Энергоблок автомобиля УРАЛ-4320-31

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище

(военный институт)

ЭНЕРГОБЛОК АВТОМОБИЛЯ УРАЛ-4320-31

В.Ю. Гумелев, А.Г. Картуков

При низких температурах окружающего воздуха от минус 20оС и ниже свинцовая стартерная аккумуляторная батарея отдает при работе системы электростартерного пуска лишь (10-15) % запасенной энергии. Поэтому пуск двигателя может стать невозможным. С целью снижения эксплуатационных недостатков свинцовых стартерных батарей в системе электроснабжения автомобиля УРАЛ-4320-31 используются емкостные молекулярные накопители энергии (МНЭ). Молекулярный накопитель энергии предназначен для применения в составе энергоблока совместно с аккумуляторными батареями-модулями 6ТСТС-100А и облегчает электростартерный пуск бронетанковой и военной автомобильной техники.

Молекулярные накопители энергии [1, 2, 3] относятся к классу симметричных двойнослойных суперконденсаторов биполярной конструкции в герметичном корпусе на основе активированных углей в связанном водном щелочном электролите. Они отличаются от обычных импульсных конденсаторов тем, что для пространственного разделения разноименных зарядов, создающих рабочее электрическое поле, используются не макроскопический диэлектрический слой между проводящими обкладками, а микроскопический поляризованный слой на границе поверхности раздела двух сред. Емкость молекулярного накопителя энергии обеспечивается использованием двойного электрического слоя на межфазной поверхности электрод-электролит. Он обладает высокими энерго-мощностными характеристиками для эффективного применения в качестве быстро заряжаемого импульсного источника тока с рабочим напряжением заряда до 500 В и практически неограниченным количеством циклов заряд-разряд. Молекулярные накопители энергии устойчивы к воздействию токов короткого замыкания, перенапряжений и переполюсовок, требуют малого времени заряда, имеют неограниченное количество циклов заряд - импульсный разряд.

Корпус молекулярного накопителя энергии имеет форму цилиндра, выполнен из коррозионностойкого металла, герметичен, вибро-ударопрочен, пожаро-взрывобезопасен, не содержит токсичных веществ, пространственное положение - произвольное, выводы “плюс” и “минус” изолированы от корпуса. Конструктивно представляет собой устройство, обладающее высокой (до 400 Ф) электрической емкостью, время заряда которого от аккумуляторных батарей системы электроснабжения машины составляет до 40 с, а отдаваемая мощность на порядок выше, чем у штатных батарей. Накопитель не требуют обслуживания при эксплуатации. Его срок службы сравним со сроком службы автомобиля и достигает 15 лет. Специальных требований по его установке не предъявляется. В соответствие с рисунком 1 представлен внешний вид молекулярного накопителя энергии МНЭ-120/28.

энергоблок бортовой сеть батарея

Рисунок 1 - Молекулярный накопитель энергии МНЭ-120/28

Энергоблок автомобиля УРАЛ-4320-31 является одним из многих вариантов так называемой конденсаторной системы пуска (КСП). КСП, например, давно и широко применяются на железнодорожном транспорте.

Энергоблок включает в себя [1, 2, 3] молекулярный накопитель, две батареи-модуля типа 6ТСТС-100А и коммутирующую аппаратуру. Накопитель предназначен для преодоления при электростартерном пуске двигателя механического сопротивления на стартовое раскручивание коленчатого вала в течение от 1 до 3 с и для его прокрутки в продолжении от 10 до 15 с при температурах не ниже минус 25 0С. Применение молекулярного накопителя энергии при более низких температурах может привести к повышенным пусковым износам деталей дизеля. Энергоблок обеспечивает пиковую мощность на стартере, необходимую для раскручивания коленчатого вала до пусковых оборотов, т. е. применение энергоблока с молекулярным накопителем повышает частоту вращения коленчатого вала дизеля с использованием штатных стартера, генератора и аккумуляторных батарей при низких температурах до минус 50 0С и недостаточной степени заряженности батарей.

