Опис лабораторної установки

4.2 Опис лабораторної установки

Лабораторна установка розроблена для використання частоти 60 Гц при живленні електродвигуна не використовуючи інвертор. Це дасть гарну синусоїдальну форму хвилі для живлення електродвигуна, не беручи до уваги вплив інвертора при його роботі. Результат перегріву, отриманий від синусоїдальної форми хвилі був би найкращим для дослідження. Оскільки частота джерела живлення рівна 60 Гц, то частота досліджуваного 8-ми полюсного електродвигуна рівна 900 об/хв..

Оцінка електродвигуна Пріус при обертанні його ротора з частотою 1200 об/хв. може бути підрахована при апроксимації результатів отриманих під час дослідження ротора, що обертався з частотою 900 об/хв., що не викличе великої помилки. На рисунку 4.2 зображена схема лабораторної установки. Електродвигун, що досліджується, зображений у вершині схеми. Його вал з'єднаний з динамометром через вказувач крутного моменту. Інший кінець динамометричного вала з'єднаний з ротором двигуна з регульованою частотою обертання, що може утримувати частоту обертання ротора електродвигуна Пріус на позначці 900 об/хв. при частоті джерела живлення 60 Гц.

Рисунок 4.2 – Схема лабораторної установки, для дослідження теплових характеристик КЕУ

Із схеми видно, що струм трифазної мережі проходить через трансформатор, який понижує напругу із 480В до 120В. Трифазний перемикач синхронізації й три лампочки використовуються, щоб під'єднати електродвигун до мережі. Перемикач синхронізації включений, коли всі три лампочки темні. Система охолодження з’єднана з регулятором температури і регулятором швидкості циркуляції водно-етилен гліколевої рідини в системі охолодження.

На рисунку 4.3 показано з’єднання валів у лабораторній установці: електродвигуна, що підтримує необхідну частоту обертів електродвигуна Пріус, динамометра, вимірювача крутного моменту і електродвигуна Пріус.

Рисунок 4.3 – З’єднання валів у лабораторній установці

Вид збоку з’днання валів у лабораторній установці зображено на рис 4.4.

На рисунку 4.5 показано регулювання температури й регулювання витрати водно-етилен гліколевої рідини, що використовується для випробувань підвищення температури. Термопари розміщені на вході і виході рідини теплообмінника, що приєднаний до електродвигуна.

Рисунок 4.4 – Вид збоку з’єднання валів у лабораторній установці

Рисунок 4.5 – Регулювання температури й витрати водно-етиленових гліколей

4.3 Опис джерела для живлення навантажувального електродвигуна

Щоб вивчати перегрів електродвигуна і зв'язані із ним теплові проблеми керування теплом, використовується електроживлення частотою 60 Гц, що забезпечує синусоїдальну форму хвилі, при відокремленні впливу інвертора на електродвигун. На рисунку 4.6 зображено трифазний регульований трансформатор, що перетворює напругу з 480В на 120В, ряд ламп синхронізації, і перемикач синхронізації, що з’єднує електродвигун Пріус з електромережею 60 Гц.

Рисунок 4.6 – Система електроживлення частотою 60 Гц для випробування електродвигуна на перегрівання

Рисунок 4.7 – Облаштування приміщення керування

На рисунку 4.7 показано набір установок в приміщенні керування. Вікно безпеки відокремлює приміщення перевірки й приміщення керування. Контрольно-вимірювальний пристрій даних з’єднаний із пристроєм одержання й нагромадження даних для того, щоб читати струм, напругу, температуру, електрорушійну силу, витрату, крутний момент і час. Ватметр забезпечує вимірювання електричних даних, регулятор крутного моменту встановлює навантаження для підтримання необхідної частоти, контрольно-вимірювальний пристрій навантажувального кута вказує електричний кут між напругою на затискачах і зворотною ЕРС, і регулювання напруги здійснюється трансформатором, що розташований в приміщенні керування.

4.4 Теплові дослідження КЕУ

Механічні втрати при випробуванні

Електродвигун системи гібридного приводу обертав допоміжний двигун з частотою 900 об/хв. в режимі марного ходу. При цьому були визначені механічні втрати при чотирьох температурах охолоджуючої рідини: 35, 50, 75 і 105ºC. Таблиця 4.1 підсумовує дані механічних втрат.

Таблиця 4.1 – Результати механічних втрат

Електродвигун Пріус був перевірений при частоті обертання ротора 900 об/хв., температурі охолоджуючої рідини 35 ⁰С і напрузі на вході від 80 В до 210 В. Дані випробування при марному режимі роботи зведені в таблицю 4.2. Рисунки 4.8 і 4.9 показують залежність струму і потужності, відповідно, від напруги в режимі марного ходу.

Механічні й електричні втрати без використання навантаження використовуються, щоб встановити місця розташування втрат, для кращого аналізу температурних змін.

Перевірки були виконані, щоб визначити оптимальну напругу, яку необхідно підводити при даному крутному моменті до електродвигуна, якого пускають без навантаження. Крутний момент збільшували з кроком 10 Н∙м, а напругу – 5 В. Оптимальна напруга була визначена при найвищому ККД.

Випробування було виконано при кожній із чотирьох температур охолоджуючої рідини. Температура обмоток не перевищувала 170ºC , а оливи в системі мащення 158ºC, протягом випробувань. Таблиці 4.3, 4.4, і 4.5 підсумовують роботу електродвигуна при 35, 50 і 75ºC.

