Диссертация (792817), страница 5
Текст из файла (страница 5)
К основному недостатку данного вида привода относят значительный расход энергии на охлаждение, вызванный его периодическим включением и отключением. Ручное управление вентилятором приводит к снижению экономичности24дизеля и усложнению работы машиниста, который вынужден включать и отключать вентилятор до нескольких десятком раз в течении поездки. Это приводит к преждевременному износу дисков муфты сцепления.Плавное нарастание частоты вращения вентилятора обеспечивается использованием электромагнитной порошковой муфты (ЭПМ).
В ней отсутствуют изнашивающиеся диски фрикционной муфты. Основным недостаткомпривода с ЭПМ является возможность реализации только одной частоты вращения вентилятора. С целью изменения частоты вращения необходимо устанавливать несколько муфт. В приводе вентилятора тепловоза ТЭ10 две ЭПМи сложный редуктор: возможно автоматическое переключение с летнего режима на зимний.В роли регулируемого звена привода с гидродинамической муфтой вентилятора охлаждения выступает гидромуфта.
Ее конструкция была спроектирована и разработана с переменным наполнением. Она выступила в роли прототипа муфт привода вентилятора охлаждения тепловозов. Несомненными достоинствами при использовании гидромуфт являются увеличение экономичности привода и автоматизация управления.
Главным недостатком являетсясложность компоновки холодильника тепловоза при использовании данногорешения [90]. Данный вид привода применен на тепловозах Г1, ТЭ3, ЧМЭ3,ТЭМ7.Привод с электромагнитной муфтой скольжения использован на тепловозах Alco DL500 (США), построенных для Индии, и на французских тепловозахфирмы. Диски муфты закрепляются на ведущей части валопровода, связанного с дизелем.
В массиве дисков устанавливается катушка, через которую подается ток в результате чего диски становятся полюсами электромагнита. Привращении ведущей части муфты в ведомой возникают вихревые токи, которыевзаимодействуют с магнитным потоком, который создают ведущие диски. Врезультате этого взаимодействия возникает крутящий момент, передаваемыйвентилятору холодильника. Примененные в приводе вентилятора холодильника электромагнитные муфты скольжения имеют высокий КПД и могутуспешно конкурировать с гидродинамическими муфтами.25Более благоприятным по удобству монтажа приводом вентиляторов посравнению с гидродинамическим приводом является гидрообъемный привод.Он предоставляет возможность плавно управлять частотой вращения, нонаряду с этим требует наличия специальных гидромашин, устройств для фильтрации рабочей жидкости привода и устройств, управляющих перепуском дляуправления частотой вращения.1 – nнас = 730 об/мин, 2 – nнас = 870 об/мин, 3 – nнас = 1050 об/мин,4 – nнас = 1190 об/мин, 5 – nнас = 1370 об/минРисунок 1.5 – Зависимость КПД гидрообъемного привода вентилятора охлаждения ηгп от давления в системе ρ и частоты вращения валов гидронасосовnн для тепловозов ТЭП60 и ТЭП70На рисунке 1.5 приведены опытные данные КПД гидрообъемного привода при различных значениях частоты вращении гидронасосов и давлениимасла в системе [99, 100, 102].Величина КПД гидростатического и гидродинамического приводов, атакже затраты удельной мощности энергии на привод в зависимости от относительной частоты вращения приведены на рисунке 1.6.Мощность, расходуемая на привод ВО связана с требуемым расходомохлаждающего воздуха [100] характеристикой, которая приведена на рисунке1.7.26Рисунок 1.6 – Зависимость КПД гидростатического (1)и гидродинамического (2) приводов и затраты удельной мощности энергиина гидродинамический (3) и гидростатический (4) приводы от относительнойчастоты вращенияРисунок 1.7 – Затраты мощности Nво на привод вентилятора охлаждения приоптимальном (1), трехступенчатом механическом приводе (2), четырехступенчатом электроприводе (3) и частотном управленииасинхронным двигателем (4)Анализ данных рисунка 1.7 позволяет сделать вывод о том, что КПД приводов меняется пропорционально частоте вращения выходного вала, причем врежимах, когда гидромашины привода работают значительную часть времени,величина КПД не превышает 0,5.
С целью увеличения величины КПД гидропривода необходимо поднимать верхний предел диапазона частоты вращения27его входного и выходного валов, что приведет к повышенной мощности и избыточной подаче воздуха. Одни из возможных решений увеличения значенияКПД этого привода являет повышение качества изготовления гидромашин илииспользования насосов, обладающих регулируемой подачей. Однако, реализация последнего решения затруднено, так как связано со значительными затратами на изготовление и эксплуатацию привода.Из рисунка 1.7 видно, что трехступенчатый механический привод вентилятора обладает тремя рабочими точками, при которых мощность приводаудовлетворяет требуемой.
Во всех остальных случаях мощность механического привода вентилятора существенно завышена, что приводит к уменьшению КПД электрической передачи тепловоза и увеличению потери мощноститепловоза. Это касается и четырехступенчатого (релейного) электроприводавентилятора, который обладает более низкими затратами мощности чем трехступенчатый механический привод, но уступает приводу с плавным управлением частотой вращения ВО с асинхронным двигателем, имеющим частотноеуправление.Электропривод по сравнению с другими видами приводов вспомогательных механизмов тепловоза, рассмотренных выше, обладает рядом преимуществ – удобством компоновки, значительным срок службы, высокой надежностью, удобством монтажа, возможностью управления частотой вращения,малым износом и простотой обслуживания.
