Az elektromos átvitel (EP) a belső égésű motorról a meghajtóra történő minden üzemmódú erőátviteli módszer, amelyet széles körben alkalmaznak nehéz szállítójárműveken , és amely magában foglalja a mechanikus forgási energiának elektromos energiává történő átalakítását és fordítva, valamint ennek hiányát. merev kinematikai kapcsolatról van szó a főmotor és a meghajtás között. Általában mindig egy vontatási generátorból és egy vagy több vontatómotorból áll . A hajtómű funkcióját látja el , és a hajtóműhöz hasonló feladatokat old meg: hiperbolikus vontatási karakterisztika kialakítása , előre-hátra mozgás, elindulás, a hajtómű és a meghajtó egység lekapcsolása a hajtómű alapjáratához. [1] Az EP hatálya: városi buszok, bányászati dömperek, nehéz lánctalpas traktorok (tartályok), fővonali és tolató dízelmozdonyok, tengeri motoros hajók (dízel-elektromos hajók, turbó-elektromos hajók), nukleáris meghajtású tengeri hajók (beleértve az atomerőművet is) tengeralattjárók).
Működési elv A
belső égésű motor által generált mechanikai forgási energia, amely minden EP-nél az úgynevezett "elsődleges motor", a vontatási generátor armatúrájába kerül, ahol elektromos energiává alakul. Az elektromos energiát pedig kábeleken keresztül a vontatómotorokhoz továbbítják, ahol visszaalakítják mechanikus forgási energiává, hogy végső átvitelt kapjanak a meghajtó járműhöz. Az előállítás és átvitel során az EP-ben lévő elektromos energia áramerősségében és feszültségében a teljesítmény változtatása nélkül átalakítható, ami szükség esetén lehetővé teszi magára a szállítógépre jellemző hiperbolikus vonóerő kialakítását szinte a főmotorra jellemző bármely külső sebesség .
Vezérlés
[2] Bármely EP-ben 4 féle szabályozó használható: vontatási generátor teljesítményszabályozó; vontatási generátor gerjesztő szabályozó; áramátalakító szabályozók; vontatómotorok gerjesztésének és forgásirányának szabályozói. A vontatási generátor teljesítményszabályozója határozza meg a forgási sebességét és az ehhez a frekvenciához tartozó kW-ban kifejezett teljesítményét. (valójában ez az alapértelmezett szabályozó maga a fő mozgató). A fennmaradó három szabályozó lehetővé teszi az áramerősség és a feszültség módosítását, és az EA kapcsolóelemeit is biztosítja a vontatómotorok be- és kikapcsolásához, valamint a forgásirány megváltoztatásához. Ha hiperbolikus vontatási karakterisztikát kell elérni, akkor ezt elsősorban a vontatási generátor gerjesztő szabályozója, másodsorban a vontatási motor gerjesztő vezérlői biztosítják.
Az „átlátszóság” szerinti osztályozó
[3] Az EP a hidraulikus hajtóművekkel analóg módon „átlátszó” és „átlátszatlan” kategóriába sorolható. Ez egy nem hivatalos besorolás, de megtalálható az EP-ről szóló tájékoztató anyagokban. Az úgynevezett "átlátszatlan" EP-ben a vontatási generátor elektromos energiát ad át a vontatómotoroknak változó áram- és feszültségértékeken. Ilyen erőátvitelre elsősorban a dugattyús belsőégésű motoros földi szállítójárműveknél van szükség, mivel ez utóbbi önmagában nem képes hiperbolikus vonóerővel rendelkező szállítójárművet biztosítani. Az úgynevezett "átlátszó"-ban a vontatási generátor teljesítményszabályzóját leszámítva nem feltétlenül vannak szabályozók, és csak a ki- és hátrameneti kapcsolók maradnak. Az ilyen sebességváltók használhatók hajókon (beleértve a tengeralattjárókat is), mivel a hajónak nincs szüksége hiperbolikus vontatási karakterisztikára.
