Дизель электрическая трансмиссия кпд

[специалистом по всему] Электрическая трансмиссия в боевой технике..

Вот не пойму почему не применяется в современной технике, например танках. Допустим установлен спереди дизель который приводит в действие трехфазный генератор вырабатывающий перемененный ток. Далее выработанное электричество приводит в действие 2 трехфазных асинхронных двигателя которые через одноступенчатый редуктор приводят в действие каждый свою гусеницу. Управление скоростью вращения двигателей при помощи частотных регуляторов, можно установить парочку аккумуляторов для запуска генератора. Подобную схему немцы использовали в САУ «Фердинант» и шушпанцере «Мышка». Ныне нечто подобное используется в тепловозах. Но вот в тех же танках не используется никак почему непонятно??

Какие плюсы и минусы в этой схеме и в классической (ДВС с коробкой скоростей) где почитать подобную матчасть??

А зачем? KISS в армии очень важен.

Габариты огромные, КПД низкое, надежность низкая.

Кепеде и отсутствие рельс.

спутал теплое с мягким, грубо говоря по твоей ссылке обсуждают электромобиль а я задаю вопрос о гибридной системе

Там такие же аналитики как на лоре :).

1) откуда огромные габариты? 2) где большие потери? 0_o 3) что с надежностью?

предположи, кто из известных тебе пользователей лора мог бы знать инфу 100%? =)

> Но вот в тех же танках не используется никак почему непонятно??

Уже сказали КПД ниже, надёжность снижается на порядок, ремонт в полевых условиях — капец. Палёную обмотку, не перемотаешь, а при требуемой мощности, моторчик будет некислый.

Подобную схему немцы использовали в САУ «Фердинант» и шушпанцере «Мышка».

Сумрачный немецкий гений — специалист по рожанию неведомо-бесполезных вундервафель.

> установлен спереди дизель который приводит в действие трехфазный генератор вырабатывающий перемененный ток. Далее выработанное электричество приводит в действие 2 трехфазных асинхронных двигателя которые через одноступенчатый редуктор приводят в действие каждый свою гусеницу.

зачем это надо? почему нельзя оставить один дизель, который крутит гусеницу?

1) генератор достаточной мощности будет довольно здоровым. 2) КПД генератора + КПД электродвигателей. Вот вам и потери. 3) Защита от дурака хуже. И дурак эту штуку починить вряд ли сможет. А это очень важно.

кстати да, если движок сдохнет, что делать будешь — поедешь на литий-ионной батарейке? ;)

Да, а мотор-колеса выгодно использовать только в карьерных грузовиках. И то, основную часть пути они ездят, получая электроэнергию от магистрали (по троллеям). А генератор используют лишь для небольших маневров непосредственно в карьере.

Никогда не сломается та деталь, которой нет.

а если танку придется забираться вертикально в гору? ;) электрический моторчик выдаст больше и сдохнет позже ;)

электрический моторчик выдаст больше и сдохнет позже

Да чтобы танк сам смог поднять себя вертикально в гору, понадобится такая лебедка и тросище, что подключать этот танк придется к хорошей такой магистрали ЛЭП. А дизель-генератор никогда не выдаст нужной мощности.

если танку придется забираться вертикально в горку, то это уже проблема не двигателя, который сдохнет, а командира, которому придет в голову отправить танк вертикально в горку.

подключаем внешний источник тока и вуаля, хоть водные преграды по дну преодолевай

>частотных регуляторов

Нормальные ключи для таких регуляторов запилили не так давно.

> водные преграды по дну

На электромоторе, нуну.

Да, и ещё раз: никогда не сломается та деталь, которой нет. Попробуй понять эту простую вещь.

Да все равно сомневаюсь, что есть полупроводниковые ключи, выдерживающие достаточный ток и напряжение, чтобы управлять ШИМом танковым двигателем.

>Да все равно сомневаюсь, что есть полупроводниковые ключи, выдерживающие достаточный ток и напряжение, чтобы управлять ШИМом танковым двигателем.

IGBT, для трамваев хватает.

Даже на МЗКТ (такие большие многоосные тягочи) используют не электрический привод, а гидравлический. Говорят, электроника слишком нежна для тяжелых условий.

А там ШИМ? Ну, блочок довольно здоровый получается. А про габариты я уже где-то в начале говорил.

в свое время сталкивался с такими производства сименс

ты маневровый тепловоз видел? А ведь он запилен по такой схеме

>А там ШИМ? Ну, блочок довольно здоровый получается. А про габариты я уже где-то в начале говорил.

ШИМ или частотная модуляция, что конкретно используется, я не знаю.

>Какие плюсы и минусы в этой схеме и в классической (ДВС с коробкой скоростей) где почитать подобную матчасть??

Вы хоть представляете себе какого размера 1000кв генератор и 500кв моторы ? а блоки управления ? а тепло куда отводить в танке ? а если вода попадет ?

плюс электрической трансмиссии в том, что у нее нет сцепления — основного минуса механики при огромных мощностях.

Там генератор синусоиду выдает. А в военное время синус достигает двух и выбивает пробки. Слишком ненадежно во время боя.

