📄Работа №195559
Тема: Анализ и решение проблем электробезопасности гоночных машин на примере болида класса Formula Student Electric
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Транспорт
Объем:
73 листов
Год:
2018
Просмотров:
42
4300
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
ВВЕДЕНИЕ 8
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ В
ГОНКАХ НА ПРИМЕРЕ ПРОЕКТА FORMULA STUDENT ELECTRIC 9
1.1 Динамика развития направления электромобильного спорта 9
1.2 Особенности реализации проекта Formula Student 12
1.3 Анализ работ, посвящённых исследованию неисправностей и отказов при
эксплуатации электроболидов 18
1.4 Анализ факторов, определяющих работоспособность элементов систем
электроболидов 21
1.5 Выводы по первому разделу 24
2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ЭЛЕКТРОМОБИЛЯМ
КЛАССА FORMULA STUDENT 26
2.1 Технические требования к электромобилям класса Formula
Student Electric 26
2.2 Требования к проводке и высоковольтным батареям 31
2.3 Методика определения технического состояния изоляции при тепловом
воздействии на жилу электропровода 34
2.4 Методика сравнительной оценки стойкости изоляции электропровода к
горению 36
2.5 Методика оценки работоспособности электрических систем при различных
условиях эксплуатации 38
2.6 Выводы по второму разделу 41
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ 42
3.1 Анализ системы обеспечения электробезопасности 42
3.2 Обоснование выбора типа аккумуляторной батареи 46
3.3 Особенности подбора силовых проводов и модулей контроля тяговой
системы 3.4 Выводы по третьему разделу 68
4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ
ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ ПЕРЕД ВЫЕЗДОМ НА ТРЕК И ПРИ ПОСТАНОВКЕ
НА ХРАНЕНИЕ 69
4.1 Требования к зарядке автомобиля 69
4.2 Требования к хранению аккумуляторных батарей 71
4.3 Вывод по четвертому разделу 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Иллюстративный материал Приложение Б Расчет элементов АКБ в программе MathCAD
1 АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ В
ГОНКАХ НА ПРИМЕРЕ ПРОЕКТА FORMULA STUDENT ELECTRIC 9
1.1 Динамика развития направления электромобильного спорта 9
1.2 Особенности реализации проекта Formula Student 12
1.3 Анализ работ, посвящённых исследованию неисправностей и отказов при
эксплуатации электроболидов 18
1.4 Анализ факторов, определяющих работоспособность элементов систем
электроболидов 21
1.5 Выводы по первому разделу 24
2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К ЭЛЕКТРОМОБИЛЯМ
КЛАССА FORMULA STUDENT 26
2.1 Технические требования к электромобилям класса Formula
Student Electric 26
2.2 Требования к проводке и высоковольтным батареям 31
2.3 Методика определения технического состояния изоляции при тепловом
воздействии на жилу электропровода 34
2.4 Методика сравнительной оценки стойкости изоляции электропровода к
горению 36
2.5 Методика оценки работоспособности электрических систем при различных
условиях эксплуатации 38
2.6 Выводы по второму разделу 41
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ 42
3.1 Анализ системы обеспечения электробезопасности 42
3.2 Обоснование выбора типа аккумуляторной батареи 46
3.3 Особенности подбора силовых проводов и модулей контроля тяговой
системы 3.4 Выводы по третьему разделу 68
4 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБСЛУЖИВАНИИ
ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ ПЕРЕД ВЫЕЗДОМ НА ТРЕК И ПРИ ПОСТАНОВКЕ
НА ХРАНЕНИЕ 69
4.1 Требования к зарядке автомобиля 69
4.2 Требования к хранению аккумуляторных батарей 71
4.3 Вывод по четвертому разделу 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 75
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Иллюстративный материал Приложение Б Расчет элементов АКБ в программе MathCAD
📖 Аннотация
В данной выпускной квалификационной работе проводится комплексный анализ проблем электробезопасности, специфичных для гоночных электромобилей, на примере студенческого проекта Formula Student Electric. Актуальность исследования обусловлена растущей популярностью данного класса соревнований как полигона для инноваций в условиях экстремальных нагрузок, а также высокой частотой инцидентов, связанных с возгораниями из-за неисправностей электросистем. Основные результаты работы включают систематизацию факторов, влияющих на работоспособность систем электроболида, с выделением ключевых, таких как состояние изоляции проводки, на которую приходится 67% неисправностей. Проанализированы и адаптированы методики оценки технического состояния изоляции при тепловом воздействии, её стойкости к горению и работоспособности электросистем в различных условиях. Научная значимость заключается в структурировании подходов к диагностике и обеспечению безопасности высоковольтных систем в автоспорте, а практическая – в обосновании выбора компонентов (например, литий-ионных аккумуляторов и силовой проводки) и предоставлении рекомендаций для команд Formula Student. Теоретической основой послужили работы, посвященные развитию электромобильного спорта (А. Виноградов), организации технического обслуживания электрооборудования (Е.С. Сидорин), а также концепциям разработки электромобилей для Formula Student (В.Н. Горшков) и нормативные документы, такие как Правила устройства электроустановок.