В настоящее время наилучшимитехнико-экономическими показателями обладает электропривод переменноготока, который имеет более простую конструкцию, надежнее и дешевле в изготовлении, чем электропривод с двигателями постоянного тока. Этому послужило появление на рынке мощных полупроводниковых элементов – тиристоров и транзисторов, которые сделали возможным технический прогресс в области регулируемого электропривода с асинхронными двигателями переменного тока.281.5 Электроприводы вентиляторов систем охлажденияОтечественными и зарубежными учеными, которые внесли существенный вклад в создание и развитие теории систем электропривода переменноготока и преобразовательной техники стали: А.А.
Булгаков, А.Б. Виноградов,В.А. Винокуров, В.И. Загрядцкий, Н.Ф. Ильинский, Ю.М. Иньков, А.Н. Качанов, В.И. Ключев, А.Е. Козярук, М.П. Костенко, С.О. Кривицкий, В.А. Кучумов, В.В. Литовченко, В.В. Москаленко, О.А. Некрасов, Г.Б. Онищенко, А.А.Пугачев, Н.А. Ротанов, Ю.А. Сарбатов, И.И. Эпштейн, М.Г. Юньков, H.Wayne Beaty, F. Blaschke, K. Hameyer, J.
Holtz, A. Knight, D.W. Novotny и др.В настоящее время сформировались тенденции к использованию регулируемых электроприводов с асинхронными двигателями вспомогательных агрегатов подвижного состава. На подвижном составе железных дорог используют электроприводы ВО следующих типов:а) с асинхронным двигателем фазового управления;б) с асинхронным двигателем частотного управления, имеющим короткозамкнутый ротор.Функциональная схема электроприводов ВО с фазовым управлениемасинхронным двигателем, имеющих источник энергии переменного тока, которые применяются на тепловозах и электровозах, приведена на рисунке 1.8,а, с частотным управлением на рисунке 1.8, б.Электроприводы вентиляторов с тиристорным фазовым управлением (рисунок 1.8, а) асинхронным электродвигателем применяются на тепловозах иэлектровозах, имеющих источник энергии переменного тока.291 – блок управления генератором синхронным; 2 – генератор синхронный;3 – блок управления преобразователем; 4 – преобразователь напряжения тиристорный; 5 – преобразователь частоты полупроводниковый;6 – выпрямительная установка; 7 – асинхронный двигатель;8 – вентилятор охлажденияРисунок 1.8 – Функциональные схемы электроприводов вентиляторов охлаждения для АСУТ: а – с фазовым управлением асинхронным двигателем; б –с частотным управлением асинхронным двигателемУправлять максимальным моментом асинхронного двигателя можно приизменении величины напряжения, подводимого к статору.
При этом критический момент изменяется пропорционально квадрату напряжения. При управлении напряжением скорость холостого хода и критическое скольжение не зависят от напряжения на статоре. Поэтому управление скоростью возможнотолько в очень небольшом диапазоне скоростей. При более глубоком управлении ток двигателя интенсивно возрастает. Причиной этого являются потерискольжения в роторе двигателя. Даже при вентиляторном характере нагрузки,когда максимальная мoщнocть скольжения составляет всего 15% номинальной, во избежание перегрева двигателя, его установленную мощность нужносущественно увеличивать при номинальных потерях в роторе 2 – 3%.30В работах [111, 112, 116] указывается на возможность применения тиристорных регуляторов напряжения, когда достигается технико-экономическийэффект управления, благодаря меньшей стоимости, массогабаритным показателям и простоте.
Эффект экономии может получиться, когда управление требуется не мгновенной, а средней производительности насоса, работающего нарезервуары, когда допустим двухуровневый режим по производительности. Вэтом случае, при работе на каждом из уровней, потери скольжения соизмеримы с потерями в частотно-управляемом электроприводе. При таком типеэлектропривода асинхронный электродвигатель имеет габаритные размеры имассу в 1,5 раза больше, чем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором той же мощности и частоты вращения вала, применяемый в схемах частотного управления (рисунок 1.8, б).Для обеспечения возможности управления частотой вращения асинхронного двигателя требуется использовать источник напряжения переменноготока, который имеет возможность управления частотой тока статора.
В качестве таких источников выступают полупроводниковые преобразователи частоты. В настоящее время используют два типа преобразователей частоты: с промежуточным звеном постоянного тока и автономным инверторомнапряжения или тока; непосредственные преобразователи частоты.Результаты экспериментальных исследований асинхронных двигателеймоделей АО-52/4, А91-4, МА 142-2/4, АР-74-10 при работе с различными моментами сопротивления Мс и питании от полупроводниковых преобразователей частоты со звеном постоянного тока и от синхронного генератора приведены на рисунке 1.9 [42].311 – зависимость КПД от частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением и питанием от синхронного генератора, Мс = const; 2– зависимость КПД от частоты вращения асинхронный двигателя с частотным управлением и питанием от преобразователя частоты со звеном постоянного тока, Мс = const; 3 – зависимость КПД от частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением, Мс ~ ω2; 4 – зависимостьКПД от частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением и питанием от преобразователя частоты со звеном постоянного тока сучетом потерь в преобразователе частоты, Мс = const;5 – КПД преобразователя частоты; 6 – зависимость КПД от частоты вращения асинхронного двигателя с частотным управлением и питанием от синхронного генератора с учетом потерь в синхронном генератореРисунок 1.9 – Зависимости КПД от частоты вращения вала ротора асинхронного двигателяКривая 5 (рисунок 1.9) представляет собой зависимость КПД преобразователя частоты при работе с двигателем модели А91-4 и вентиляторнойнагрузкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