Более эффективной передачей стала электрическая, при которой вал дизеля вращает якорь тягового генератора, питающего тяговые электродвигатели (ТЭД). В свою очередь вращательное движение якоря ТЭД передаётся колёсной паре с помощью осевого редуктора. Редуктор представляет собой соединённые зубчатые колёса, располагающиеся на якоре ТЭД и оси колёсной пары. В случае электропередачи поддерживается гиперболическая тяговая характеристика, когда увеличение сопротивления движения вызывает увеличение силы тяги, а уменьшение — ускорение локомотива. Электропередача позволяет соединять несколько секций тепловоза и управлять ими по системе многих единиц из одной кабины. Минусом её является большая масса и относительная дороговизна необходимого оборудования. В случае электропередачи возможно использование электродинамического торможения, суть которого заключается в использовании ТЭД в качестве генераторов, за счёт сопротивления вращению вала якоря которых осуществляющих торможение тепловоза (вырабатываемая электроэнергия гасится в тормозных резисторах). По сравнению с пневматическими тормозами электродинамическое торможение более эффективно, меньше износ тормозных колодок, снижается опасность юза колёсных пар.

Первоначально в тепловозах использовалась передача постоянного тока, однако в дальнейшем (в СССР это был конец 1960-х годов) передачу стали постепенно переводить на переменный ток. Первоначально на переменном токе стал работать генератор, после которого ток всё же выпрямлялся с помощью выпрямительной установки, далее поступая на ТЭД постоянного тока. В СССР первыми серийными тепловозами с передачей переменно-постоянного тока стали грузопассажирский экспортный ТЭ109, пассажирский ТЭП70 и грузовой 2ТЭ116.

Первый в мире тепловоз с асинхронными ТЭД переменного тока был построен компанией Brush Traction, а первым отечественным опытом использования асинхронных ТЭД стал опытный тепловоз ВМЭ1А[1]. Особенностью использования асинхронных ТЭД является необходимость управления частотой питающего их напряжения для получения необходимой характеристики. В 1975 году в СССР на базе тепловоза ТЭ109 был построен опытный тепловоз ТЭ120 с электрической передачей переменного тока, где и генератор, и ТЭД использовали переменный ток. Электрической передачей переменного тока оснащён современный отечественный маневровый тепловоз ТЭМ21.

Использование генераторов и ТЭД переменного тока позволяет увеличить их мощность, а также снизить массу, повысить надёжность эксплуатации и упростить их обслуживание. Использование асинхронных тяговых двигателей, ставшее возможным после появления полупроводниковых тиристоров, значительно снижает возможность боксования тепловоза, что позволяет уменьшить массу локомотива, сохраняя его тяговые свойства. Даже в случае использования промежуточного выпрямительного блока применение генератора переменного тока и асинхронных ТЭД оказывается экономически оправданным. Передачи постоянного тока отличаются сравнительной простотой конструкции и продолжают использоваться на тепловозах мощностью до 2000 л. с.

Технические характеристики трактора ДЭТ-250

Разработка советских времен, единственный не только в СССР, но и в мире, дизель-электрический трактор ДЭТ-250, технические характеристики которого остаются уникальными и в 21 веке, больше всего похож на гражданский танк, с которого сняли вооружение и установили комфортабельную кабину.

Трактора ДЭТ-250

История разработки и предназначение трактора ДЭТ-250

Трактор разработан и выпущен Челябинским тракторным заводом в 1957 году.

Относится к тяжелым энерговооруженным тракторам 25-го тягового класса. Необходимость производства тяжелой машины диктовалась масштабным строительством тех лет, в том числе магистралей, ЛЭП и трубопроводных трасс в условиях тайги и северного климата. Требовалась мощная, неприхотливая машина для работы вдали от цивилизации.

Трактор ДЭТ-250 1957 года

При разработке трактора перед инженерами возникла принципиальная проблема: у специальных машин тяговых классов выше 20-го при использовании механической трансмиссии снижается КПД, работа двигателя становится неэффективной, и этот недостаток усиливается с повышением тягового класса. Ведущие мировые производители тяжелых тракторов обошли инженерный тупик применением гидромеханической трансмиссии. Наши разработчики использовали другой принцип — в технике использована электромеханическая трансмиссия. Трактор ДЭТ-250 и его модификации в наименовании содержат букву «Э», которая и обозначает гибридную схему привода на электрической тяге.

Дизель вращает высоковольтный силовой генератор, от которого приводится в действие тяговый электродвигатель. Использование мощного электрооборудования увеличило массу машины и потребовало дополнительной системы охлаждения для генератора и электродвигателя. Эти задачи были успешно решены, и трактор ДЭТ-250, работая в оптимальных для него условиях Крайнего Севера, показал свое преимущество перед аналогами с гидромеханической трансмиссией, которая отказывала при сильных морозах.

Читайте также  Комплект прокладок трансмиссии дт 75

Основная область применения трактора ДЭТ-250 — нулевой цикл строительства. Он предназначен для разравнивания целинных участков с предварительным рыхлением тяжелого грунта (камни, мерзлота), а также для перемещения масс грунта, щебня, песка методом толкания, для копки траншей и бурения ям и скважин. С навешенным подъемным краном используется для установки опор и столбов.