📖 Введение
В настоящее время в связи с ухудшением экологической обстановки и ростом цен на топливо все больше автопроизводителей занимаются разработкой и производством электромобилей. В автопроме популярна практика обкатки новых технологий на гоночных автомобилях, так как они подвержены серьезным нагрузкам, а значит позволять выявить слабые стороны разрабатываемых элементов. Не исключением стали и электромобили, так появились соревнования Formula E. Этот класс является площадкой для обкатки разработок многих компаний, например AUDI, DS AUTOMOBILES, PANASONIC, JAGUAR и др., в скором времени компания Mercedes-Benz также планируют прийти в этот класс. Однако это не единственные соревнования на машинах с электродвигателями: под эгидой SAE существует класс Formula Student Electric, в котором студенты разных стран разрабатывают и участвуют в соревнованиях на электроболидах.
В России это направление начинает постепенно набирать популярность, однако основной проблемой электромобилей, помимо цены, является электробезопасность. Практически на каждом из этапов соревнований происходят инциденты с участием болидов этого класса, в основном это возгорания, вызванные неисправностью проводки или неправильной зарядкой АКБ. В связи с этим вопрос улучшения электробезопасности является актуальным.
В России это направление начинает постепенно набирать популярность, однако основной проблемой электромобилей, помимо цены, является электробезопасность. Практически на каждом из этапов соревнований происходят инциденты с участием болидов этого класса, в основном это возгорания, вызванные неисправностью проводки или неправильной зарядкой АКБ. В связи с этим вопрос улучшения электробезопасности является актуальным.
✅ Заключение
В ходе выпускной квалификационной работы изучены технические
требования электробезопасности к болидам класса Formula Student Electric.
Определено, что около 10 факторов могут оказывать влияния на
работоспособность систем электроболидов, некоторые из них являются
неконтролируемыми, однако они не несут серьёзных последствий для систем, в то
время как другие факторы являются основополагающими, и именно они
оказывают решающее воздействие на решение проблем электробезопасности
болидов класса Formula Student Electric.
Выявлено, что самые серьезные последствия для болидов класса Formula
Student Electric представляют возгорания, которые в основном возникают в
проводке в электрической системе. Представлены основные неисправности
электропроводки: 67% неисправностей приходятся на изоляцию, 23% − на жилу и
10% − на соединительные элементы. Проанализированы и представлены методики
по определению технического состояния изоляции при тепловом воздействии на
жилу электропровода; сравнительной оценки стойкости изоляции электропровода
к горению; оценки работоспособности электрических систем при различных
условиях эксплуатации.
Проанализированы системы обеспечения безопасности согласно регламенту
соревнований.
Представлен расчет и обоснование выбора типа аккумуляторной батарее и
силовых проводов. Выбраны li-ion аккумуляторы, так как они имеют больший
удельный запас энергии на единицу массы, также они дешевле, легче и
компактнее, поэтому остановим выбор на них. Проанализированы основные
электродвигатели и выбран двигатель постоянного тока LEM200-D135RAG с
номинальным напряжением 90 В и номинальным током в 200 А. На болиде
используется два таких двигателя Под данный двигатель выбраны Li-ion аккумуляторы SAMSUNG INR18650-
35E в количестве 800 штук на один электродвигатель с итоговой емкостью 11,592
кВт∙ч и массой 40 кг.
Проанализированы различные материалы для жил электропровода, по
совокупности параметров выбраны медные жилы. Согласно ПУЭ и регламента
соревнований выбраны провода с сечением жилы 6 мм для пропуска 50 А,
внешний диаметр провода RADOX® SCREENEd BATTERYCABLE составляет
6,6±0,3 мм. Для упрощения прокладки, а также для увлечения безопасности (в
случае обрыва одного из проводов машина сможет двигаться на оставшихся 3, а
значит сможет покинуть трек), а также уменьшение сечения увеличивает
относительную поверхность провода, что в свою очередь улучшает отвод тепла.
