Трансмиссионный электрогенератор для питания привода шасси фронтального погрузчика

DOI: 10.47026/1810-1909-2023-4-130-139

УДК 62-843

ББК О951.4

Исследования выполнены Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова» в реализации комплексного проекта по договору № 517-21 от 22 апреля 2021 г. при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках Соглашения № 075-11-2021-051 от 24 июня 2021 г.

М.Ю. СИДОРОВ, А.Г. КАЛИНИН, В.А. БАКШАЕВ, Е.Л. ГОРШКОВ, Е.Е. ГОРШКОВ

Ключевые слова

стартер-генератор, магнитные материалы, КПД электрических машин, жидкостное охлаждение

Аннотация

Для тяжелой строительной техники с гибридной электрической трансмиссией центром питания группы тяговых электроприводов могут быть электрогенератор и возобновляемый накопитель энергии (массив аккумуляторов) с возможностью их совместной работы для обеспечения рывка тока в группе тяговых электроприводов. Массив аккумуляторов может быть использован для питания генератора в режиме стартера при запуске дизельного двигателя внутреннего сгорания.

Цель исследования – обоснование выбора магнитной системы силового генератора для электрической трансмиссии и возможности режима стартера приводного двигателя внутреннего сгорания. Исследование выполнено в рамках субсидируемого проекта по созданию в Чувашии серийного производства семейства фронтальных погрузчиков с гибридным электроприводом.

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось методом конечно-элементного анализа с применением отечественного программного продукта ELCUT (профессиональная версия и набор справочников отечественных электротехнических и магнитных материалов).

Результаты исследования. На этапе эскизного проектирования сделан аналитический расчет параметров активных частей трансмиссионного электрогенератора при соблюдении следующих условий: применение отечественных электротехнических и магнитных материалов, использование общепромышленных подшипников и антифризов, обеспечение совместимости с имеющейся технологической оснасткой в производстве тяговых электродвигателей, выполнение функции стартера для приводного двигателя внутреннего сгорания. Приведено обоснование выбора магнитной системы на основе соотношений магнитных потоков разных размеров зубцов статора. Статья иллюстрирована эпюрами магнитных и тепловых полей для заданных эксплуатационных характеристик и свойств трансмиссионного электрогенератора.

Выводы. Для заданного типа приводных дизельных двигателей, устанавливаемых на фронтальные погрузчики, наилучшие показатели эффективности предлагаемой магнитной системы генератора имеют место при использовании мультипликатора. Питание генератора в режиме стартера обеспечивается установленным массивом тяговых аккумуляторов фронтального погрузчика без дополнительных повышающих преобразователей.

Литература

1. Анучин А.С. Разработка цифровых систем эффективного управления комплектов тягового электрооборудования гибридных электрических транспортных средств: дис… д-ра техн. наук. М., 2018. 445 с.
2. Вольдек А.И., Электрические машины. 3-е изд., перераб. Л.: Энергия, 1978. 832 с.
3. Готтер Г. Нагревание и охлаждение электрических машин: пер. с нем. М.; Л.: Госэнегроиздат, 1961. 264 с.
4. Пат. 217697 РФ, СПК H02K 29/08, H02K 11/30, H02K 3/28, H02K 1/2753 Тяговый электропривод фронтального погрузчика / Бакшаев В.А., Байков А.А., Сидоров М.Ю., Горшков Е.Е., Калинин А.Г. Заявитель и патентообладатель. Чуваш. гос. ун-т. №2022135419/07(076957); заявл. 28.12.2022; опубл. 12.04.2023, Бюл. № 11.
5. Пузаков А.В. Прогнозирование работоспособности генераторов транспортных средств: монография / Оренбургский гос. ун-т. Оренбург, 2019. 332 с.
6. Тяговый электродвигатель для шасси фронтального погрузчика / М.Ю.Сидоров, А.Г. Калинин, В.А. Бакшаев и др. // Вестник Чувашского университета. 2022. № 3. С. 95–102.
7. Уонг Х., Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: справочник. М.: Атомиздат, 1979. 216 с.
8. Шуйский В.П., Расчет электрических машин / сокр. пер. с нем. Б.А. Цветкова и И.З. Богуславского. Л.: Энергия, 1968. 731 с.
9. Anuchin A., Lashkevich M., Aliamkin D., Gulyaeva M. Self-sensing Control of a Synchronous Homopolar Machine Using Field Current Response from Phase-shifted PWM. In: 2019 IEEE 10^th International Symposium on Sensorless Control for Electrical Drives (SLED). Turin, Italy, 2019, pp. 1–5. DOI: 10.1109/SLED.2019.8896294.
10. Wrobel R., Mecrow B. A Comprehensive Review of Additive Manufacturing in Construction of Electrical Machines. In: IEEE Transactions on Energy Conversion, 2020, vol. 35, no. 2, pp. 1054–1064. DOI: 10.1109/TEC.2020.2964942.

Сведения об авторах

Сидоров Михаил Юрьевич – кандидат технических наук, генеральный директор АО «Специальное машиностроительное конструкторское бюро», Россия, Санкт-Петербург (sidorov@smbdb.ru).

Калинин Алексей Германович – кандидат технических наук, доцент кафедры электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (humanoid1984@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4598-507X).

Бакшаев Владимир Александрович – генеральный директор, ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель», Россия, Чебоксары (zaosespel@yandex.ru).

Горшков Евгений Львович – руководитель проектов, АО «Специальное машиностроительное конструкторское бюро», Россия, Санкт-Петербург (gorshkov.el@yandex.ru).

Горшков Евгений Евгеньевич – главный конструктор, АО «Специальное машиностроительное конструкторское бюро», Россия, Санкт-Петербург (gorshkov.e.e@gmail.com).

Формат цитирования

Сидоров М.Ю., Калинин А.Г., Бакшаев В.А., Горшков Е.Л., Горшков Е.Е. Трансмиссионный электрогенератор для питания привода шасси фронтального погрузчика // Вестник Чувашского университета. – 2023. – № 4. – С. 130–139. DOI: 10.47026/1810-1909-2023-4-130-139.

Загрузить полный текст статьи