Разработка двигателя автомобиля с комбинированной электрической установкой
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
, неровности асфальта и д.р.) необходимо поддерживать постоянный момент, а при скоростях ближе к номинальной и выше используется закон постоянства мощности. Но т.к. в данном курсовом проекте тяговый электродвигатель используется только при разгоне и торможении целесообразно применять закон постоянства момента.
2.3 Определение возможный вариантов и выбор рациональной системы электропривода
Возможные варианты тяговых приводов приведены в пункте 2.1 данного дипломного проекта. Резюмируя изложенное там, можно увидеть, что в качестве тягового двигателя в данной системе электропривода может применяться либо двигатель постоянного тока, либо асинхронный двигатель или шаговый двигатель.
Применение двигателя постоянного тока нерационально из-за больших размеров двигателей требуемой мощности, также из-за больших потерь и проблем со щёточным коллектором.
Наиболее перспективным выглядит применение асинхронных двигателей вкупе с преобразователем частоты, из-за легкости регулирования и хороших статических и динамических свойств данной системы,
2.4 Проектирование функциональной схемы автоматизированного электропривода
Функциональная схема содержит определенный набор устройств или блоков, каждый из которых предназначен для выполнения определенных функций.
Проектируемая функциональная схема электропривода тягово-тормозного модуля на рисунке 2.1. Силовая часть состоит из аккумуляторной батареи и преобразователя, состоящего из линии связи по постоянному току и трехфазного инвертора.
Постоянное напряжение сети поступает на инвертор, после чего транзисторный инвертор с использованием широтно-импульсной модуляции с помощью заданной последовательности коммутации IGBT - транзисторов преобразует напряжение постоянного тока посредством ШИМ в трехфазное переменное напряжение с переменной частотой. Транзисторы обеспечивают высокую скорость переключения (с несущей частотой 10 кГц).
На рисунке 2.1 предполагается использование обратной связи по току (датчики тока). Данные по обратным связям поступают на микроконтроллер, где они обрабатываются и в соответствии с заданной программой поступает сигнал на блок управления, который в свою очередь управляет ключами инвертора.
Рисунок 2.1 - Проектируемая функциональная схема автоматизированного электропривода.
На рисунке 2.1 приведены следующие обозначения:
АИН - автономный инвертор напряжения;
М - электродвигатель;
ДТ1,ДТ2 - датчики тока;
МК - микроконтроллер;
БУ - блок управления;
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
ЗУ - зарядное устройство;
ДАБ - датчик аккумуляторной батареи;
ДМ - датчик момента;
ДСД - датчик скорости двигателя.
Система работает следующим образом: при нажатии на педаль, Вперед задание с БУ подается на ДВС и АД, разгон происходит за счет АД до 1400об/мин, что соответствует оптимальному режиму дизеля. Оптимальным режимом дизеля будем считать режим минимального расхода топлива и минимальным выбросом выхлопных газов. При достижении на дизеле момента равного ,что соответствует 1400 об/мин, дизель начинает работать в оптимальном режиме, а АД переходит в генераторный режим и происходит накапливание энергии. На дизеле изначально стоит датчик момента. В зависимости от отклонения момента АД работает то в генераторном режиме, то в двигательном. Например, при увеличении нагрузки момент увеличивается и с датчика момента идет сигнал в МК, с которого на БУ подается сигнал на включение АД в тяговый (двигательный) режим. Если же с датчика АБ появился сигнал о заполнении НЭЭ ,то сигнал с МК поступает на БУ и идет отключение АД.
При нажатии на педаль тормоз происходи рекуперация энергии с отдачей ее в НЭЭ. На случай аварии предусмотрен механический тормоз.
3..ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
3.1 Расчет нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма
Для проведения расчета воспользуемся типовой скоростной диаграммой (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 - Типовая скоростная диаграмма
Участок t0-t1 - разгон от нулевой скорости до установившейся скорости движения (режим тяги);
t1-t2- режим работы ДВС с постоянной скоростью(тяговый двигатель отключен);
t2-t3- уменьшение скорости до скорости, близкой к маневровой (режим торможения);
t3-t4- режим дотягивания;
t4-t5- время стоянки на остановочном пункте.
Определим статическую силу сопротивления качению:
,(3.1)
гдеFкач- сила трения качения (3.3);
Fск- сила трения скольжения в подшипниках ступицы, определяется по формуле (3.4);
Fукл- сила действия уклона (примем среднее значение уклона 4), определяется по формуле (3.2);
Fсопрветра - сила сопротивления воздушной массы, определяется по формуле (3.6).
,(3.2)
гдеG- вес автобуса:
Н
гдеm- масса автобуса. Примем m = 26т.
Определим значения Fкач, Fск и Fукл:
,(3.3)
где- коэффициент трения качения ходовых колес, примем значение = 0,003 м;
RК- радиус колеса; RК=0,225 м.
Тогда:
Н;
;(3.4)
где- коэффициент трения скольжения в подшипниках колес, примем =0,06;
Rц- радиуiапфы ходового колеса; Rц=0,1 м.
Н;
Н.
Определим значения Fсопрветра:
,(3.5)
Где - коэффициент, учитывающий аэродинамические характеристики кузова трамвая, примем значение = 0,08;
- площ