4. Методические указания к практической работе «электромеханическая трансмиссия автосамосвалов белаз»

Целью данной практической работы является ознакомление с особенностями электромеханической трансмиссии карьерных автосамосвалов БелАЗ грузоподъемно­стью свыше 90 т, особенностями конструкций и работой основных агрегатов и узлов тя­гового электропривода автосамосвалов БелАЗ грузоподъемностью свыше 90 т разных моделей.

4.1. Общие сведения об электроприводе

Тяговый электропривод автосамосвалов предназначен:

• для создания регулируемых тяговых усилий на ведущих колесах автосамосвала пу­тем преобразования механической энергии дизельного двигателя в электрическую энер­гию, а также автоматического регулирования электрической энергии и обратного преоб­разования в механическую;

• для создания регулируемых тормозных усилий на ведущих колесах при стандарт­ном и форсированном электрическом торможении.

При стандартном электрическом торможении усилия формируются за счет регули­руемого преобразования кинетической энергии, запасенной автосамосвалом в процессе дви­жения, в электрическую. Преобразование кинетической энергии осуществляется посред­ством перевода тяговых электродвигателей в генераторный режим работы и создания на их валах тормозных моментов. Электрическая энергия, генерируемая электродвигате­лями, преобразуется в тормозных резисторах в тепловую энергию с последующим рас­сеянием в окружающей среде.

Форсированное электрическое торможение осуществляется для повышения эффек­тивности торможения при скоростях движения автосамосвала ниже 20 – 25 км/ч и обеспече­ния полной его остановки. Тормозные усилия при форсированном электрическом тор­можении, кроме указанного для стандартного электрического торможения, формиру­ются за счет дополнительного потребления энергии от дизель-генераторной установки.

Электропривод переменно-постоянного тока содержит следующие основные ком­поненты:

• тяговый синхронный генератор переменного тока, приводимый во вращение дизе­лем. Статорная обмотка тягового генератора состоит из двух электрически не свя­занных между собой трехфазных обмоток, каждая из которых соединена в звезду. На статоре тягового генератора расположена также однофазная вспомогательная обмотка самовозбуждения, подключаемая через внешний регулятор и контактные кольца к об­мотке возбуждения, размещенной на его роторе;

• два тяговых электродвигателя электромотор-колес постоянного тока с последова­тельным возбуждением, принудительной нагнетательной вентиляцией и встроенными датчиками частоты вращения и контроля теплового состояния;

• два силовых трехфазных мостовых неуправляемых выпрямителя, к входным за­жимам которых подключены статорные трехфазные обмотки тягового генератора;

• установку вентилируемых тормозных резисторов с индивидуальными для каж­дого тягового электродвигателя тормозными резисторами и общим мотор-вентилятором;

• регулятор тока возбуждения тягового генератора, силовая часть которого пред­ставляет собой полууправляемый однофазный мостовой выпрямитель, к входным зажи­мам которого подключена обмотка самовозбуждения тягового генератора, а к выходным – его обмотка возбуждения;

• общий регулятор тока возбуждения тяговых электродвигателей (регулятор плав­ного ослабления поля электродвигателей). Силовая часть регулятора представляет собой управляемый трехфазный нулевой выпрямитель, включенный параллельно цепи, содер­жащей анодную группу одного из силовых выпрямителей и две последовательно соеди­ненные обмотки возбуждения тяговых электродвигателей;

• силовая коммутационная аппаратура, состоящая из контакторов, обеспечиваю­щих коммутацию силовых цепей, цепей возбуждения и реверсирование тяговых элек­тродвигателей.

Кроме перечисленных электрических машин, установок и аппаратов в число основ­ных компонентов электропривода входит система автоматического управления, в кото­рую входят две подсистемы: система программного управления и система автоматиче­ского регулирования. Регуляторы возбуждения генератора и электродвигателей также относятся к подсистемам системы автоматического управления.

Система автоматического управления предназначена для управления силовой ком­мутационной аппаратурой и задания режимов работы системы автоматического регули­рования.

Система автоматического регулирования предназначена для формирования тяговых и тормозных характеристик автосамосвала посредством сравнения задающих сигналов и сигналов обратной связи, поступающих от датчиков электрических и механических па­раметров. Она предназначена также для регулирования токов возбуждения тягового ге­нератора и тяговых электродвигателей в функции сигналов рассогласования между ука­занными сигналами. Кроме того, система автоматического регулирования выполняет функции защиты электрооборудования от аварийных режимов работы.

Сигнализация о работе электропривода осуществляется устройствами индикации – контрольными лампами, расположенными на панели приборов в кабине, и индикато­рами на лицевых панелях блоков с микроэлектронными элементами.