Таблиця 4.2 – Дані, отримані під час випробувань без навантаження

Рисунок 4.8 – Залежність струму від напруги при 900 об/хв. в марному режимі

Рисунок 4.9 – Залежність потужності від напруги при 900 об/хв. в марному режимі

Таблиця 4.3 – Залежність крутного моменту від напруги при температурі охолоджувальної рідини 35 ⁰С

Таблиця 4.4 – Залежність крутного моменту від напруги при температурі охолоджувальної рідини 50 ⁰С

Таблиця 4.5 – Залежність крутного моменту від напруги при температурі охолоджувальної рідини 75 ⁰С

Випробування були виконані, щоб вирішити, що можливість безперервної роботи електродвигуна, при чотирьох температурах охолоджуючої рідини на вході, забезпечується, оскільки теплові параметри машини є нижчі ніж температура обмотки статора і оливи в системі змащення. Таблиці 4.6 і 4.7 підсумовують параметри електродвигуна. Точка входу охолоджуючої рідини розміщена із сторони генератора і точка виходу – із сторони електродвигуна. Із генератора до тягового електродвигуна охолоджуюча рідина протікає через шланги. Результати вимірювань механічних втрат, втрат від опору обмотки і основних втрат для чотирьох температур охолоджуючої рідини зведені в таблиці 4.8.

Таблиця 4.6 – Можливі потужності при 900 об/хв і роботі зі стійкими параметрами

Таблиця 4.7 – Оцінки безперервного потоку потужності

Таблиця 4.8 – Можливі потужності при 900 обертах у хвилину, включаючи теплові дані

Результати оцінки безперервної роботи електродвигуна при частоті обертання ротора 900 об/хв. і чотирьох різних температурах охолоджувальної рідини можуть бути обчисленні для частоти 1200 об/хв. при використанні даних крутного моменту і швидкості, наведених в таблиці 4.6. Результати розрахунку наведені нижче в таблиці 4.7. Відповідні розрахунки потужності при 1200 об/хв. розроблені при апроксимації даних досліджень 900 об/хв. і використанні множника відношення швидкостей (тобто 1200/900=1,333).

Таблиця 4.9 показує можливі потужності при частоті ротора 900 об/хв., включаючи теплові дані при різних температурах охолоджуючої рідини. Таблиця 4.9 також дає дані втрат потужності при різних температурах охолоджуючої рідини.

Таблиця 4.9 – Результати сумарних втрат

Рисунки 4.10-4.17 показують залежність температури в давачах від часу випробувань для різних температур охолоджуючої рідини відповідно. Для безперервної роботи електродвигуна необхідно, щоб температура статора не перевищувала гранично допустимої (170 ⁰С), а температура оливи в системі мащення не перевищувала 158 ⁰С.

Рисунок 4.10 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900 об/хв., крутному моменті 168,7 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 35 ⁰С

Рисунок 4.11 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900 об/хв., крутному моменті 168,7 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 35 ⁰С

Рисунок 4.12 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900об/хв., крутному моменті 159,6 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 50 ⁰С

Рисунок 4.13 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900об/хв, крутному моменті 159,6 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 50 ⁰С

Рисунок 4.14 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900об/хв., крутному моменті 145,7 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 75 ⁰С

Рисунок 4.15 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900об/хв, крутному моменті 145,7 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 75 ⁰С

Рисунок 4.16 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900об/хв, крутному моменті 117,8 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 105 ⁰С

Рисунок 4.17 – Зміна температури в точках електродвигуна при частоті ротора 900об/хв, крутному моменті 117,8 Н∙м і температурі охолоджувальної рідини 105 ⁰С

Таблиця 4.10 – Розосереджена моторна потужність до моторного теплообмінника

Таблиця 4.11 показує ефективність теплообмінника електродвигуна, що визначене відношенням розосередженої потужності електродвигуна до потужності теплообмінника і сумарних втрат в електродвигуні. Коли температура охолоджуючої рідини низька і рівна 35⁰С то це відношення рівне 0,763. Це відношення зменшується, коли температура охолоджуючої рідини зростає. Як видно, при 105⁰С теплообмінник не тільки припиняє охолоджувати електродвигун, а й передає йому свою теплоту, використовуючи при цьому електродвигун як радіатор.

Таблиця 4.11 – Ефективність роботи теплообмінника електродвигуна

Таблиця 4.12 показує оцінку максимальної потужності за дослідними даними. Залежність температури від часу при різних крутних моментах і механічних навантаженнях зображено на рисунку 4.18.

Таблиця 4.12 – Дослідження при максимальній потужності

Рисунок 4.18 – Випробування максимальної потужності при частоті ротора 900 об/хв і напрузі 205 В

Рисунок 4.19 показує залежність швидкості зміни температури від крутного моменту. Спроектована точка – це точка із координатами 400 Н∙м і 2,1 ⁰С/с. Якщо температура електродвигуна 40 ⁰С , то для досягнення критичної температури необхідно 62 с((170-40)/2,1). Якщо обмотка електродвигуна гаряча і її температура 160 ⁰С, то для виконання тієї ж операції необхідно 4,8 с при максимальному навантаженні ((170-160)/2,1).

ККД і коефіцієнти потужності електродвигуна при максимальному крутному моменті наведено в таблиці 4.19. ККД може бути в межах 40-50%, коли навантаження крутного моменту зростає. Коефіцієнт потужності майже еквівалентний активному навантаженню через високі втрати.

Рисунок 4.19. Швидкість зміни температури обмотки при крутному моменті 400 Н∙м

Таблиця 4.13 – ККД і потужності в області максимального крутного моменту

Похожие работы

Екологічний вплив міського транспорту на навколишнє середовище

Скачать

34177

1

1

... рівень функціонування — неодмінні умови життя сучасного міста і його населення. Однак настільки ж очевидно, що саме діяльність міського транспорту, в тому числі пасажирського, може бути визнана одним з основних факторів негативного впливу на стан середовища існування в містах, особливо великих. Необхідна комплексна оцінка функціонування міських транспортних систем, їхньої екологічної чистоти, ...