Выбрано устройство контроля изоляции Bender A-ISOMETER ® iso-F1
IR155-3203 согласно регламенту.
Представлены требования к хранению и зарядке аккумуляторов. В данном
случае батареи должны заряжаться постоянным током в 0,5С (14500 мА) до
напряжения 4,2 В, после этого зарядка происходит при постоянном напряжении в
105 В до достижения тока в 0,02С. Приблизительное время зарядки согласно
спецификации производителя 3 часа. Хранить АКБ необходимо в прохладном и
сухом помещении +15°С отключенными от болида. Согласно ГОСТ Р ИСО 11228-
1-2009 демонтировать и установить назад блок АКБ могут как мужчины, так и
женщины без вреда для здоровья (уровень защиты здоровья 95%), так как его вес
равен 11 кг. Представлены требования ПУЭ по разрядке АКБ и сопротивлению
изоляции.
Все это позволило повысить безопасность эксплуатации болида.
требования электробезопасности к болидам класса Formula Student Electric.
Определено, что около 10 факторов могут оказывать влияния на
работоспособность систем электроболидов, некоторые из них являются
неконтролируемыми, однако они не несут серьёзных последствий для систем, в то
время как другие факторы являются основополагающими, и именно они
оказывают решающее воздействие на решение проблем электробезопасности
болидов класса Formula Student Electric.
Выявлено, что самые серьезные последствия для болидов класса Formula
Student Electric представляют возгорания, которые в основном возникают в
проводке в электрической системе. Представлены основные неисправности
электропроводки: 67% неисправностей приходятся на изоляцию, 23% − на жилу и
10% − на соединительные элементы. Проанализированы и представлены методики
по определению технического состояния изоляции при тепловом воздействии на
жилу электропровода; сравнительной оценки стойкости изоляции электропровода
к горению; оценки работоспособности электрических систем при различных
условиях эксплуатации.
Проанализированы системы обеспечения безопасности согласно регламенту
соревнований.
Представлен расчет и обоснование выбора типа аккумуляторной батарее и
силовых проводов. Выбраны li-ion аккумуляторы, так как они имеют больший
удельный запас энергии на единицу массы, также они дешевле, легче и
компактнее, поэтому остановим выбор на них. Проанализированы основные
электродвигатели и выбран двигатель постоянного тока LEM200-D135RAG с
номинальным напряжением 90 В и номинальным током в 200 А. На болиде
используется два таких двигателя Под данный двигатель выбраны Li-ion аккумуляторы SAMSUNG INR18650-
35E в количестве 800 штук на один электродвигатель с итоговой емкостью 11,592
кВт∙ч и массой 40 кг.
Проанализированы различные материалы для жил электропровода, по
совокупности параметров выбраны медные жилы. Согласно ПУЭ и регламента
соревнований выбраны провода с сечением жилы 6 мм для пропуска 50 А,
внешний диаметр провода RADOX® SCREENEd BATTERYCABLE составляет
6,6±0,3 мм. Для упрощения прокладки, а также для увлечения безопасности (в
случае обрыва одного из проводов машина сможет двигаться на оставшихся 3, а
значит сможет покинуть трек), а также уменьшение сечения увеличивает
относительную поверхность провода, что в свою очередь улучшает отвод тепла.
Выбрано устройство контроля изоляции Bender A-ISOMETER ® iso-F1
IR155-3203 согласно регламенту.
Представлены требования к хранению и зарядке аккумуляторов. В данном
случае батареи должны заряжаться постоянным током в 0,5С (14500 мА) до
напряжения 4,2 В, после этого зарядка происходит при постоянном напряжении в
105 В до достижения тока в 0,02С. Приблизительное время зарядки согласно
спецификации производителя 3 часа. Хранить АКБ необходимо в прохладном и
сухом помещении +15°С отключенными от болида. Согласно ГОСТ Р ИСО 11228-
1-2009 демонтировать и установить назад блок АКБ могут как мужчины, так и
женщины без вреда для здоровья (уровень защиты здоровья 95%), так как его вес
равен 11 кг. Представлены требования ПУЭ по разрядке АКБ и сопротивлению
изоляции.
Все это позволило повысить безопасность эксплуатации болида.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.