Электромеханическая двухпоточная трансмиссия транспортного средства Советский патент 1989 года по МПК B60K17/12 

4Ь 1

сл 1

О

1

10

Изобретение относится к передачам мощности тракторов, а также других тяговых, транспортных и сельскохозяйственных машин, для которых целесообразно использование наряду с прямым их назначением еще и в качестве передвижного или резервного источника электроснабжения.

Цель изобретения - повышение эф- сЪективности путем снижения установленной мощности оборудования трансмиссии и упрощение устройств управления.

На чертеже изображена кинематичес- 15 кая схема трактора с двухпоточной электромеханической трансмиссией.

Трансмиссия 1, связывающая тепловой двигатель 2 с движителями 3,

в планетарном механизме 4, причем плавное регулирование скорости движ ния осуществляется путем регулирова ния скорости электродвигателя 10 из менением напряжения генератора 7 и частоты преобразователя 15. Двигате 14 при этом отключен контактами 19 от генератора 7 и вращается вхолостую, синхронно с валом звена 11 мех низма 4, с которым он связан переда чей 13.

В режиме электростанции трактор стоит на месте и его движители 3 от соединены муфтой 12 сцепления от трансмиссии 1 и двигателя 2. Послед ний приводится во вращение и сообща ет его через передачу 6 генератору и через промежуточное звено 8 мехавключает трехзвенный планетарный диф-20 низма 4 и передачу 9 двигателю 10,

10

15

77576 2

в планетарном механизме 4, причем плавное регулирование скорости движения осуществляется путем регулирования скорости электродвигателя 10 изменением напряжения генератора 7 и частоты преобразователя 15. Двигатель 14 при этом отключен контактами 19 от генератора 7 и вращается вхолостую, синхронно с валом звена 11 механизма 4, с которым он связан передачей 13.

В режиме электростанции трактор стоит на месте и его движители 3 отсоединены муфтой 12 сцепления от трансмиссии 1 и двигателя 2. Последний приводится во вращение и сообщает его через передачу 6 генератору 7 и через промежуточное звено 8 меха

Изобретение относится к передачам мощности тракторов, а также других тяговых, транспортных и сельскохозяйственных машин, для которых целесообразно использование наряду с прямым назначением в качестве передвижного источника электрической энергии. Цель изобретения - повышение эффективности путем снижения установленной мощности оборудования трансмиссии и упрощение устройств управления. В трансмиссии 1, содержащей трехзвенный планетарный механизм 4, две тяговые электрические машины и дополнительный двигатель 14 связаны с элементами механизма. Дополнительный двигатель выполнен в виде электрического двигателя переменного тока, связанного посредством выключателя 18 с выходными клеммами генератора 7, а передаточное отношение его кинематической связи с выходным звеном планетарного механизма выбрано из приведенных условий для случаев использования синхронного и асинхронного двигателей. 1 ил., 2 з.п. ф-лы.

ференциальный механизм 4, входное звено 5 которого связано с тепловым двигателем 2 и посредством кинематической связи 6 с тяговым синхронным генератором 7, промежуточное звено 8 посредством кинематической связи 9 - с тяговым асинхронным двигателем 10, а выходное звено 11 посредством муфты 12 сцепления - с движителями 3 и посредством кинематической связи 13 с дополнительным электрическим двигателем 14 переменного тока.

Синхронный генератор 7 связан электрически посредством преобразователя 15 частоты и размыкающих контак- тов 16 с тяговым асинхронным двигателем 10. Последний также связан с генератором и посредством замыкающих контактов 17 переключателя 18. Дополнительный двигатель 14 связан с генератором замыкающими контактами 19 того же переключателя 18. Дополнительным двигателем может быть любой электрический двигатель переменного тока (синхронный).

Трансмиссия работает следующим образом.

В режиме тяги мощности теплового двигателя 2 передаются на движители 3 по механическому каналу - через планетарный механизм 4 и включенную муфту 12 сцепления, и по электрическому каналу - от двигателя 2 через генератор 7 и преобразователь 15 частоты, замкнутые контакты 16 переклю- чателя 18 на электрический асинхронный двигатель 10 и далее через плане- тарный механизм 4 и муфту 12 сцепления. Оба потока мощности суммируются

ная

который отсоединен контактами 16 от преобразователя 15 и присоединен контактами 17 к выходным клеммам генератора 7.

Таким образом, обе электрические машины 7 и 10 трансмиссии 1 соединены электрически параллельно и могут работать как два генератора, причем асинхронная машина 10 получает энергию возбуждения от синхронной, а активную мощность, получаемую ими от двигателя 2, обе они отдают во внешнюю нагрузку.

Этот режим параллельной работы двух генераторов возможен лишь при согласованном вращении машин 7 и 10, когда частоты вращения их таковы, что частота вращения машины 10, рав

Ш1

(О

. - частота вращения теплового

двигателя 2,

ная частота его вращения,

Рс.г Рс.г c.r-- -ги)„

q-s

г.Л с.г

(2)

или,

где wc.r- частота вращения синхронного генератора 7, находятся в соотношении

ли,

де S а.

+ sa.,),

(3)

а - электрическое скольжение асинхронного двигателя 10 в качестве генератора, что то же самое, в соотношении

.