С помощью коммутирующей аппаратуры молекулярный накопитель энергии сначала подключается на заряд к аккумуляторным батареям, а затем, непосредственно при пуске двигателя, к системе электростартерного пуска. После пуска двигателя молекулярный накопитель энергии автоматически отключается от бортовой сети автомобиля до следующего пуска.

Аккумуляторные батареи заряжают молекулярный накопитель энергии перед пуском. Время заряда - до 40 с [4]. При этом из-за относительно продолжительного времени заряда молекулярного накопителя энергии уменьшается разрядный ток батарей, что облегчает их режим работы при электростартерном пуске двигателя и позволяет устанавливать на автомобиль батареи меньшей емкости. При неработающем генераторе автомобиля все приемники электрической энергии запитаны только от аккумуляторных батарей.

В соответствии с рисунком 2 представлена принципиальная электрическая схема системы электростартерного пуска автомобиля УРАЛ-4320-31 с энергоблоком, устанавливаемая на некоторую часть автомобилей, поставляемых в ВС Российской Федерации.

Рисунок 2 - Принципиальная электрическая схема системы электростартерного пуска с энергоблоком автомобиля УРАЛ-4320-31

GB1 и GB2 - аккумуляторные батареи-модули; С1 - молекулярный накопитель энергии; М - электродвигатель стартера; G - генератор; S1 - выключатель стартера и приборов; К1.1 - обмотка контактора (реле включения молекулярного накопителя энергии) и его контакты К1.2; К2.1 - обмотка управляющего реле и его контакты К2.2; К3.1 - обмотка реле стартера и его контакты К3.2.; К4.1 и К4.2 - обмотки тягового реле стартера и его контакты К4.3; К5 - выключатель аккумуляторных батарей; S2 - кнопка выключения аккумуляторных батарей для дистанционного управления выключателем аккумуляторных батарей;

РБС - реле блокировки стартера и его выводы: 1, 2,3,3,4,6

Энергоблок работает при пуске двигателя следующим образом.

Первый этап. После включения выключателя К5 и выключателя стартера и приборов S1 в положение 1 напряжение от батарей GB1 и GB2 подается через замкнутые контакты К2.2 управляющего реле на обмотку контактора К1.1, которая замыкает его контакты К1.2. Молекулярный накопитель энергии С1 автоматически подключается параллельно батареям, после чего заряжается от аккумуляторных батарей до напряжения равного их напряжению.

Второй этап. Для осуществления пуска двигателя выключатель S1 включается в положение 2, напряжение подается на обмотку реле стартера К3.1, контакты К3.2 которого замыкаются и подают напряжение на обмотки тягового реле стартера К4.1 и К4.2. Контакты К4.3 тягового реле замыкаются и подключают электродвигатель стартера М к батареям и молекулярному накопителю. Таким образом, при электростартерном пуске двигателя его коленчатый вал вращается от энергии молекулярного накопителя энергии и аккумуляторных батарей.

Третий этап. После пуска двигателя генератор G начинает вырабатывать электрическую энергию. Постоянное напряжение с вывода Д подается на обмотку управляющего реле К2.1 и она размыкает контакты К2.2, разрывая электрическую цепь обмотки контактора К1.1. Контакты контактора К1.2 размыкаются и молекулярный накопитель энергии автоматически отключается от бортовой сети автомобиля до следующего пуска двигателя. В то же время переменное синусоидальное напряжение с вывода «Л» генератора подается на реле блокировки стартера и он также отключается от бортовой сети.

Для улучшения электостартерного пуска двигателя при низких температурах на автомобиль устанавливается энергоблок, состоящий из молекулярного накопителя энергии, двух последовательно соединённых батарей-модулей 6ТСТС-100А и коммутирующей аппаратуры. Молекулярный накопитель энергии подключается параллельно к батареям только при пуске двигателя, а после его пуска автоматически отключается. Аккумуляторные батареи заряжают молекулярный накопитель энергии перед пуском (время заряда до 40 с). При неработающем генераторе автомобиля все приемники электрической энергии запитаны от аккумуляторных батарей. Энергоблок на базе молекулярного накопителя энергии МНЭ-100/28БМ и батарей 6ТСТС-100А, представлен на рисунке 3. Установка и подключение энергоблока из батарей-модулей 6ТСТС-100А и молекулярного накопителя энергии к бортовой сети автомобиля УРАЛ-4320-31 представлены на рисунке 4.