Áramosztályozó
[4] Az EP két fő eleme - a vontatási generátor és a vontatómotor - szerepében egyenáramú és váltóáramú forgó elektromos gépek egyaránt alkalmazhatók. A vontatási generátor és a vontatómotorok áramának típusától függően az EP-ket DC-DC EP-kre (vagy egyszerűen DC EP-kre), AC-DC EP-kre, AC-DC EP-kre (vagy proto AC EP-kre) és AC-DC EP-kre osztják. .áram nem létezik. Az áram típusához használt elektromos gépek nagyon specifikus típusa szinte bármilyen lehet: kollektor, szelep, szinkron, aszinkron stb.
Tartalmazza az egyenáramú vontatási generátort és az egyenáramú vontatási motorokat. Vonóerő generátor - kollektor független gerjesztéssel. Vontatási villanymotorok - kollektor szekvenciális gerjesztéssel. A vontatási generátor tetszőleges beállított fordulatszámánál a vontatómotorok forgási sebességét itt két egymástól független módon szabályozzuk: a vontatási generátor mágneses terének változtatásával, a vontatómotorok mágneses terének változtatásával. A vontatómotorok egyik vagy másik forgásirányát általában úgy biztosítják, hogy a gerjesztőtekercsükben lévő áram irányát csoportkapcsolóval (irányváltóval) változtatják. [5]
A DC EP a technológiailag leginkább elérhető, és a szállítójárművek első működőképes EP-je csak az egyenáramú EP volt. A nem átlátszó dízelmozdonyok egyenáramú elektromos hajtásaiban a korai tervezések nem rendelkeztek automatikus vezérlőrendszerrel, a mozdony hiperbolikus vontatási karakterisztikájának kialakításáért a vezető volt a felelős, a generátor gerjesztését manuálisan vezérelve egy külön vezérlővel. a voltmérő és az ampermérő leolvasása (Ward-Leonard áramkör). Az 1940-es évek közepén megjelentek a vontatási generátorok automatikus vezérlőrendszerei, amelyek a vontatómotorok áramára vonatkozó negatív visszacsatoláson alapultak (Lemp-séma). Az 1950-es évek közepe óta alkalmazzák a vontatómotorok gerjesztésének vezérlését. A Szovjetunióban / Oroszországban a legfejlettebb automatikus vezérlőrendszereket használták a 2000-es évek elejéig gyártott, DC EP-vel ellátott legújabb soros dízelmozdonyokon. A modern technológiában az egyenáramú elektromos áramot nem használják széles körben a kollektorgenerátor tömegének a belőle kapott elektromos teljesítményhez viszonyított kedvezőtlen aránya, az armatúra viszonylag alacsony megengedett kerületi sebessége és a gyakoribb használat miatt. a kefe-kollektor szerelvény karbantartása. Ma (2020) az egyenáramú EP-vel szerelt szállítójárművek (elsősorban dízelmozdonyok) nem sorozatgyártásúak, de a korábban gyártottak üzemelnek.
