Анализ кинематической схемы, определение параметров и составление расчётной схемы автоматизированного электропривода

Частичное устранение недостатков механических трансмиссий достигается установкой на входе коробки передач гидротрансформатора, а внутри ее – фрикционных муфт, обеспечивающих переключение передач под нагрузкой. Однако гидромеханические трансмиссии сложнее, дороже, тяжелее и имеют меньший к.п.д., чем механические трансмиссии.

Гидрообъемные и электрические трансмиссии свободны от недостатков механических и гидромеханических трансмиссий.

Трансмиссия с нерегулируемым гидродвигателем содержит одно звено, преобразующее энергию, – регулируемый насос с диапазоном регулирования 1:4 при постоянной мощности. В электротрансмиссиях имеется два бесступенчатых преобразователя энергии – генератор и двигатель, что позволяет изменять составляющие мощности в отношении 1:20 и шире. Это является основным преимуществом электрических трансмиссий, которое в сочетании с высокой надежностью обусловливает их практическое применение.

Принципиально возможны три разновидности электротрансмиссий: трансмиссии постоянного, переменного и переменно-постоянного тока.

Генератор постоянного тока, как правило, используется для питания тяговых двигателей постоянного тока мотор-колес.

В дизель-электрическом приводе нередко применяются синхронные генераторы, трехфазное напряжение которых преобразуется кремниевыми вентилями в постоянное (точнее, пульсирующее) и подается к двигателям. Такой привод называется приводом переменно-постоянного тока. Основным преимуществом синхронных генераторов является отсутствие коллектора, вследствие чего они более надежны, чем генераторы постоянного тока. Полупроводниковые выпрямители имеют высокую степень надежности, в особенности при выполнении их из неуправляемых вентилей. Поэтому надежность привода в целом повышается.

К.п.д. генераторов переменного тока несколько выше, чем постоянного, и с учетом потерь в выпрямителе можно считать оба привода приблизительно равноценными. Стоимость синхронного генератора с выпрямителем больше, чем генератора постоянного тока, из-за высокой стоимости полупроводниковых вентилей, но стоимость последних достаточно снизилась за последнее время.

Размеры и масса синхронного генератора зависят от его частоты вращения. При одинаковых частотах вращения генераторов переменного и постоянного тока (например, при соединении их с дизелем без повышающего редуктора) масса синхронного генератора меньше массы генератора постоянного тока на 15—25%, масса выпрямителя составляет приблизительно 5—10% массы генератора, так что общая масса несколько уменьшается. Более существенный выигрыш в размерах и массе можно получить, если применить повышающий редуктор между дизелем и синхронным генератором.

С генератором переменного тока могут быть реализованы универсальные трансмиссии: а) переменно-постоянного тока, когда за генератором включается управляемый или чаще неуправляемый выпрямитель; б) переменного тока, когда от синхронного генератора через преобразователи частоты (со звеном постоянного тока или непосредственной связью) питаются энергией асинхронные частотно-управляемые короткозамкнутые двигатели мотор-колес; в) переменного тока с вентильными двигателями, которые представляют собой быстроходные синхронные машины (обращенные двигатели постоянного тока), питаемые через инверторы, оборудованные сложными системами принудительной и машинной коммутации; г) переменного тока с двигателями, имеющими фазные роторы, и их статорные обмотки включены последовательно; д) переменного тока с двигателями, имеющими фазные роторы и управляемыми по схеме группового вентильного каскада.