При применении специального навесного оборудования трактор работает как тягач на лесозаготовках.

Масса и габариты машины делают нецелесообразным ее использование в городской застройке и сельском хозяйстве.

Технические характеристики ДЭТ-250

Дизель представляет собой улучшенный танковый двигатель В2, получивший после модернизации индекс В-31М2. Система охлаждения дизеля также применена танковая, эжекторная. Эжектор позволил убрать из системы охлаждения вентилятор и его вращающиеся приводные узлы.

Электрическая часть состоит из связки «генератор – электродвигатель», с электронным управлением, работающей на постоянном токе.

В таблице приведены основные тяговые и габаритные показатели.

Четырехтактный двенадцатицилиндровый типа

Эжекционного типа (при помощи выхлопа)

Запас крутящего момента

40 л/час при максимальной нагрузке

Частота оборотов генератора

Длина без механизмов

Колея (по центру траков)

В процессе работы тракторист управляет оборотами дизеля. Выжимание педали газа увеличивает обороты дизеля и, как следствие, обороты генератора. Реостатное сопротивление, управляющее электрической частью, изменяет значение автоматически. При постоянной тяговой нагрузке трактор постепенно набирает скорость. При возрастании нагрузки, при тех же оборотах двигателя, он замедляет скорость и увеличивает тяговое усилие. Благодаря плавному электронному управлению соотношением скорость/тяговое усилие, тракторист включает в трансмиссии только две передачи: вперед и назад.

Генератор и электродвигатель располагаются в центре, под кабиной, двигатель – спереди, трансмиссия – сзади.

Кабина трактора ДЭТ-250

Рабочее место тракториста оборудовано комфортно, кабина дает хороший обзор, рычаги управления и контрольные приборы расположены эргономически. Кабина рассчитана на двух человек – тракторист находится справа по ходу движения, слева предусмотрено место для помощника. Конструкция позволяет работать на тракторе ДЭТ-250 круглый год при любой погоде, в том числе при морозах -20 градусов Цельсия. Опционно производитель предлагает дополнительную систему обогрева рабочего места.

Модификации трактора ДЭТ-250

Базовая разработка ДЭТ-250 оказалась настолько удачной, что в процессе эксплуатации менялись только траки на расширенные, при необходимости работы на заболоченных почвах. Остальные варианты машины отличались навесным оборудованием, без изменений в самом тракторе.

Самым распространенным оборудованием для этой спецтехники стали бульдозерный отвал, навешиваемый спереди, и рыхлитель почвы, навешиваемый сзади. Отвал и рыхлитель обычно устанавливались одновременно, дополняя друг друга.

Эта модификация получила отдельное название бульдозер-рыхлитель (трактор) ДЭТ-250М2Б1Р1. Технические характеристики бульдозера совпадают с характеристиками базовой машины. Индекс М2 в наименовании говорит о незначительных изменениях в конструкции, касающихся усиления некоторых узлов.

Трактор ДЭТ-250М2Б1Р1

Трактор ДЭТ-250 выпускался без изменений с 1957 по 2002 год.

В 2002 году провели модификацию: заменили дизель на ЯМЗ-7511, усилили ходовую часть, улучшили систему охлаждения, повысили комфортабельность кабины. В улучшенном виде под наименованием ДЭТ-320 трактор выпускался до 2007 года и был снят с производства как морально устаревший.

Трактор ДЭТ-320

Начиная с 2007 года, в серию запустили ДЭТ-400 с улучшенной системой управления. В нем предусмотрели возможность использовать тракторный высоковольтный генератор в качестве автономного источника электроэнергии, установили бортовой компьютер и заменили механическую систему управления на бесконтактную.

Трактор ДЭТ-400

В 2012 году дизель-электрический трактор прошел последнюю на сегодняшний день модификацию. На него установили импортный двигатель и гидравлическую систему последнего поколения, управляемую джойстиком.

Достоинства и недостатки трактора ДЭТ-250

  • неприхотливость к условиям работы и климату;
  • неприхотливость к топливу;
  • легкодоступность запчастей и отличная ремонтопригодность в полевых условиях.
  • сложность электрической трансмиссии – для обслуживания требуются специальные знания.

Контроль рабочих жидкостей производится не реже, чем через 10 000 часов работы.

Контроль состояния электрооборудования выполняется постоянно. Особого внимания требуют места соединений проводов и состояние изоляции.

Цена и возможность приобретения трактора

Трактор ДЭТ-250 с производства снят, но официальные представители завода предлагают восстановленные модели.

Бульдозер ДЭТ-250М2Б1Р1 у дилеров выставлен по цене от 6,5 до 9,5 миллионов рублей. Актуальные объявления от частных владельцев летом 2018 года предлагают ДЭТ-250 1989 года от 1 000 000 рублей, цена на трактора 2007-2008 годов колеблется в пределах 6-7 миллионов рублей.