Рисунок 3 - Установка энергоблока на автомобиле УРАЛ-4320-31 (вариант): две батареи 6ТСТС-100А и молекулярный накопитель энергии МНЭ-120/28БМ

Рисунок 4 - Установка и подключение энергоблока к бортовой сети автомобиля УРАЛ-4320-31

1 - розетка внешнего пуска; 2 - выключатель аккумуляторных батарей; 3,5 - кронштейны; 4 - контейнер; 6,8 - теплоизоляция; 7 - прижим верхний; 9 - накопитель энергии молекулярный; 10 - аккумуляторные батареи модульные; 11 - крышка контейнера;12 - провод соединения аккумуляторных батарей с выключателем батарей; 13 - контактор; 14 - провод от накопителя энергии к контактору; 15 - провод от накопителя энергии к розетке внешнего пуска; 16 - провод соединения аккумуляторных батарей с молекулярным накопителем энергии; 17 - провод от аккумуляторных батарей к стартеру; 18 - провод соединения аккумуляторных батарей; 19 - провод соединения аккумуляторных батарей с выключателем батарей

На рисунке 5 представлена электрическая схема подключения энергоблока к бортовой сети автомобиля УРАЛ-4320-31. Разъем «a» подключается к клемме «КЗ» выключателя стартера и приборов, разъем «b» - к выводу Д (D) генератора, наконечник стартерного провода «с» - к стартеру (к клемме тягового реле), разъем «d» - к кнопке выключения аккумуляторных батарей для дистанционного управления выключателем аккумуляторных батарей.

Рисунок 5 - Электрическая схема подключения энергоблока к бортовой сети автомобиля УРАЛ-4320-31

GB1 и GB2 - аккумуляторные батареи-модули; С - молекулярный накопитель энергии; S - выключатель аккумуляторных батарей; ХТ - розетка внешнего пуска; К1 - контактор (реле включения молекулярного накопителя энергии); К2 - управляющее реле; a, b, d - штекерные разъемы; c - наконечник стартерного провода

Срок службы, хранения, жизненный цикл до списания молекулярных накопителей энергии любых типов, работающих совместно с батареями, устанавливается не менее 15 лет, норма наработки - не менее 100 тыс. км пробега для колесных машин, в том числе для УРАЛ-4320-31. Энергоблок при необходимости может устанавливаться на все автомобили семейства «Мотовоз-1», в которое входят автомобили «УРАЛ» с колесной формулой (6х6), трехместной цельнометаллической кабиной, расположенной за двигателем, предназначенные для перевозки грузов, людей и буксирования прицепов по всем видам дорог и местности непосредственно в войсках.

ЛИТЕРАТУРА

1 Лебедев, С. А. Комбинированные источники тока в составе пусковых устройств для систем электростартерного пуска [Текст] / С. А. Лебедев // Грузовик &. - 2009. - № 5. - С. 53-59.

2 Национальная ассоциация производителей источников тока РУСБАТ [Электронный ресурс]. - URL: http : //hghltd.yandex.net/yandbtm. Fmode =inject&url=http/3A/2F/2Fwww.rusbat, свободный. - Загл. с экрана.

3 Лебедев, С. А. Комбинированные источники тока в системах пуска двигателей автомобилей [Текст] / С. А. Лебедев, В. С. Антипенко, С. В. Антипенко // Грузовик &. - 2008. - № 10. - С. 15-18.

4 Своды правил по строительству (СП). СП 12-104-2002 Механизация строительства. Эксплуатация строительных машин в зимний период. Государственный комитет Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу (Госстрой России) - М. : 2003. [Электронный ресурс]. - URL : http : //www.moregost.ru/see/sp/sp_12-104-2002, свободный. - Загл. с экрана

Размещено на Allbest.ru