Регистрация / Вход
Прислать материал

14.576.21.0036

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.576.21.0036
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Закрытое акционерное общество "Научно-технический центр "ПРИВОД-Н"
Название доклада
Разработка научно-технических решений для создания энергосберегающей электрической передачи мощности транспортных средств с реактивными индукторными электрическими машинами.
Докладчик
Киреев Александр Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью реализуемого проекта является разработка принципов проектирования энергосберегающих систем электрической передачи мощности и методики оценки их качества для мощных транспортных средств с электромеханической трансмиссией на основе применения реактивных индукторных электрических машин. Реализация проекта обеспечит возможность использования в транспортных средствах реактивных индукторных тяговых двигателей и генераторов, обеспечив тем самым конкурентные преимущества перед асинхронными тяговыми приводами путем повышения энергоэффективности и эксплуатационной надежности трансмиссии в целом, что позволит осуществить переход на новый уровень характеристик транспортных средств
Актуальность и новизна исследования
Система электрической передачи мощности от вала двигателя внутреннего сгорания к исполнительным механизмам (колесами или гусеницами), является одним из основных узлов электромеханической трансмиссии, её характеристики во многом определяют характеристики транспортного средства в целом. Наибольшее распространение в электрических передачах мощности получили асинхронные и синхронные электрические машины с электронными преобразователями. Одним из перспективных типов электрических машин являются реактивные индукторные двигатели и генераторы. Эти электрические машины имеют пассивный зубчатый ротор с большой механической прочностью, что снимает ограничения на передачу механического момента, характерные для традиционных электрических машин. Поэтому актуальным является проведение исследований, направленных на разработку принципов проектирования систем электрической передачи мощности с реактивными индукторными электрическими машинами, с учетом параметров транспортного средства, ограничений со стороны двигателя внутреннего сгорания, силовой электроники, обеспечивающий достижение оптимальных характеристик компонентов по массе, габаритам, КПД, цене, с учетом технологических ограничений промышленного производства.
Описание исследования

Решение задач поставленных при выполнении проекта осуществляется на основе энергетического подхода, который позволяет привести систему оценочных компонентов, имеющих различную физическую природу, к единообразному представлению в форме энергетических потоков.

Выбор технических решений, при разработке проекта, осуществляется на основе данных, полученных в результате моделирования процессов преобразования энергии в электрических передачах с реактивными индукторными машинами. Применение компьютерной модели позволяет прорабатывать основные технические решения по разработке геометрии активных частей реактивных индукторных машин и основных компонентов силовой электроники для электрической передачи мощности.

Экспериментальные исследования режимов работы компонентов макета системы электрической передачи мощности с реактивными индукторными машинами проводятся на стенде, позволяющем имитировать различные режимы работы системы электрической передачи мощности и измерять основные параметры работы электрооборудования.

Результаты исследования

Анализ текущего состояния парков троллейбусов только Российской Федерации показал, что обновления требуют 5,5 тыс.единиц троллейбусной техники (срок эксплуатации более 15 лет) значительная часть которых имеет еще коллекторные тяговые двигатели с реостатно-контактной системой управления, которая не отвечает современным требованиям энергоэффективности.

Как показывают предварительные технико-экономические  расчеты, применение реактивного индукторного двигателя (РИД) в качестве тягового электродвигателя позволит снизить энергопотребление в эксплуатации более чем на 20%, по сравнению с коллекторным приводом с  реостатно-контактной или тиристорно-импульсной системами управления и более чем на 11 % по сравнению с используемым в настоящее время электроприводом на базе асинхронных электрических машин. Кроме того, РИД позволит снизить эксплуатационные расходы на техническое обслуживание и ремонты в стоимости жизненного цикла троллейбуса более чем на 6%.

Проведенные маркетинговые исследования состояния потенциальных рынков и технико-экономические преимущества разрабатываемой реактивной индукторной электрической машины позволяют сделать прогноз о перспективности коммерциализации данных ПНИ и могут позволить Индустриальному партнеру (ЗАО «Тролза») с учетом выпуска троллейбусов с новым реактивным индукторным тяговым двигателем увеличить долю присутствия на отечественном рынке, а также вернуться на рынки стран восточной Европы, Южной и Латинской Америки.

В результате выполнения проекта изготовлен макет электрической передачи мощности, проведены расчетные и исследовательские испытания, по результатам которых разработаны принципы проектирования энергосберегающих систем электрической передачи мощности и методика проектирования и оценки качества систем энергосберегающей электрической передачи мощности с реактивными индукторными электрическими машинами диапазоном номинальных мощностей от 40 до 700 кВт

Практическая значимость исследования
Областью применения ожидаемых научных и научно-технических результатов является проектная деятельность, направленная на создание мощных электрических машин, электромеханических трансмиссий для большегрузных автомобилей, военной, лесной, дорожно-строительной и сельскохозяйственной техники, электрических передач мощности тепловозов, морских и речных судов.
Наибольший масштаб использования ожидаемых результатов ПНИ потенциально возможен при оснащении троллейбусов простой и экономичной системой автономного хода, позволяющей преодолевать дорожные препятствия без контакта с питающей сетью, что должно привести к увеличению средней скорости перевозки пассажиров. Система автономного хода троллейбуса может быть выполнена на базе системы электрической передачи мощности с реактивными индукторными электрическими машинами. Кроме этого применение результатов ПНИ возможно на железнодорожном транспорте, в частности, при модернизации маневровых тепловозов.