Электромеханическая двухпоточная трансмиссия транспортного средства

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 В 60 К 17/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь

«3

«3

Сд

«3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4261976/30-11 (22) !2.06.87 (46) 07.05.89. Вюл. 1 "- 17. (71) Научно-производственное объединение по тракторостроению "НАТИ" (72) Г.В.Новиков (53) 629.113 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Е- 428603, кл. В 60 К 17/12, 07.04.87. (54) ЭЛЕ КТРОИЕУАНИЧЕСКР Я ДВУХПОТОЧНАЯ ТРАНС!!ИССИЯ ТРАНСПОРТНОГС СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к передачам мощности тракторов, а также других тяговых, транспортных и сельско Хозяйственных машин, для которых целесообразно использование наряду с прямым назначением в качестве передвижного источника электрической

„„Я0„„1477576 . A.1 энергии. Цель изобретения — повышение эффективности путем снижения установленно" 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 элект- рического 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. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

С."

1477576

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 эффективности путем снижения установленной мощности оборудования трансмиссии и упрощение устройств управле10 ния.

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

Трансмиссия 1, связывающая тепловой двигатель 2 с движителями 3, включает трехзвенный планетарный диф- 20 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 25 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 30 с дополнительным электрическим двигателем 14 переменного тока.

Синхронный генератор 7 связан электрически посредством преобразователя 15 частоты и размыкающих контак- 35 тов 16 с тяговым асинхронным двигателем 10. Последний также связан с генератором и посредством замыкающих контактов 17 переключателя 1 8. Дополнительный двигатель 14 связан с гене- 40 ратором замыкающими контактами lэ того же переключателя 1 8. Дополнительным двигателем может быть любой электрический двигатель переменного тока (синхронный).

Трансмиссия работает следующим об— разом.

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 электричес— кому каналу — от двигателя 2 через генератор 7 и преобразователь 15 час— тоты, замкнутые контакты 16 переключателя 18 на электрический асинхронный двигатель 10 и далее через планетарный механизм 4 и муфту 12 сцепления. Оба потока мощности суммируются

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, равная а.9 т.9 o.f и где со, — частота вращения теплового двигателя 2, и синхронная частота его вращения, равная

Рс,г Pc.ã. ° -- — -И 1 (2) СГ p — р Т9 СГ э

d ° Я a.y

ы — частота вращения синхронного генератора 7, где находятся в соотношении а с с(1 + 8а ) э (3) где S а.9 — электрическое скольжение асинхронного двигателя 10 в качестве генератора, то же самое, в соотношении

P c.

ы — — — (1+ S ) ° (4) сг р а. 9 а.9 или что в планетарном механизме 4, причем плавное регулирование скорости движения осуществляется путем регулирования скорости электродвигателя 10 изменением напряжения генератора 7 и частоты преобразователя 15. Двигатель

l4 при этом отключен контактами 19 от генератора 7 и вращается вхолостую, синхронно с валом звена ll 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 механизма 4 и передачу 9 двигателю 10, 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. з 4775

Поскольку условия (3), (4) подбоPOM ОТНОШЕНИЙ 1 а. y H 1,, ВЫПОЛНИТЬ ч асто быв ает затруднительно, для выполнения его используют дополнитель5 ный двигатель 14 переменного тока, связанный с валом звена 11 передачей

13 и подключенный контактами 19 переключателя 18 к клеммам генератора 7.

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

P с.г (л1 (5) с г р э !

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

Р с.r

=,„> — -- — (! — 8 ) с,г Ь ф (6) .У где P — число пар полюсов двигате- 2р

9 ля 14;

Ф

S — электрическое скольжение двигателя 14.

Частота эта сообщается выходному звену 11 механизма 4 и складывается в 25 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, поз- gg воляет использовать для согласования режимов работы тяговых электрических машин 7 и 10 трансмиссии в качестве дополнительного двигателя 14 машину переменного тока с подключением ее 45 не к какому-либо особому источнику питания, а к общим токосборным шинам машин 7 и 10.

