Автомобілі з гібридною трансміссією і комбінованою енергетичною установкою (стр. 11 из 15)

4.1 Місця розташування термопар

На рисунку 4.1 показано місця розташування термопар для випробування комбінованої енергетичної установки. Термопари в пазах електродвигуна позначені W1, W2, і W3. Зовнішні місця розташування термопари позначені Т1, Т2, Т3, Т6, Т9, Т10, Т11. Числа в позначеннях місця розташування термопар приблизно збігаються із положеннями годин на годиннику, якщо дивитись від кінця електродвигуна. Також встановлені термопари для визначення температури оливи і водно-етиленових гліколей.

Рисунок 4.1 – Місця розташування термопари в електродвигуні

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

Тем-ра охол. рідини на вході	Частота обертання ротора, об/хв.	Частота обертання ротора, рад/с.	Крутний момент, Н∙м	Механічні втрати, Вт
35	900	94,25	1,7	160,2
50	900	94,25	1,7	160,2
75	900	94,25	1,7	160,2
105	900	94,25	1,6	150,8

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

Напруга живлення, В	Крутний момент, Н∙м	Частота обертання ротора, об/хв.		Частота обертання ротора, рад/с.	Механічна потужність, Вт	Електрична потужність, Вт	Струм, А	Температура обмотки, 0С	Температура оливи, 0С
80	0	900	94,2		0	210	1,9	33,7	33,1
85	0	900	94,2		0	220	3,8	33,7	33,2
90	0	900	94,2		0	230	7,7	33,7	33,2
95	0	900	94,2		0	240	11	33,8	33,3
100	0	900	94,2		0	270	14,6	34	33,4
105	0	900	94,2		0	280	18,3	34,4	33,5
110	0	900	94,2		0	320	21,7	34,9	33,7
115	0	900	94,2		0	360	24,9	35,4	33,9
120	0	900	94,2		0	400	27,5	36,1	34,1
125	0	900	94,2		0	440	30,1	37	34,5
130	0	900	94,2		0	480	31,4	37,9	34,9
135	0	900	94,2		0	500	34,3	39,1	35,2
140	0	900	94,2		0	530	37	40,5	35,7
145	0	900	94,2		0	580	39	41,7	36,1
150	0	900	94,2		0	640	41,6	43,2	36,7
155	0	900	94,2		0	700	44,8	44,7	37,2
160	0	900	94,2		0	780	48,7	46,3	37,8
165	0	900	94,2		0	870	52,5	48,3	38,5
170	0	900	94,2		0	930	54,5	50,5	39,5
175	0	900	94,2		0	1,170	63,3	54,5	40,7
180	0	900	94,2		0	1,310	67,3	59,1	42,3
185	0	900	94,2		0	1,670	77,5	65,1	44,6
190	0	900	94,2		0	1,900	82,4	79,5	50
195	0	900	94,2		0	2,250	89,8	85,7	53,1
200	0	900	94,2		0	2,960	103,8	100,7	59,4
205	0	900	94,2		0	4,040	119,6	119,5	65,8