ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ МОБИЛЬНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к тяговым транспортным средствам и может быть использована в тяговых трансмиссиях мобильных энергетических средств.
Известна электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая первичный тепловой двигатель, кинематически соединенный с ним электрический синхронный генератор, а также тяговый асинхронный электрический двигатель, выходной вал которого кинематически связан с осевым валом, который соединен с входными валами левого и правого механизмов поворота планетарного типа. Последние через бортовые редукторы соединены с ведущими колесами трактора. Система управления трансмиссией включает в себя датчик оборотов выходного вала тягового асинхронного электрического двигателя, датчик и задатчик потока намагничивания асинхронного тягового электродвигателя, подключенные к выходному блоку управления электромашинами, который соединен с блоком возбуждения синхронного генератора и преобразователем частоты тока. Синхронный генератор имеет выход для питания потребителей сети переменного тока (RU 2179119, МПК - 7 B 60 L 11/08, А 01 В 67/00, В 60 К 17/12, опубл. 2002.02.10).
В известной силовой установке наличие преобразователя частоты вносит в выходное его напряжение высшие гармонические составляющие, что приводит к росту потерь в тяговом асинхронном электродвигателе. Кроме того, для обеспечения стабилизации частоты выходного напряжения генератора и нормальной работы преобразователя частоты, мощность первичного теплового двигателя берется с большим запасом.
Технический результат заключается в обеспечении повышения надежности работы электромеханической трансмиссии мобильного энергетического средства, снижении потерь энергии в приводе и обеспечении согласования соизмеримых по мощности теплового двигателя и электрических
машин, при возможности автоматического регулирования тягового усилия и скоростей в широком диапазоне. Кроме того, обеспечивается возможность работы электромеханической трансмиссии в режиме автономного источника электроснабжения.
Технический результат достигается тем, что электромеханическая саморегулирующаяся трансмиссия мобильного энергетического средства, содержит кинематически соединенные первичный тепловой двигатель и электрический синхронный генератор, тяговый асинхронный электродвигатель, выходной вал которого кинематически связан с ведущими колесами, систему управления с датчиком оборотов выходного вала тягового асинхронного электродвигателя, шаговое устройство управления топливоподачей первичного теплового двигателя, муфту свободного хода, вольтдобавочное устройство, редуктор заднего моста. В систему управления введены микропроцессорное управляющее устройство, датчик напряжения вольтдобавочного устройства, датчик оборотов выходного вала тягового асинхронного двигателя, датчик оборотов синхронного генератора, датчик оборотов первичного теплового двигателя, при этом первичный тепловой двигатель через муфту свободного хода кинематически соединен с синхронным генератором, который электрически соединен через вольтдобавочное устройство с тяговым асинхронным электродвигателем, связанным с ведущими колесами через выходной вал, зубчатую муфту, карданную передачу и редуктор заднего моста. Выходы датчика оборотов первичного теплового двигателя, датчика оборотов выходного вала тягового асинхронного двигателя, датчика оборотов синхронного генератора, датчика напряжения вольтдобавочного устройства подключены к соответствующим входам микропроцессорного управляющего устройства, один из выходов которого подключен к входу блока возбуждения синхронного генератора, второй - к входу шагового устройства управления топливоподачей первичного теплового двигателя, а третий - к входу вольтдобавочного устройства.
На фиг.1 изображена электромеханическая саморегулирующаяся трансмиссия мобильного энергетического средства, которая содержит первичный тепловой двигатель 1, кинематически соединенный через муфту свободного хода 2 с электрическим синхронным генератором 3, к которому через вольтдобавочное устройство 4 подключен тяговый асинхронный электродвигатель 5. Выходной вал 6 тягового асинхронного электродвигателя 5 через зубчатую муфту 7 связан посредством карданной передачи 8 с редуктором заднего моста 9, который в свою очередь связан с ведущими колесами 10. Система управления трансмиссией включает в себя микропроцессорное управляющее устройство 11, к соответствующим входам которого подключены выходы датчика оборотов 12 выходного вала тягового асинхронного электродвигателя 5, датчик частоты вращения 13 синхронного генератора 3, датчик оборотов 14 первичного теплового двигателя 1, датчик напряжения 15 вольтдобавочного устройства 4. Один из выходов микропроцессорного управляющего устройства 11 соединен с входом блока возбуждения 16 синхронного генератора 3, второй - к входу шагового устройства 17 управления топливоподачей первичного теплового двигателя 1, а третий - к входу вольтдобавочного устройства 4.
Электромеханическая саморегулирующаяся трансмиссия мобильного энергетического средства работает в тяговом режиме следующим образом.
При постоянной скорости вращения выходного вала первичного теплового двигателя 1 в случае увеличения сопротивления движению мобильного энергетического средства вращение ведущих колес 10 замедляется, что приводит к падению оборотов выходного вала 6 тягового асинхронного электродвигателя 5. Датчик оборотов 12 вала тягового асинхронного электродвигателя 5 и датчик напряжения 15 вольтдобавочного устройства 4 передают соответствующие сигналы микропроцессорному управляющему устройству 11, где вырабатывается задание блоку возбуждения 16 синхронного генератора 3 и шаговому устройству 17 управления топливоподачей первичного теплового двигателя 1 на снижение оборотов первичного теплового
двигателя 1 и напряжения синхронного генератора 3. Это обеспечивает увеличение крутящего момента на выходном валу б тягового асинхронного электродвигателя 5, в результате чего увеличивается тяговое усилие на крюке мобильного энергетического средства.
Муфта свободного хода 2 и вольтдобавочное устройство 4 вступают в работу в режиме «Трогание» и переходных процессов, приравниваемых к ним. В этом случае разгон мобильного энергетического средства начинается с нулевой частоты при увеличенном напряжении за счет включения дополнительной обмотки вольтдобавочного устройства 4, в результате чего происходит дополнительное увеличение тягового усилия на крюке.
При уменьшении сопротивления движения мобильного энергетического средства система управления электромеханической трансмиссией обеспечивает увеличение скорости вращения выходного вала 6 тягового асинхронного двигателя 5 и соответственно скорости движения мобильного энергетического средства.
Таким образом, предложенная электромеханическая саморегулирующаяся трансмиссия мобильного энергетического средства обеспечивает возможность автоматического регулирования тягового усилия и скорости средства в широком диапазоне при постоянстве мощности тягового электродвигателя и снижения ее запаса. При этом снижается расход топлива и обеспечивается необходимое согласование динамической системы, а также возможность работы в режиме автономного источника электроснабжения.