., u)c, Ч + baj).

(1 +

(4)

Поскольку условия (3), (4) подбором отношений ia.g и i-сг выполнить часто бывает затруднительно, для выполнения его используют дополнительный двигатель 14 переменного тока, связанный с валом звена 1I передачей 13 и подключенный контактами 19 переключателя 18 к клеммам генератора 7.

После включения возбуждения гене- ратора 7 напряжение его подается на оба двигателя 10 и 14. Последний проходит во вращение с частотой

,-f-C--,(5)

если это синхронный двигатель, и если асинхронный, то с частотой

Per

ша wc.r -- О - Sq),

9

Р

(6)

где Р - число пар полисов двигателя 14;

S . - электрическое скольжение двигателя 14.

Частота эта сообщается выходному звену 11 механизма 4 и складывается в нем с частотой вращения- двигателя 2, что приводит к изменению частоты вращения двигателя 10, в результате чего последняя оказывается соответствующей соотношениям (3), (4). При этом машина 10 оказывается имеющей генераторное скольжение, т.е. начинает работать генератором параллельно с генератором 7.

Таким образом, наличие в трансмиссии 1 синхронного генератора 7, а главное, то обстоятельство, что в режиме работы трансмиссии электростанцией, он работает с постоянными значениями частоты и напряжения, позволяет использовать для согласования режимов работы тяговых электрических машин 7 и 10 трансмиссии в качестве дополнительного двигателя 14 машину переменного тока с подключением ее не к какому-либо особому источнику питания, а к общим токосборным шинам машин 7 и 10.

При этом в трансмиссии достигается снижение установленной мощности оборудования за счет отсутствия необходимого в других случаях источника энергии для питания дополнительного двигателя и устройства управления им.

Одновременно с этим еще большее снижение установленной мощности и упрощение устройств управления может быть достигнуто путем обеспечения ре

775

JQ

20

25 30

76

жима саморегулирования этой трехма- шинной системы.

В общем случае для работы такой системы необходим регулятор частоты вращения машины 14, который следует включить между генератором 7 и машиной 14 при произвольной величине передаточных отношений кинематических связей 9 и 13. Но подбором величин -этих отношений удается систему с автоматическим регулированием преобразовать в систему с саморегулированием, отказавшись от применения как силовых регуляторов, так и устройств управления ими.

Для этого передаточное отношение от вала дополнительного двигателя 14 к валу выходного звена 11 планетарного механизма 4 должно быть выбрано из следующих соотношений.

Частота вращения ын выходного звена 11 механизма 4 при вращающихся с частотой w, выходном звене 5 и с частотой ы2 промежуточном звене 8 равна

WH -jr+y- (w, -o)4 К). (7)

Частоты вращения связанных со звеньями 5, 8 и 11 механизма 4 синхронного генератора 7, асинхронного двигателя 10 и двигателя 14 переменного тока соответственно равны

шс.г ч.гшт;

и«-Ъ i-niu i 5 i,,

(8) (9) (Ю)

д

5

откуда, подставляя (8), (9) и (10) в (7), получают выражение для частоты вращения двигателя 14 при известных значениях частот вращения машин 7 и Ю:

Ј 1 г „ic.ri ,11Ч

w«-.i;r-RH-Lw«-w-iKi (ll)

С учетом условие согласованности параллельной работы машин 7 и 10 учитывая (2) и (3), для передаточных отношений передач 6, 9 и 13 получают соотношение

ic.r «Jc.r 1 Г, ic.rPc.r

0

М

U).

K+l

1

(1 +

12)

5

+ SM)K.

Если двигатель асинхронный, то

iЈ.r P jI1 ,

Ч Pc K+l T-S/ (13)

является условием режима саморегулирования в трансмиссии 1 в релптме ее работы1электростанцией.

Если в качестве электрического двигателя переменного тока применен синхронный двигатель, то с учетом (5) из (2) получают соотношение (12), если асинхронный, то с учетом (6) получают соотношение (13),откуда видно, что указанные соотношения передаточных отношений передач 6, 9 и 13 трансмиссии 1 обеспечивают работу трактора в режиме электростанции при параллельной работе машин 7 и 10 в качестве генераторов в отсутствие дополнительных регуляторов частоты вращения двигателя 14.

Двигатель переменного тока 14 может иметь незначительную мощность, так как величина добавочной частоты вращения для согласования скоростей машин 7 и 10 обычно невелика.

Формула изобретения

775766

ключателя с выходными клеммами тягового синхронного генератора.

10

15

И

8,.,Ж,

где 1

с-г

20 р

г- ст - И-

гс.г- к 1 L -«.дЖп з

передаточное отношение кинематической связи синхронного генератора с входным звеном планетарного механизма;

с.г

- q.gi

где

Р - - числа пар полюсов синхронного генератора, асинхронного двигателя и дополнительного двигателя; К - кинематический параметр планетарного1 механизма;

i Oi - - передаточное отношение кинематической связи асинхронного двигателя с проме- ЖУТОЧНЫМ звеном;

S и.}- электрическое скольжение

тягового асинхронного двигателя.

ic.r Р 1 1

17 РГгкТТ ,

5 rc.r j-ь - электрическое полнительного двигателя.

9