последних достижений в области электромеханики, силовой и управляющей электроники, систем автоматического управления .

Режимы работы электрических двигателей в тяговом приводе и в генераторах существенно различаются, что обуславливает различие в методиках их проектирования и электромагнитного расчета. Максимальный момент тягового двигателя реализуется на относительно низких частотах вращения, а при высоких частотах вращения момент снижается. Напротив, в электрогенераторе максимальный момент реализуется на максимальной частоте вращения. Соответственно для тягового двигателя целесообразно проводить оптимизационные расчеты на низких частотах вращения при максимальном моменте, а для генератора – на высоких частотах вращения .

Для получения предельных параметров электрических тяговых машин нами разработана методика проектирования и многокритериальной оптимизации активных частей асинхронных двигателей. По нашему мнению тяговый асинхронный двигатель с силовым преобразователем, специально спроектированные под конкретный тип транспортного средства, являются лучшим решением по критериям масса, габариты, КПД и цена.

Качество проектирования активных частей асинхронных тяговых двигателей оценивается исходя из следующих основных критериев:

1. Отношение «электромагнитный момент\масса» .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

2. Отношение «электромагнитный момент\потери» .

Указанные критерии противоречивы, в том смысле, что увеличение одного из них, как правило, приводит к снижению значения второго, и наоборот; поэтому решающая роль в выборе конкретных параметров активных частей принадлежит эксперту, учитывающему относительную важность того или иного критерия в конкретной задаче .

Часто используемые в литературе критерии «мощность\масса», или «мощность\объем» на наш взгляд, не являются доверительной оценкой качества проектирования именно активных частей двигателей, хотя, разумеется, эти критерии оценивают конструкцию электродвигателя в целом .

В качестве примера приведем параметры оптимизированного тягового двигателя, используемого в тракторе мощностью 300 л.с., в точке М=1050 Нм, N=1674 об/мин (точка выхода на гиперболу ограничения мощности 184 кВт). Наружный диаметр статора задавался равным 490 мм. Достигаемые показатели: при длине активной части 245 мм, индукции в зазоре 0,8 Т, массе активных частей 205 кг, частоте питания 168,5 Гц КПД составил 0,973 .



Полученные зависимости изменения параметров использованы в практических системах приводов. На рис.1 приведены данные стендовых испытаний комплекта тягово-энергетического оборудования трактора мощностью 300 л.с. на предельных режимах работы тягового привода: (максимальный момент тягового асинхронного двигателя 1200 Н м, максимальная мощность 183 кВт, максимальная мощность асинхронного мотор-генератора 220 кВт при моменте 1200 Нм и скорости 1700 об./мин). Приведен совокупный КПД (КПД определялся от вала ДВС до вала тягового двигателя. Значение КПД около 0,86 сохраняется в широком диапазоне частот вращения .

Рисунок 1 - Совокупный КПД МГ-ТАД на предельных режимах работы

В связи с тем, что параметры тяговых асинхронных двигателей зависят от режимов его работы в составе транспортного средства, нами разработана методика экспериментального определения параметров асинхронных двигателей, которые используются для обеспечения высокого качества устойчивого регулирования в широком диапазоне скоростей и режимов движения транспортного средства с ЭМТ .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

Следующим элементом идеологии проектирования транспортных электромеханических устройств является рассмотрение систем этих устройств:

«электрическая машина – механический редуктор», «электрическая машина – коробка передач», «электрическая машина – силовой преобразователь», синтез управления комплектным тягово-энергетическим оборудованием, рассмотрение режимов работы ДВС при использовании ЭМТ и в гибридной схеме, и т.д .

Для функционирования системы привода необходимо использование качественной системы управления, частотной или векторной. Такая система должна обеспечивать оптимальный по потерям режим работы двигателей во всех диапазонах частот вращения, электромагнитных моментов, скольжений, индукций и т.п. Однако для тяговых приводов необходимо также учитывать критерий максимального использования имеющихся ресурсов, прежде всего максимальных напряжения питания и тока, которые ограничиваются установленной мощностью силового преобразователя .

Естественно, что значительная часть разработок унифицирована. Используются разработанные и проверенные алгоритмы и программы векторного и частотного управления в силовых преобразователях тяговых электрических машин, протоколы обмена между компонентами КТЭО, алгоритмы управления ДВС. Фактически на сегодняшний день спроектировано 8 типов тяговых электрических машин для транспортных средств мощностью 150 – 500 л.с. с ЭМТ по схеме с центральным приводом (на ведущий мост, мосты), и по схеме мотор - колес .