При этом в трансмиссии достигается снижение установленной мощности

50 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 ре76 (8) (9) (10) Wc r 1q.r

4 а.ф 1а. 2 j 1 н откуда, подставляя (8), (9) и (10) в (7), получают выражение для частоты вращения двигателя 14 при известных значениях частот вращения машин 7 и 10: г 1 с.г)

w = — — — — — -- ы -ь К-- - (11) — К 1 (с. О ; ) э

С учетом услови2! согласованности параллельной работы машин 7 и 10 учитывая (2) и (3), для передаточных отношений передач 6, 9 и !3 получают соотношение

1 C.г W c.г 1 1 с.гР с г — — — — 1 — — - - — — (1 +

1 а, К 1.,Р., + $а )К). (12)

Если двигатель асинхронный, то

1cr P> 1 1

Рсг K+! Вр (iden ) (13) является условием режима саморегулирования в трансмиссии в режиме ее работы электростанцией. жима саморегулирования этой трехмашинной 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 1 3. 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 ll планетарного механизма 4 должно быть выбрано из следующих соотношений.

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

1 (d = — — — (w =wq К) н K+1 1 (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

1477576 ключателя с выходными клеммами тягогде i — передаточное отношение кинематической связи синхронного генератора с входным звеном планетарного механизма;

Рс.г Рч 9

Р 3. числа пар полюсов синхронного генератора, асинхронного двигателя и дополнительного двигателя; кинематический параметр планетарного. механизма; формула изобретения — передаточное отношение киcl 9 нематической связи асинхСоставитель С.Белоусько

Техред Л.Олийнык Корректор В. Гирняк

Редактор Е,Папп

Заказ 2197/16 Тираж 529 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101

Если в качестве электрического двигателя переменного тока применен синхронный двигатель, то с учетом (5) из (2) получают соотношение (12), 5 если асинхронный, то с учетом (6) получают соотношение (13),откуда видно, что укаэанные 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. 15

Двигатель переменного тока 14 может иметь незначительную мощность, так как величина добавочной частоты вращения для согласования. скоростей машин 7 и 10 обычно невелика, 20

1. Электромеханическая двухпоточная трансмиссия транспортного сред- 25 ства, содержащая трехзвенный планетарный дифференциальный механизм, связанный входным валом с тепловым двигателем и выходным валом посредством муфты сцепления — с движителя- З0 ми, синхронный генератор, кинематически связанный с тепловым двигателем и входным звеном планетарного механизма, связанный с синхронным генератором электрически асинхронный двигатель, кинематически связанный с промежуточным звеном, и дополнительный двигатель, кинематически связанный с выходным звеном планетарного механизма, o T л и ч a ro p a я c a 40 тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения установленной мощности оборудования трансмиссии и упрощения устройств управления, дополнительный двигатель выполнен в ви- 45 де электрического двигателя переменного тока, связанного посредством вывого синхронного генератора.

2. Трансмиссия по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что дополнительный двигатель переменного тока выполнен в виде синхронного двигателя, а передаточное отношение i9 его кинематической связи с выходным звеном планетарного механизма выполнено из условия дс. P > 1 Г i с.гP с.г —.- - = — — — — Г(1 — -- — - — (1 9 Рс. ++1 а9Ра 1

+ 5а.9)К jþ ронного двигателя с промежуточным звеном;

Я ц 9 электрическое скольжение тягового асинхронного двигателя.

3. Трансмиссия по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в качестве дополнительного двигателя переменного тока выбран асинхронный двигатель, а передаточное отношение i 9 его кинематической связи с выходным звеном планетарного механизма выполнено из условия сг Р9 1 1 т- - = — — — — — — (iden)

P К+1 1 59 где Б — электрическое скольжение до9 полнит ельно го а синхронного двигателя.