диплом (1230931), страница 6
Текст из файла (страница 6)
И,не смотря на то, что на рынке уже есть суперконденсаторы на основе углеродныхДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист38нанотрубок, такие устройства не лишены недостатков. Во-первых, наблюдаетсясрастание нанотрубок между собой в результате многократной перезарядки, чтоприводит к неконтролируемому изменению рабочих характеристик прибора вовремя работы. А во-вторых, термический бюджет процесса синтеза (температураоколо 800С) УНТ не позволяет использовать их в интегральной технологии.В качестве решения предлагается использовать альтернативные материалыэлектродов.
На данный момент исследованы и созданы технологии низкотемпературного (температура около 300С) синтеза углеродных структур в виде наностолбиков и электрохимического выращивания наноструктурированного золота.Подобные структуры не только не уступают углеродным нанотрубкам по рабочим характеристикам, но и имеют ряд преимуществ. Так, низкая температурасинтеза углеродных наностолбиков позволяет включить этот процесс в интегральную технологию микроэлектроники. Суперконденсаторы на основе углеродных наностолбиков можно выполнить в виде планарного устройства, чтопозволит использовать его в качестве нагрузочной емкости для "гашения" внезапных скачков в напряжении электропитания в интегральных микросхемах исистемах управления, что позволит значительно повысить помехозащищенность, срок службы и надежность работы этих систем.С другой стороны, процесс электрохимического осаждения наноструктурированного золота, несмотря на относительную дороговизну исходного материала, является очень простым и технологичным, что при промышленном производстве позволит снизить цену электродов на их основе до уровня аналогов, приэтом подобные суперконденсаторы, в отличие от устройств на основе УНТ, обладают значительно более высокой стабильностью характеристик, благодаря отличным коррозионным свойствам золота.
Емкость суперконденсаторов на основенаноструктурированного золота оценивается на уровне тысяч Фарад, что позволит использовать данные устройства для накопления значительного количестваэнергии для работы гаджетов, автономных систем, электротранспорта.Вывод: таким образом, следует отметить, что все представленные техно-ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист39логии могут быть использованы при строительстве тепловозов. Однако в сочетании их недостатков можно отметить, что Атомовозы имеют существенный недостаток это отсутствие полной безопасности, как в экологическом аспекте, так и вобще человеческом.
Использование суперкондерсаторов приведёт к удорожанию производства, что повлечёт за собой нерентабельность и банкротство предприятий. Использование газотурбовозов является очень приемлемым во всех отношениях. Но всё таки будущее за технологией nanoFlowcell, так как данная технология даёт возможность выработки тока при протекании ионных жидкостейчерез систему потоковых батарей, простая конструкция, которых является масштабной и эффективной не нанося вреда окружающей среде. Также можно отметить, что вышеуказанная технология является достаточно экономичной в своёмпроизводстве и применении во всех видах транспорта и в железнодорожном вчастности.ДП 23.05.03.07.151.
ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист40ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист41ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист42ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист43ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист44ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист45ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист46ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист47ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист48ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист49ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист50ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист51ДП 23.05.03.07.151.
ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист52ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист533. ПРЕДЛОЖЕНИЕ ПО ВНЕДРЕНИЮ ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫНАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГОТОРМОЖЕНИЯ ТЕПЛОВОЗАЦелью данного раздела выпускной квалификационной работы является анализ и предложение по внедрению оптимальной системы накопленияи использования энергии электрического торможения тепловоза.Впервые использование электромоторов была представлена немецкой автомобильной компаниейNanoFlowcell AG на автовыставке в Женеве. представленная модель имела длину 5257 мм – больше чем длиннобазного Мерседеса Sкласса. Длина дверей более двух метров, колёсная база длиной 3198мм.
При такой длине машина оснащена четырьмя электромоторами, которые развиваютпиковую мощность 925 л.с. Номинальная мощность меньше, однако тоже велика– 653л.с. Крутящий момент каждого из четырёх моторов равен 2900 Н/м. Характеризуя данную технологию инженеры - разработчики утверждают, что возможность реализации крутящего момента должна быть ограничена двумя тысячамиН/м.