Индикаторы на лицевых панелях блоков предназначены для диагностирования работы самих блоков, других устройств системы автоматического регулирования и ряда агрегатов и устройств электропривода. В частности, индикаторы сигнализируют о по­ступлении напряжений питания на входы блоков с микроэлектронными элементами, о работе каналов системы автоматического регулирования и вместе с лампами сигнализи­руют о включении устройств защиты.

Конструктивно силовые выпрямители, регуляторы, силовая коммутационная аппа­ратура, а также устройства программного и автоматического управления объединены в шкафу управления.

Режимы работы электропривода можно разделить на две группы:

• режимы, задаваемые водителем;

• режимы, задаваемые автоматически посредством системы автоматического регу­лирования.

В первой группе следует выделить основные и дополнительные режимы.

К основным режимам относятся:

• тяговый режим при движении вперед и назад;

• режим электрического торможения при движении вперед и назад, реализуемый в двух вариантах – режим стандартного электрического торможения во всем диапазоне скоростей движения и режим форсированного электрического торможения только в диапазоне низких скоростей.

К дополнительным режимам работы электропривода относятся:

• тяговый режим с аварийным возбуждением тягового генератора (при неисправ­ных системе автоматического регулирования или тиристорах регулятора возбуждения тягового генератора);

• режим аварийного управления (при неисправной системе программного управле­ния);

• режим движения при питании от внешнего источника тока в условиях гаража;

• режим ручного или автоматического управления током возбуждения тягового ге­нератора на заторможенном автосамосвале при проверке технического состояния электро­привода и регулировании параметров внешней характеристики дизель-генераторной ус­тановки при имитации тягового режима.

Ко второй группе режимов работы электропривода, задаваемых посредствам сис­темы автоматического регулирования, относятся:

• режим работы тяговых электродвигателей с ослабленным магнитным потоком возбуждения (ослабленным полем) в основном тяговом режиме при движении вперед:

• режим ограничения скорости движения автосамосвала (максимальной частоты враще­ния тяговых электродвигателей).

Кроме того, в тяговом электроприводе обеспечивается защита электрооборудова­ния в случаях превышения допустимых значений напряжения и тока силовой цепи, за­мыкание силовой цепи на корпус автосамосвала, коротком замыкании силового выпрями­теля, буксовании электромотор-колес.

Электрические машины, управляющая и регулирующая аппаратура объединены в общую электрическую схему, работа которой обеспечивает:

• выбор направления и режима движения;

• полное использование максимальной мощности двигателя и стабильную его ра­боту при изменении сопротивления движению;

• регулирование используемой мощности тягового генератора;

• ограничение максимальной скорости движения автосамосвала;

• ограничение максимальных электрических нагрузок в трансмиссии и защиту элек­трических цепей от повреждения.

При работе в тяговом режиме тяговые электродвигатели подключены к тяговому генератору. В обмотку возбуждения тягового генератора от генератора-возбудителя по­дается ток. На клеммах тягового генератора появляется напряжение, и через силовую цепь проходит ток.

В тяговом режиме предусмотрена работа тяговых электродвигателей с полным полем (полным магнитным потоком) и ослаблением поля. Включение ослабления поля осуществляется линейными контакторами, связанными с линейным контроллером, кото­рый, в свою очередь, имеет связь с педалью управления подачей топлива.

При уменьшении дорожного сопротивления контакторы срабатывают, шунтируя последовательные обмотки возбуждения тяговых электродвигателей. При этом через обмотки протекает меньший ток, и магнитное поле, создаваемое последовательными обмотками, уменьшается. На второй ступени ослабления поля (при дальнейшем умень­шении дорожного сопротивления) контакторы реверсируют независимые обмотки воз­буждения; магнитные потоки, создаваемые последовательными и независимыми обмот­ками возбуждения, направляются встречно друг другу, чем достигается более глубокое ослабление магнитного потока.

При увеличении дорожного сопротивления переключение контакторов происхо­дит в обратном порядке.

Изменение направления движения автосамосвала осуществляется реверсором, изменяющим направление тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей.

В режиме электродинамического торможения включаются тормозные контак­торы. Тяговые электродвигатели работают в генераторном режиме и отдают вырабаты­ваемую электрическую энергию в тормозные резисторы, где она превращается в тепло­вую и рассеивается в атмосфере.

Регулирование тормозного режима осуществляется в зависимости от положения тормозного контроллера, связанного с тормозной педалью. На первой ступени тяговые электродвигатели получают возбуждение от независимых обмоток. На второй ступени подключаются последовательные обмотки; возбуждение тяговых электродвигателей, а следовательно, и тормозной момент, создаваемый ими, увеличивается.