Двигатель-генератор с поперечным магнитным потоком для подвижных объектов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Двигатель-генератор с поперечным магнитным потоком для подвижных объектов

Введение

Понижение содержание диоксида углерода (СО₂) в выхлопе для замедления процесса глобального потепления стало международной проблемой в последние годы. С точки зрения автомобилестроения самыми важными факторами в понижении содержания СО₂ в выхлопе является уменьшение расхода топлива и достижении более чистого выхлопа. Этому снижению способствует использование гибридных систем в автомобилях.

Автомобильные трансмиссии, которые используют комбинацию двух источников, называют гибридными системами. В гибридной системе каждый источник энергии предназначен максимизировать ее преимущества компенсируя недостатки друг друга.

Ключевую роль, в ЭМС гибридного авто, играет гибридный привод целями которого являются достижения двойной и более экономии топлива, чем у транспортных средств, приведенных в движение обычными двигателями внутреннего сгорания, значительное уменьшение выбросов отработавших газов, и гарантия плавных, мощных технических характеристик.

В данной работе будет рассмотрена ЭМС гибридного автомобиля, с использованием, в качестве двигателя-генератора, так называемую Transverse Flux Machine (TFM) - машина с поперечным магнитным потоком.

1. Функциональные задачи, выполняемые ЭМС

Функциональные задачи, выполняемые ЭМС - приведение в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением таким образом, что бы максимально эффективно выполнялись цели гибридного привода, являясь при этом одним из приводов на ряду с ДВС.

Существуют три вида гибридных систем, последовательно-параллельная сочетает в себе технические достоинства двух других видов, может работать как последовательно так и параллельно и, как следствие, имеет более широкие функциональные возможности. О ней и будет изложено ниже.

2. Принцип действия системы. Характеристики системы

Данный вариант ЭМС основан на использовании машин с поперечным магнитным потоком, или как было написано выше - TFM, которые играют роль генератора и тягового двигателя.

У данной системы 6 рабочих режимов:

1) Запуск/легкая загрузка.

2) Когда происходит запуск, движение на маленьких скоростях, спуск по небольшому наклону, или работа в других условиях в которых двигатель работает не на пике активности, он выключается и тяговый двигатель приводит в движение автомобиль. Поток энергии идет от батареи преобразовываясь в переменное, через И-В 2, питает тяговый двигатель, который, в свою очередь, преобразует электрическую энергию в механическую, общий вращая вал и соответственно, через УРМ, вал колес.

3) Номинальное движение.

4) УРМ распределяет мощность двигателя на два пути. Одна часть приводит в движение колеса, другая приводит в движение генератор, вырабатывающий электричество для тягового двигателя, который обеспечивает дополнительную движущую силу колесам.

Система контролирует отношение мощности по каждому пути для максимальной эффективности. Иными словами ДВС вращает общий вал, УРМ распределят мощность - часть, посредством генератора, преобразовывается в электрическую переменную, и, проходя через выпрямитель И-В 1, заряжает батарею, которая в свою очередь питает тяговый двигатель. Момент, создаваемый тяговым двигателем и ДВС, суммируются, с помощью того же УРМ, и передаются на колеса.

5) Максимальное ускорение.

6) Мощность двигателя, в этом режиме работы, не делится. Движущий момент на колесах, благодаря УРМ, равен сумме моментов двигателя ДВС и тягового двигателя, за счет чего машина набирает максимальное ускорение.

Увеличение крутящего момента при совместной работе ДВС и электродвигателя

1 - кривая суммарного момента, 2 - кривая момента ДВС.

M_? - суммарная величина момента ДВС (М_ДВС) и момента электродвигателя (M_Э)

7) Замедление/торможение.

8) Во время замедления и торможения, инерция колес поворачивает тяговый двигатель, который тогда работает как генератор и через И-В 2 подзаряжает батарею.

9) Перезарядка батареи.

10) Система управления «следит» за тем, что бы батарея поддерживала постоянный заряд. Когда батарея разряжается, направляется мощность через УРМ и генератор для ее зарядки.

11) Остановка.

12) Двигатель автоматически отключается, когда автомобиль остановился.

УРМ - устройство распределения мощности

Инвертор-выпрямителями, так же, управляет система управления СУ.

Принцип регулирования:

При движении энергии от ДВС или от колес (при торможении / замедлении автомобиля) к батарее, т.е. при преобразовании механической энергии в электрическую, И-В 1 и И-В 2 работают как выпрямители. Регулирование напряжения, заряжающего батарею, осуществляется полевым транзистором. Система управления, получая сигнал от датчика (напряжения), контролирует ширину пропускания транзистора.

При обратном движении энергии И-В 1 и / или И-В 2 работают в качестве инверторов. СУ, в данном случаем, подает управляющие импульсы на транзисторы, отпирая и запирая их в определенной последовательности с определенной частотой. Таким образом, постоянный ток преобразуется в переменный. Так же, СУ регулирует скважность импульсов управления и, соответственно, скважность транзисторов, т.е. амплитуду выходного напряжения (напряжения подаваемого на тяговый двигатель).

3. Основные технические данные рассматриваемой системы

Номинальная мощность тягового двигателя 30 кВт

Напряжение батареи 240 В

Частота на выходе преобразователя (инвертора) до 3600 Гц

Максимальная частота вращения вала тягового двигателя 6000 об/мин

электромагнитный вал двигатель генератор

4. Назначение, конструкция или схемы, принцип действия и характеристики элементов, входящих в состав ЭМС

Тяговый двигатель и генератор-двигатель

В качестве тягового двигателя и генератор-двигателя, в рассматриваемой ЭМС, выступают TFM, т.е. машина с поперечным магнитным потоком.

Является основным элементом ЭМС.

Данные двигателя:

Номинальная мощность P=30 кВт

Частота вращения n=6000 об/мин

Число пар полюсов p=36

Максимальный момент на валу Mmax=340 Н*м

Количество фаз 2

В отличии от стандартных двигателей, в которых вектор силы параллелен магнитному потоку, в TFM электромагнитный вектор силы перпендикулярен линии магнитного потока.

Статор состоит из тороидальной однофазной обмотки, охваченной П-образным сердечником. Магнитный поток в П-образном сердечнике перпендикулярен к проводникам статора и направлению вращения. В состав ротора входят поверхностные постоянные магниты и шихтованный магнитопровод. Если количество полюсов ротора 2p, количество П-образных сердечников статора равно p, т.е. количество П-образных полюсов статора равно количеству полюсов ротора p. TFM, за счет своей конструкции, при той же мощности имеет в 2 раза меньший вес по сравнению с машиной постоянного тока и в 4 раза меньший объем.

Размещено на Allbest.ru