Электромеханическая трансмиссия карьерных самосвалов большой грузоподъемности

Перед предприятиями концерна «Русэлпром» (ПАО «НИПТИЭМ» г. Владимир в части разработки и производства преобразователей и систем управления и ООО «Русэлпром-СЭЗ» г. Сафоново в части разработки и производства электрических машин) была поставлена задача создания комплектов тягового электрооборудования (КТЭО) переменно-переменного тока, предназначенных для применения в карьерных самосвалах БЕЛАЗ грузоподъемностью 240 тонн (75318) и 90 тонн (75585), в целом не уступающих, а по ряду показателей превосходящих технические характеристики ведущих мировых производителей, но более привлекательных по стоимости изделия и сниженным издержкам эксплуатации.
Разработчиками был проделан большой объем научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ по данной теме, основные результаты которых отражены в статьях и докладах на международных научно-технических конференциях.

В таблице 1 представлены основные технические характеристики и режимы работы КТЭО самосвалов грузоподъемностью 240 и 90 тонн.

Таблица 1 Технические характеристики КТЭО

КТЭО Б-240

КТЭО Б-090

Основные технические характеристики КТЭО

Номинальная мощность электродвигателя мотор-колеса (тяга/торможение), кВт

Номинальная мощность генератора, кВт

Частота вращения электродвигателя, об/мин

Частота вращения дизеля в предельном тяговом режиме, об/мин

Частота вращения дизеля в тормозном режиме, об/мин

Частота вращения двигателя при стоянке, об/мин

Длительное тяговое усилие, кг

Максимальное тяговое усилие, кг

Диапазон выпрямленного напряжения, В

Максимальное время переходного процесса от полного тягового усилия до 90% тормозного, с

Режимы работы самосвала

Основные режимы работы

Движение задним ходом

Ослабленный тяговый режим («возвращение на базу») – работа на одном мотор-колесе для транспортировки неисправного самосвала на ремонтную базу

Защита и диагностика

Защита от перегрева тягового генератора, выпрямителя, асинхронных двигателей, силовых преобразователей

Диагностика ухудшения уровня изоляции токоведущих частей

Защита от превышения допустимого напряжения

Защита от перегрузок по току силовых преобразователей и асинхронных двигателей

Диагностика всех составных частей КТЭО, с определением неисправности до функционального блока, контролем и визуализацией параметров электрооборудования, записью и хранением данных статистических и аварийных данных работы самосвала

Специфические режимы и возможности

Использование на тягу полной свободной мощности дизеля

Стабилизация текущего значения скорости при тяге и торможении (круиз-контроль)

Ограничение скорости движения самосвала

Плавный сброс нагрузки с дизель-генератора

Проверка нагрузочных характеристик дизеля при работе на тормозной реостат

Режимы антипробуксовки и антиблокировки

Автоматическое регулирование мощности генератора и дизеля

Аварийный режим работы самосвала при неисправностях в КТЭО

Режим предотвращения скатывания (удержание самосвала на месте)

* изменяется в зависимости от температуры

Отдельно отметим следующие особенности силовой части КТЭО:
— в качестве генератора в КТЭО используется синхронная машина с электромагнитным возбуждением, оснащенная двумя группами 3-фазных обмоток на статоре, сдвинутых на 30 градусов, питающих два неуправляемых выпрямителя, выполненных на изолированных диодных модулях на нитрид-алюминиевой керамике, установленных на радиаторы с жидкостным охлаждением. Емкостный фильтр выполнен на пленочных конденсаторах с многослойной ламинированной шиной (рис. 1);

— жидкостное охлаждения всех силовых приборов выполняется посредством циркуляционного насоса с асинхронным двигателем (рис.2), управляемым от собственного IGBT-инвертора (ИПСОХ). Групповое принудительное воздушное охлаждение теплообменников, а также обмоток синхронного тягового генератора (СТГ) и тяговых асинхронных двигателей (ТАД) производится крыльчаткой вентилятора, установленного на валу СТГ. В отличие от КТЭО БЕЛАЗ-240 система охлаждения шкафа преобразователей и системы управления (ШПСУ) КТЭО БЕЛАЗ-90 является чисто воздушной.

— в первых образцах КТЭО использованы интеллектуальные силовые модули 4-го поколения SKiiP-4 фирмы Semikron (рис.4) с увеличенной до +175 о С температурой чипов и в 5 раз повышенной стойкостью к термоциклированию, полученной за счет применения технологии низкотемпературного спекания (вместо традиционной пайки чипов) и прижимной конструкции внутренней шины. Модули оптимизированы под транспортное применение, позволяют снизить потери, повысить надежность и обеспечить расширенные диагностические возможности системы. Параллельно проработаны варианты альтернативного использования в ШПСУ силовых модулей других производителей, положительно зарекомендовавших себя на рынке силовой электроники, в частности, фирмы Infineon.

— Силовой преобразователь системы возбуждения тягового генератора (СВТГ) выполнен по схеме: неуправляемый выпрямитель – понижающий DC/DC преобразователь на IGBT-чоппере с ШИМ (рис.3). Для реализации защитных функций также используются сигналы датчиков перегрева обмоток и подшипниковых узлов СТГ.