Tartalmazza az AC vontatási generátort, az egyenirányítót és az egyenáramú vontatási motorokat. Az erőátviteli vontatási generátor általában többpólusú, háromfázisú, független gerjesztésű áramszinkrongép alapján készül, a vontatómotorok pedig általában kollektor típusúak soros gerjesztéssel. A vontatási generátor (például szinkron egyfázisú) és vontatómotorok (például szelepmotorok) más változatai is lehetségesek, de az egyenirányított feszültség legkisebb hullámossága (6-7% nagyságrendű értékek) háromfázisú szinkron generátor biztosítja, két állórész tekercselés egymáshoz képest eltolva 30 e. fokon. Az egyenirányító berendezés általában szilícium félvezető. Az egyenáramú EP-hez hasonlóan a vontatási generátor tetszőleges beállított fordulatszámánál itt is két egymástól független módon lehetséges a vontatómotorok fordulatszámának szabályozása: a vontatási generátor mágneses mezőjének megváltoztatásával és a mágneses változtatással. vontatómotorok területén. A vontatómotorok forgásirányát általában úgy biztosítják, hogy a terepi tekercseléseikben az áram irányát csoportkapcsolóval (irányváltóval) változtatják. [6]
Az AC EP pontosan ugyanazokkal a vontatómotorokkal és hasonló automatikus vezérlőrendszerekkel tud működni, mint az egyenáramú EP, és a fő különbség a vontatási generátorban van. Az EP tervezési bonyodalma az egyenirányító kötelező szükségessége miatt a szinkron generátor használatának előnyei a kollektoros egyenáramú generátorhoz képest: az egységnyi megtermelt elektromos teljesítmény csaknem fele az egységnyi tömege, és előny a működési megbízhatóságban. . Mindkettőt a forgó elektromos szinkrongépek tervezési jellemzői magyarázzák, nevezetesen a kefe-kollektor szerelvény hiánya bennük, ami egyrészt lehetővé teszi nagyobb kerületi sebességű generátorok létrehozását a rotor felületén, ami azt jelenti, hogy a vontatási generátor egyszerre kompaktabb és könnyebb, ugyanakkora teljesítmény, másrészt növeli az áramfelvétel megbízhatóságát. Ezenkívül a szinkron generátorok nagyobb megengedett fordulatszáma lehetővé teszi, hogy sebességváltó nélkül csatlakoztassák azokat nagy sebességű primer motorokhoz, például gázturbinákhoz, ami jelentős megtakarítást jelent a dízelgenerátor-készlet tömegében. [7]
Az AC-DC EP csak a viszonylag könnyű és megbízható szilícium egyenirányítók megjelenésével vált lehetségessé. Még mindig aktuálisak (2020), és átlátszatlan változatban széles körben használják számos nehéz szállítójárműben, a bányászati dömperektől a nagy hajókig. Ezek az orosz gyártású modern soros fővonali és nehéz tolatási dízelmozdonyok fő EP-típusai.
Tartalmazza az AC vontatási generátort, az AC vontatási motorokat. Az alkalmazott forgó elektromos gépek típusa szempontjából az AC EA nem rendelkezik kanonikus formával, mind az üzemeltetési gyakorlat által igazolt nagyszabású alkalmazás hiánya, mind pedig a különféle működési képességek miatt, amelyeket ez vagy az a kombináció. elektromos gépek ad, ami lehet aszinkron, szinkron, szelep . A legegyszerűbb AC EP egy szinkron vontatási generátorból és aszinkron vontatómotorokból áll. Egy ilyen EA átlátszó lesz, és a vontatási generátor és a vontatómotor tengelyén a nyomatékok arányosak lesznek. A hiperbolikus tolóerő-karakterisztika kialakítása ilyen sémával nehéz, de alkalmazható ott, ahol ez nem szükséges, vagy turbótengelyes gázturbinás motorral kombinálva. A bonyolultabb váltakozó áramú tápegységek tartalmazhatnak egy egyenirányítóból és egy inverterből álló átalakítót, és feltételezik az áram típusának kettős átalakítását: váltakozó áramról egyenáramra és vissza váltakozó áramra. Az ilyen ED „átlátszatlan” lehet, és hiperbolikus vontatási karakterisztikával rendelkező szállítójárművet biztosíthat, amely potenciálisan lehetővé teszi dízel belső égésű motoros dízelmozdonyokon való használatát. Más sémák is lehetségesek, beleértve a szelepes vontatómotorokat is. [6] [8]
Az elektromos sebességváltó kényelmes változtatást biztosít a frekvencia és a forgásirányban a kimeneten, a sima indítást, valamint a teljesítmény elosztását több hajtott kerékre / tengelyre; a generátorkészlet bárhol elhelyezhető a járműben, függetlenül a vontatómotorok elhelyezkedésétől és nem korlátozza (a villanymotorokat ellátó kábelek rugalmasságán belül ) a villanymotorok generátorhoz viszonyított mozgását, ami nagymértékben növeli a mechanikus rész egyszerűsége és megbízhatósága.
Ugyanakkor az összes elektromos átviteli alkatrész nagy tömegű, és gyártásuk során nagy mennyiségű színesfémet, elsősorban rezet használnak fel, ami a 2010-es években nagyon megdrágult .