Примерами КТЭО для ЭМТ по схеме с центральным приводом могут служить КТЭО сельскохозяйственного колесного трактора мощностью 300 л.с. (рис.2, функциональная схема приведена на рис.3) и гибридного автобуса ЛИАЗ 5292ХХ (рис.4, функциональная схема приведена на рис.5). Трактор Беларус-3023 с ЭМТ получил серебряную медаль на выставке Агритехника-2009 в Ганновере и при полевых испытаниях показал повышение производительности на 20% и экономию топлива на пахоте более 25%. Гибридный автобус с ЭМТ показал 40% экономию топлива в городском цикле движения .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

Рисунок 2 - Трактор Беларус-3023 с электромеханической трансмиссией

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

Рисунок 3 - Функциональная схема трактора Беларус-3023

–  –  –

Рисунок 5 - Функциональная схема автобуса ЛИАЗ 5292ХХ

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

Примерами КТЭО для ЭМТ по схеме мотор – колес могут служить КТЭО для большегрузных карьерных самосвалов, фронтальных погрузчиков, многоосных тягачей повышенной проходимости и грузоподъемности, гусеничных сельскохозяйственных и лесных тракторов, колесных тракторов мощностью 450-500 л.с. (рис.6). Схема КТЭО для таких тракторов приведена на рис.7 .

Рисунок 6 - Трактор с индивидуальным электромеханическим приводом колес

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

–  –  –

В такой ЭМТ суммарный КПД от вала ДВС до колес составляет более 82% практически во всем диапазоне скоростей и режимов движения .

Комплексный подход и оптимизация электромеханических устройств позволил существенно улучшить показатели транспортных средств, в ряде случаев – до качественного улучшения их параметров по управляемости, проходимости и достижения требуемых эксплуатационных характеристик .

Литература

1. S. Florentsev, A.Pukhovoy, I. Uss, D. Izosimov, L. Makarov. Agricultural tractor with pure electromechanical drivetrain. Proceedings 6th International commercial powertrain conference. May 25-26, 2011. Helmut-List-Halle. Graz, Austria. ICPC 2011–3.3. P. 113 – 120 .

2. S. Florentsev, D. Izosimov, S. Baida, A. Belousov, A. Sibirtsev, S. Zhuravljov .

Complete traction electric equipment sets for hybris buses. APAC16. 16th Asia Pacific Automotive Engineering Conference. October 6-8, 2011, Chennai. India. Paper No. M2010003 .

3. S. Florentsev, A.Pukhovoy, I. Uss, D. Izosimov, L. Makarov. Agricultural tractor with pure electromechanical drivetrain. SAE 2011 Commercial Vehicle Enfineering Congress. September 13-14. 2011. Rosemont. Illinois USA. Session CV707. Paper No. 2011-01-2296 .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»

Секция 3 «ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ НА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВАХ»

4. S. Florentsev, D. Izosimov, I. Ksenevich. Design Philosophy of Complete Traction Electric Equipment Sets For Hybrid Vehicles. SAE International. Publ. No. 2011-24Copyright © 2011 SAE International doi:10.4271/2011-24-0001 .

МАТЕРИАЛЫ 77-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ААИ

«АВТОМОБИЛЕ- И ТРАКТОРОСТРОЕНИЕ В РОССИИ: ПРИОРИТЕТЫ РАЗВИТИЯ И

ПОДГОТОВКА КАДРОВ»






Похожие работы:

«Руководство пользователя FLY TS110 Оглавление 1. ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ И БЕЗОПАСНОСТИ 1.1. Меры предосторожности 1.2. Безопасность 1.2.1. Безопасность дорожного движения 1.2.2. Режим полета 1.2.3. Экологическая безопасность 1.3. Правила эксплуатации батареи 1.4. Заряд батареи 1.5. Утили...»

«ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИИ ПОВОЛЖСКИЙ РЕГИОН ЕС ТЕС ТВЕН Н Ы Е Н АУКИ № 2 (14) 2016 СОДЕРЖАНИЕ _БИОЛОГИЯ Куклина А. Г., Сорокопудов В. Н., Навальнева И. А . Интегральная оценка плодоношения отборных форм хеномелеса (Chaenomeles Lindl.) в Средней России Шимкович Е. Д. Экологические особенности прудовика...»

«Многоцелевой озоновый стерилизатор и озонатор "Орион-Си" в медицине Новый приоритетный подход в медицинской эпидемиологии. Наиболее экономичный, экологически безопасный и эффективный. Область применения! Хирургия и микрохирургия Пластическая хирургия Акушерство-гинекология Педиатрия-детская клиника...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петрозаводский государственный университет" (ПетрГУ) Утверждено совета ПетрГУ на ротокол № 4 ПРОГРАММА вступительного экзамена по направлению...»

«Вестник НПУА. “Химические и природоохранные технологии”. 2016. №1 УДК 631.4 ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ РЕЗИНОСОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ А.А. Исаков Национальный политехнический университет Армении Рассм...»

«ЗАМОРИНА Светлана Анатольевна МЕХАНИЗМЫ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ ХОРИОНИЧЕСКОГО ГОНАДОТРОПИНА 14.03.09 – клиническая иммунология, аллергология (биологические науки) Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Челябинск 2013 Работа выполнена...»

«5 Биогенное почвообразование под минеральными кочками Вестник Томского государственного университета. Биология 2010 № 4 (12) АГРОХИМИЯ И ПОЧВОВЕДЕНИЕ УДК 574.2:631.484 А.В . Захарченко, Л.А. Изерская, Л.К. Цыцарева, В.Н. Тучак Обособленное структурное подразделение "Научно-исследовательский инстит...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.