Развитые средства защит и самодиагностики позволяют предупреждать аварийные ситуации, локализовывать места их возникновения до функционального элемента. Такой подход, а также модульная конструкция силовых элементов и блоков существенно сокращают временные затраты на устранение неисправностей.

Основными особенностями системы управления КТЭО являются:

— оптимизированная по КПД адаптивно-векторная система управления тяговыми приводами позволяет существенно повысить качество управления самосвалом во всех режимах его работы, существенно повысить общий КПД системы «силовой преобразователь – двигатель» в зависимости от скорости движения и нагрузки. Она обеспечивает максимально полное использование возможностей силовой электроники и электрических машин, тем самым минимизируя стоимость КТЭО при заданном уровне предельной механической характеристики. В результате, КПД трансмиссии с данным КТЭО достигает 88%, а погрешность отработки заданного момента не превышает 5% во всем диапазоне скоростей и нагрузок.

Читайте также  Диагностика трансмиссии автомобиля реферат

— Система управления приводом инвариантна к более чем 2-х кратным изменениям активных сопротивлений и индуктивностей электрических машин, возникающим в процессе эксплуатации КТЭО, учитывает процессы в стали магнитопроводов, обеспечивает предельное значение быстродействия контура регулирования момента в условиях наложенных на систему физических ограничений, надежно работает при очень широком диапазоне регулирования переменных в области ослабления поля (более 15:1), что позволяет сформировать требуемую тяговую и тормозную характеристики самосвала вплоть до 65 км/час.

— Для повышения надежности функционирования инверторов ТАД в предельных режимах реализован частотно-зависимый температурный дерейтинг. Данная функция контролирует максимальную величину выходного тока инвертора (электромагнитного момента двигателя) в зависимости от текущего значения выходной частоты и температуры подложки IGBT-модуля таким образом, чтобы не было превышено предельное значение температуры кристаллов. Функция реализована на основе динамической тепловой модели силовых модулей и позволяет достигнуть максимального использования возможностей силовых ключей в пределах выбранного типоразмера. Проверка функционирования выполнена для всего спектра выходных частот инвертора, в том числе при работе с заторможенным валом, когда разница между средними и пиковыми значениями температуры кристаллов достигает 50˚С.

— Трехконтурная система регулирования возбуждением СТГ настроена на отработку ступенчатого наброса/сброса номинальной нагрузки в звене постоянного тока (ЗПТ) за 50мс по критерию компромисса между быстродействием и уровнем пульсаций напряжения ЗПТ.

— Контроллер верхнего уровня (КВУ) по шине CAN управляет контроллером дизеля и контроллерами силовых преобразователей. Управление оборотами дизеля осуществляется с использованием алгоритмов оптимизации потребления топлива в зависимости от условий движения и загрузки. Алгоритмы управления движением включают функции антибукса, антиюза и противоотката при остановке на уклоне.

— В качестве опции КТЭО может поставляться со встроенной системой управления микроклиматом (СУМК) ШПСУ, предназначенной для повышения надежности работы оборудования в условиях воздействия экстремально низких температур окружающей среды, их резких перепадов и проникновения влаги внутрь герметичного корпуса шкафа, например при его открытии или разгерметизации во влажной среде. Основными задачами СУМК являются: диагностика температуры и влажности внутри ШПСУ при работе и простое самосвала; выявление и автоматическое устранение последствий воздействия резких перепадов температур и влаги. Программно-аппаратные средства СУМК включают в себя встроенный подогрев, пассивные и активные элементы влаговыведения, систему управления потоком охлаждающего воздуха, алгоритм просушки силовых элементов КТЭО (силовых модулей, ТАДов, СТГ, УВТРов) на безопасно-низком напряжении, алгоритм холодного старта и безопасного выхода в рабочие режимы.

Дизель-электроходы. Их преимущества и недостатки

Являясь любителем круизов и инженером-конструктором (пусть и не кораблестроителем) и сталкиваясь в круизах с разными моделями пассажирских теплоходов,
в основном сравнивая 785 проект дизель-электрохода с 305 проектом теплохода. Я всегда задавался вопросом: Почему дизель-электроходы так и не получили
широкого распространения перед теплоходами с традиционной компоновкой? Ведь преимущества дизель-электроходов очевидны:

— в первую очередь, компоновочные преимущества, позволяющие размещать дизель-генераторы в любом месте теплохода, где угодно и как угодно, хоть вдоль, хоть поперёк. Можно поставить два дизель-генератора в одну линию по центру, по оси теплохода, что улучшит остойчивость. Можно использовать схемы: два гребных винта — один дизель-генератор, либо один винт — два дизель генератора. При выходе дизель-генератора из строя, проще подобрать аналог, лишь бы он соответствовал по мощности, так как нет необходимости стыковать его с гребным валом, коробкой передач и т. п. Так как энергия передаётся по проводам.
— отсутствие длинных приводных валов, тянущихся с середины теплохода (МО на проекте 305 расположено прямо посередине теплохода) к гребным винтам,
как следствие, уменьшение вибронагруженности. Так как, проблематично точно отбалансировать вал при такой длине,
— трюм остаётся свободным, так как нет гребных валов, а дизель-генераторы соединяются электрическими кабелями с электродвигателями, размещенными в
непосредственной близости от гребных винтов. На дизель-электроходе проекта 785 в трюме кормовой части теплохода расположен большой и просторный
диско-бар с танц-полом, а вибрации на порядок меньше, чем на теплоходах 305 проекта (не знаю, с этим связано или нет),
— проще управлять теплоходом, путём простого переключения электрических переключателей можно мгновенно! подать любую мощность на любой из
гребных винтов, а главные двигатели при этом могут продолжать работать и их не обязательно дёргать туда-сюда, останавливать, потом опять перезапускать,
прогревать на малых оборотах и т. п., что создаёт повышенные динамические нагрузки на детали двигателей и вредно для двигателей,
— вообще, дизели могут работать на постоянной частоте вращения при минимальном расходе топлива и максимальном крутящем моменте,
их не нужно делать реверсивными, не нужно коробок передач, так как направление вращения гребных винтов можно легко менять сменой полярности переключателями.

Вопрос: почему при всех вышеперечисленных преимуществах, дизель-электроходы не получили широкого распространения? Так почему-же? Где собака зарыта?
Интересно услышать мнение профессионалов. Механиков и инженеров-судостроителей. Какой расход топлива у дизель-электроходов, экономичность?
Так как я могу и не знать определённых нюансов эксплуатации и обслуживания дизель-электроходов в сравнении с традициоными теплоходами. Но, на мой взгляд, за электроходами будущее.

#2 lps

  • Регистрация: 04-Июнь 08
  • Город: Невьянск-столица Демидовых

#3 kritik-kruizov

  • Регистрация: 09-Апрель 10
  • Город: Тольятти

Конечно, это понятно, что будут потери. Например, КПД дизель-генератора не может быть 100 %. И КПД гребного электродвигателя тоже где-то, грубо говоря, 95 %, + потери на нагрев электрических проводов, клемм, разных переключателей и т. п.
Но насколько эти потери существенны? Стоит ли поэтому отказываться от дизель-электроходов? Ведь у них достаточно много преимуществ, удобство управления, например.

Как известно, автомобильные автоматические коробки передач с гидрогрансформатором, в отличие от механических, тоже дают потери, и не маленькие (тоже примерно 10, а то и 15 %) , и повышенный расход топлива, ухудшение динамики разгона и т. п.
И, тем не менее, в последнее время выпускается всё больше и больше автомобилей именно с автоматическими коробками передач, потому что управлять такими автомобилями удобней. Хотя они и значительно дороже, и сложнее, и требуют более дорогого обслуживания, более дорогого масла и т. п.

Интересно услышать мнение профессионалов: механиков, инженеров-судостроителей и т. п.

#4 lps

  • Регистрация: 04-Июнь 08
  • Город: Невьянск-столица Демидовых

Конечно, это понятно, что будут потери. Например, КПД дизель-генератора не может быть 100 %. И КПД гребного электродвигателя тоже где-то, грубо говоря, 95 %, + потери на нагрев электрических проводов, клемм, разных переключателей и т. п.
Но насколько эти потери существенны? Стоит ли поэтому отказываться от дизель-электроходов? Ведь у них достаточно много преимуществ, удобство управления, например.

Как известно, автомобильные автоматические коробки передач с гидрогрансформатором, в отличие от механических, тоже дают потери, и не маленькие (тоже примерно 10, а то и 15 %) , и повышенный расход топлива, ухудшение динамики разгона и т. п.
И, тем не менее, в последнее время выпускается всё больше и больше автомобилей именно с автоматическими коробками передач, потому что управлять такими автомобилями удобней. Хотя они и значительно дороже, и сложнее, и требуют более дорогого обслуживания, более дорогого масла и т. п.

Интересно услышать мнение профессионалов: механиков, инженеров-судостроителей и т. п.

Первым дизель-электроходом был русский теплоход «Вандал», но дизель-электроходы не получили большого распространения. Потери при двойном превращении энергии (механической в электрическую, а затем электрической вновь в механическую) довольно велики и составляют 15 процентов. Но вместе с тем для некоторых типов судов электродвигатель является единственно приемлемым. Это суда с частой сменой режимов нагрузки гребной установки, корабли, требующие повышенных маневровых качеств, длительное время работающие с пониженной мощностью. Такими судами являются ледоколы, буксиры, паромы, китобойные суда, драгеры и некоторые другие.