Но и при использовании ограничений динамика разгона высока до 100км/чдостигается за 2,8 секунды. Максимальная скорость движения 380км/ч. Машинаоснащена инновационной системой управления вектором тяги. Прогнозируемыйзапас хода от 400 до 600километров.Рисунок 14-Quant EДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист54Рассмотрим тепловоз 2ТЭ10М (модернизированный) как возможныйэкземпляр для проведения модернизации по внедрению и использованию электромоторов, работающих на технологии NanoFlowcellСоветский магистральный грузовой тепловоз с секционной мощностью3000 л.с., строившийся Ворошиловградским тепловозостроительным заводом с 1978 по 1990 год. Модернизированная версия 2ТЭ10В, основным отличием от которого была возможность работы в составе до трёх секций по системемногих единиц.
Выпускался в трёх- (3ТЭ10М) и двухсекционном (2ТЭ10М) вариантах. Также в середине 1980-х годов была выпущена партия тепловозов4ТЭ10С, представляющих собой четырёхсекционные ТЭ10М, приспособленныедля работы в условиях холодного северного климата.Рисунок 15- 2ТЭ10М.Применения электродвигателей для создания движущей силы локомотивадает преимущества перед двигателями внутреннего сгорания. ЭлектродвигательДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист55имеет наибольший коэффициент полезного действия. При внедрении даннойтехнологии произойдёт удешевление, как производства, так и обслуживания.Большим плюсом является и отсутствие вредных выхлопов в атмосферу.В таблице 1 отображены техническиехарактеристики электромобиляQuant E, тепловоза 2ТЭ10М, а также представлены теоретические характеристики тепловоза, работающего на технологии NanoFlowcell и гибрида тепловоза.теристики гибридаТехнические харак-nanoFlowcellтехнологиейстеристики тепловозаТехнические харак-теристики 2ТЭ10МТехнические харак-Eрактеристики QuantТехническиеха-Таблица 1 – Технические характеристикиВес2.3 т.138 т.138 т.138т.Мощность925л.с3000 л.с.3000л.с.3000 л.с.Максималь-380,0 км/ч100 км/ч.120 км/ч.120 км/ч.6300 кг.6300 л4000л.+2300л.1200км.1300км.ная скоростьОбъемливныхтоп- 400 лба-ковРасстояние1000 кмКак видно из таблицы 1 применение технологии nanoFlowcell на тепловозепозволит уменьшить затраты на топливо, при этом сохранить его мощность иувеличить максимальную скорость.
ПреимуществаNanoFlowcell на этом не ограничиваются. Данная технология даёт возможность выработки тока при протекании ионных жидкостей через систему потоковых батарей, простая конструкция,ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист56которых является масштабной и эффективной не нанося вреда окружающей среде. Также можно отметить, что вышеуказанная технология является достаточноэкономичной в своём производстве.ДП 23.05.03.07.151. ПЗИзмЛист№ документаПодписьДатаЛист573.2 Рассмотрение возможности использования технологии nano Flowcellна тепловозеЦелью данного пункта раздела является разработка тепловоза 2ТЭ10М работающего при помощи электромотора nanoFlowcell. Идея состоит в том, что быснизить расход топлива и при этом увеличить дальность поездки.NanoFlowcell- это электромотор с потоковыми батареями. Потоковые батареи сочетают в себе конструктивные принципы и преимущества традиционных аккумуляторов, топливных ячеек и даже двигателей внутреннего сгорания.Потоковые батареи можно как перезаряжать, так и мгновенно заправлять новымэлектролитом, словно бензином.
Они не имеют эффекта памяти и не уменьшаютемкости с годами.При размещении электромотора nanoFlowcell вместо ДВС в тепловозе необходимо освободить место, убрав двигатель и вспомогательное к нему оборудование. А именно: охлаждающее устройство не нужно т.к. данная система неимеет свойства перегрева и происходит экономия энергии.Внутри двигателяподдерживается небольшое избыточное давление воздуха, препятствующее попаданию пыли, влаги, снега.При этом в процессе перегруппировки электродвигателей производитсяпереключения в силовой цепи тепловоза, при которых не приходится снижатьнапряжение генератора, чтобы исключить большие толчки тока.
Поэтому силатяги тепловоза в период переключения тяговых двигателей не падает, а остаетсяпрактически постоянной. Данный факт не сказывается на движении поезда.При ослаблении возбуждения не требуется предварительно снижать напряжениетягового генератора или отключать тяговые электродвигатели и уменьшения силы тяги не происходит.Использование полной мощности электромотора nanoFlowcell достигается регулированием напряжения тягового генератора при изменении тока, потребляемого тяговыми электродвигателями, в соответствии со скоростью движе-ДП 23.05.03.07.151.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