Читаем БСЭ:
Электроход, самоходное судно, у которого электрический привод движителей получает энергию от собственной электростанции, аккумуляторных батарей или внешней электрической сети. По типу первичных двигателей (турбина, дизель) различают турбо-Электроход и дизель-Электроход Основное преимущество Электроход заключается в способности электродвигателей плавно изменять скорость вращения гребного вала и быстро менять направление его вращения, что улучшает манёвренность Электроход Использование в качестве главных энергетических установок высокооборотных двигателей внутреннего сгорания, работающих в постоянном режиме, снижает эксплуатационные износы. Кроме того, использование электродвигателей и электрогенераторов позволяет размещать их наиболее рационально и независимо и отказаться от громоздких редукторов. Однако большие потери электрической энергии при передаче (10-15%), относительная сложность и дороговизна энергетической установки в целом и повышенные затраты труда на ремонт и эксплуатацию относительно других энергетических систем препятствуют распространению Электроход Число Электроход в общем количестве судов (с регистровой вместимостью более 100 т) мирового гражданского морского флота составляет около 1,8% (в основном суда ледового плавания, буксирные суда, паромы).

Дизель-электрическая трансмиссия

Дизель-электрической передачи , или дизель-электрической трансмиссии является система передачи для транспортных средств , работающих на дизельных двигателей в дороге , железнодорожным и морским транспортом . Дизель-электрическая трансмиссия основана на бензиново-электрической трансмиссии , очень похожей системе трансмиссии, используемой для бензиновых двигателей .

Читайте также  Какое масло заливать в трансмиссию кайрона

Дизель-электрический передачи используется на железных дорогах по дизель-электрических локомотивов и дизель-электрических несколько единиц , так как электродвигатели имеют возможность поставлять полный крутящий момент при 0 оборотов в минуту . Дизель-электрические системы также используются на морском транспорте , включая подводные лодки, и на некоторых наземных транспортных средствах.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Описание
  • 2 Достоинства и недостатки
  • 3 Корабля
    • 3.1 Подводные лодки
    • 5.1 Автобусы
    • 5.2 Грузовики
    • 5.3 Концепции
    • 5.4 Военная техника

    Описание [ править ]

    Определяющей характеристикой дизель-электрической трансмиссии является то, что она устраняет необходимость в коробке передач за счет преобразования механической силы дизельного двигателя в электрическую энергию (через динамо-машину ) и использования электрической энергии для привода тяговых двигателей , которые приводят в движение транспортное средство. механически. Тяговые двигатели могут питаться напрямую или от аккумуляторных батарей , что делает транспортное средство типом гибридного электромобиля . Этот метод трансмиссии иногда называют электрической трансмиссией , поскольку он идентичен бензиново-электрической трансмиссии , которая используется на транспортных средствах с бензиновыми двигателями, и длятурбинно-электрическая трансмиссия , которая используется для газовых турбин .

    Преимущества и недостатки [ править ]

    Отсутствие коробки передач дает несколько преимуществ, поскольку устраняет необходимость переключения передач, тем самым устраняя неравномерность ускорения, вызванную отключением сцепления .

    Корабли [ править ]

    Первым дизельным мотором был также первый дизель-электрический корабль, русский танкер Vandal из Бранобеля , который был спущен на воду в 1903 году. Паротурбинно-электрические двигательные установки использовались с 1920-х годов ( линкоры класса Теннесси ) с дизель-электрическими силовыми установками. надводных кораблей в последнее время увеличилось. В финских прибрежных обороны кораблей Илмаринен и Вяйнямейнен заложены в 1928-1929 годах, были в числе первых надводных кораблей для использования дизель-электрической трансмиссией. Позже эта технология была использована на дизельных ледоколах . [ необходима цитата ]

    Во время Второй мировой войны ВМС США строили дизель-электрические надводные корабли. Из — за нехватки машин разрушителя сопровождение этих Эвартсов и Cannon классов было дизель-электрический, с половиной их разработанными лошадиными силами (The Buckley и Rudderow классы были полной мощность паровой турбины электрической). [1] В Ветра -class ледокола , с другой стороны, были разработаны для дизель-электрической силовой установкой из — за своей гибкости и устойчивости к повреждениям. [2] [3]

    Некоторые современные дизель-электрические суда, включая круизные лайнеры и ледоколы, используют электродвигатели в отсеках, называемых азимутальными подруливающими устройствами, внизу, чтобы обеспечить вращение на 360 °, что делает суда гораздо более маневренными. Примером этого является « Симфония морей» , крупнейшее пассажирское судно на 2019 год [4].

    Газовые турбины также используются для выработки электроэнергии, и на некоторых судах используется комбинация: Queen Mary 2 имеет набор дизельных двигателей в днище корабля плюс две газовые турбины, установленные рядом с главной воронкой; все они используются для выработки электроэнергии, включая те, которые используются для привода гребных винтов. Это обеспечивает относительно простой способ использования высокоскоростной выходной мощности турбины с низким крутящим моментом для привода тихоходного гребного винта без необходимости использования чрезмерно понижающей передачи. [ необходима цитата ]

    Подводные лодки

    Большинство ранних подводных лодок использовали прямое механическое соединение между двигателем внутреннего сгорания и гребным винтом, переключаясь между дизельными двигателями для надводного плавания и электродвигателями для подводного движения. Фактически это был гибрид «параллельного» типа, поскольку двигатель и двигатель были соединены с одним валом. На поверхности двигатель (приводимый в движение двигателем) использовался в качестве генератора для подзарядки батарей и питания других электрических нагрузок. Двигатель будет отключен для работы в погруженном состоянии, а батареи будут питать электродвигатель, а также всю остальную энергию. [5]

    Напротив, в настоящей дизель-электрической трансмиссии гребной винт или гребные винты всегда приводятся в действие напрямую или через редукторы одним или несколькими электродвигателями , в то время как один или несколько дизельных генераторов вырабатывают электроэнергию для зарядки аккумуляторов и привода двигателей. Хотя это решение имеет как недостатки, так и преимущества по сравнению с прямым механическим соединением между дизельным двигателем и гребным винтом, которое изначально было наиболее распространенным устройством, в конечном итоге преимущества оказались более важными. Одним из нескольких значительных преимуществ является то, что он механически изолирует шумный моторный отсек от внешнего прочного корпуса и снижает акустическую сигнатуру.подводной лодки при всплытии. На некоторых атомных подводных лодках также используется аналогичная турбоэлектрическая двигательная установка с двигательными турбогенераторами, приводимыми в действие паром реакторной установки. [6]

    Среди первопроходцев, использующих настоящую дизель-электрическую трансмиссию, был ВМС Швеции со своей первой подводной лодкой HMS Hajen (позже переименованной в Ub № 1 ), спущенной на воду в 1904 году и первоначально оснащенной полудизельным двигателем (двигатель с горячей лампой, в первую очередь предназначенный для будет работать на керосине), позже замененный на настоящий дизель. [7] С 1909 по 1916 г. шведский флот начал еще семь подводных лодок в трех разных классов ( второй класс , Laxen класса и Braxen класса ), все это с помощью дизель-электрической трансмиссией. [8] В то время как Швеция временно отказалась от дизель-электрической трансмиссии, поскольку она начала закупать конструкции подводных лодок из-за границы в середине 1910-х годов [9], эта технология была немедленно восстановлена, когда Швеция снова начала проектировать свои собственные подводные лодки в середине 1930-х годов. С этого момента дизель-электрическая трансмиссия последовательно использовалась для всех новых классов шведских подводных лодок, хотя и дополнялась воздушно-независимой силовой установкой (AIP), обеспечиваемой двигателями Стирлинга, начиная с HMS Näcken в 1988 году [10].

    Другим первооткрывателем дизель-электрической трансмиссии был ВМС США , чье Бюро паровой инженерии предложило ее использовать в 1928 году. Впоследствии она была опробована на подводных лодках S- класса S-3 , S-6 и S-7, прежде чем была введена в производство с классом Морская свинья 1930-х годов. С этого момента он продолжал использоваться на большинстве обычных подводных лодок США. [11]

    Помимо британского U-класса и некоторых подводных лодок Императорского флота Японии, которые использовали отдельные дизель-генераторы для работы на малой скорости, немногие военно-морские силы, кроме Швеции и США, широко использовали дизель-электрическую трансмиссию до 1945 года. [12] После Во время Второй мировой войны, напротив, он постепенно стал доминирующим двигателем для обычных подводных лодок. Однако его принятие не всегда было быстрым. Примечательно, что ВМФ СССР не использовал дизель-электрическую трансмиссию на своих обычных подводных лодках до 1980 года с классом Paltus . [13]

    Железнодорожные локомотивы [ править ]

    Во время Первой мировой войны возникла стратегическая потребность в железнодорожных локомотивах без дымовых шлейфов над ними. Дизельная технология еще не была достаточно развита, но было предпринято несколько попыток ее предшественников, особенно для бензиновых и электрических трансмиссий французами (Crochat-Collardeau, патент от 1912 года также используется для танков и грузовиков) и британцами ( Dick, Kerr & Co и British Westinghouse ). Около 300 таких локомотивов, из них 96 стандартной колеи, находились в эксплуатации на различных этапах конфликта. Еще до войны 57-тонный газоэлектрический бокс-бокс GE производился в США. [ необходима цитата ]

    В 1920-х годах дизель-электрическая технология впервые получила ограниченное применение в стрелочных переводах (или маневровых машинах ), локомотивах, используемых для перемещения поездов по железнодорожным станциям, а также их сборки и разборки. Первой компанией, предлагающей локомотивы «Ойл-Электрик», была Американская локомотивная компания (ALCO). Серии ALCO HH дизель-электрического переключателя поступил в серийное производство в 1931 г. В 1930 — х годах, система была адаптирована для streamliners , самые быстрые поезда своего времени. Дизель-электрические силовые установки стали популярными, потому что они значительно упростили способ передачи движущей силы на колеса и потому, что они оба были более эффективными.и значительно снизили требования к техническому обслуживанию. Трансмиссии с прямым приводом могут быть очень сложными, учитывая, что типичный локомотив имеет четыре или более осей . Кроме того, тепловозу с прямым приводом потребуется непрактичное количество передач, чтобы двигатель оставался в пределах своего диапазона мощности; подключение дизеля к генератору устраняет эту проблему. Альтернативой является использование гидротрансформатора или гидравлической муфты в системе прямого привода для замены коробки передач. Гидравлические трансмиссии считаются несколько более эффективными, чем дизель-электрические. [14]

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: