Введение 5
Раздел 1. Аналитический обзор 8
1.1 Конструктивные схемы ГСУ 9
1.1.1 Последовательная схема гибридной силовой установки 9
1.1.2 Параллельная схема гибридной силовой установки 10
1.1.3 Гибридная силовая установка системы "сплит 11
1.2 Испытания автомобилей 12
1.2.1 Методы испытаний автомобилей с ГСУ 13
1.2.2 Стендовые испытания 17
1.2.3 Исследование статических режимов 18
1.2.4 Исследование динамических режимов 19
1.3 Дорожные испытания 19
1.3.1 Запуск ДВС с ходу 19
1.3.2 Рекуперация при движении с постоянной скоростью 20
1.3.3 Определение максимальных замедлений, обеспечиваемых
генератором 20
1.3.4 Определение максимальных ускорений, обеспечиваемых
электродвигателем 21
1.3.5 Движение по городскому циклу 21
1.3.6 Определение максимальной скорости автомобиля 22
1.3.6.1 Батарея полностью заряжена 22
1.3.6.2 То же при не полностью заряженной батарее 22
1.3.7 Определение максимально возможных ускорений 22
1.3.8 Определение запаса хода автомобиля 23
Раздел 2. Конструкторская часть 26
2.1 Конструктивные особенности испытательного стенда 27
2.2 Электрическое сопротивление материалов 30
2.3 Выбор сечения провода 32
2.4 Выбор выключателя от 1кз и перегрузки 35
2.5 Проектирование осветительных установок производственного
помещения 37
2.5.1 Уловное обозначение световых приборов 37
2.5.2 Виды и нормы освещения 38
2.5.3 Расчет искусственного освещения 41
2.5.4 Выбор расположения и установки светильников 43
2.5.5 Выбор проводов, питающие осветительные устройства 44
Раздел 3. Технологическая часть 47
3.1 Расчет электрических нагрузок цеха. Выбор числа и мощности питающих
трансформаторов 48
3.1.1 Расчет цеховой нагрузки 48
3.1.2 Расчет нагрузок осветительных приемников 50
3.1.3 Определяем потери в трансформаторе 52
3.1.4 Выбор схемы распределительной сети предприятия 54
3.2 Выбор электрических аппаратов и проводников 55
3.2.1 Выбор выключателей 57
3.2.2 Выбор разъединителей, отделителей, выключателей нагрузки и
короткозамыкателей 60
3.2.3 Выбор трансформаторов тока 61
3.2.4 Выбор трансформаторов напряжения 63
3.2.5 Выбор реакторов 64
3.2.6 Выбор низковольтных аппаратов 66
3.3 Расчет токов КЗ 68
Раздел 4. Спецвопрос. Применение рекуперации электрической энергии 75
4.1 Рекуперация энергии в автомобилях 76
4.2 Рекуперация энергии в автомобилях с КЭУ 77
4.3 Анализ основных проблем при создании системы рекуперации 78
4.4 Рекуперация энергии в сеть 80
Заключение 84
Список литературы 85
Ухудшение экологической обстановки, обусловленное вредным воздействием автотранспорта, в городах носит катастрофический характер, в первую очередь в связи с загрязнением воздушного бассейна выбросами вредных веществ автомобильных двигателей, поэтому приоритетной задачей проектирования городских автомобилей является снижение количества выбросов вредных веществ и улучшение топливно-экономических показателей проектируемых автомобилей.
В первые годы после появления автомобиля примерно половина выпускаемых моделей имела электрический привод. Однако через несколько лет он был практически полностью вытеснен двигателем внутреннего сгорания (ДВС), хотя кривая протекания крутящего момента электрического двигателя, как нельзя лучше подходит автомобилю и позволяет отказаться от сцепления и коробки передач. Максимальный крутящий момент электрический двигатель развивает при трогании с места, а с ростом оборотов его величина плавно убывает. Основными проблемами электромобиля до сих пор являются источники питания и система регулирования и управления приводом. Поэтому вспоминают об электроприводе только как об экологически чистой альтернативе автомобилю с ДВС в городах. Однако не одна созданная в мире конструкция электромобиля не смогла еще удовлетворить даже самого невзыскательного потребителя: причиной тому и малый пробег без подзарядки, и небольшая максимальная скорость, и плохая динамика, и сложности с зарядкой. Известно, что современный автомобиль имеет достаточно хорошие показатели топливной экономичности и экологичности при равномерном движении в достаточно широком диапазоне рабочих скоростей. В то же время, при движении в режиме городского цикла, представляющего собой постоянное чередование фаз разгона, равномерного движения, замедления и стоянки с работающим на холостом ходу двигателем, эти же показатели
существенно ухудшаются. Причин этому несколько - недостаточное использование потенциальной мощности двигателя при движении с ограниченной в условиях города скоростью, вследствие чего двигатель работает с повышенными удельными расходами, постоянные затраты энергии на накопление автомобилем кинетической энергии, которая затем через короткий промежуток времени переводится в тепло и безвозвратно теряется в фазе служебного замедления автомобиля, бесполезная затрата энергии при работе двигателя в режиме холостого хода на служебной остановке при движении в режиме городского цикла. С перечисленными недостатками можно вести борьбу разными методами - внедрением системы "стоп - старт", позволяющей исключить работу двигателя при служебной стоянке в режиме городского цикла, внедрением систем рекуперации энергии торможения, гасящих накопленную при разгоне кинетическую энергию не фрикционными тормозами, а системой рекуперации, позволяющей в дальнейшем использовать эту энергию для разгона автомобиля. Можно увеличить степень использования мощности двигателя при равномерном движении с относительно невысокой скоростью городского цикла путем применения бесступенчатой передачи вместо ступенчатой трансмиссии, осуществляя при этом регулирование скорости равномерного движения не дросселированием двигателя, как это осуществляется при ступенчатых трансмиссиях, а путем регулирования частоты вращения ДВС при работе его по характеристике минимальных расходов. Все перечисленные пути улучшения характеристик автомобиля при его работе в городском цикле ведут к значительному усложнению и удорожанию конструкции автомобиля, поэтому до настоящего времени не нашли широкого применения в массовом автостроении, кроме пожалуй бесступенчатых трансмиссий, однако и они еще недостаточно распространены.
В дипломном проекте из предлагаемых коммерческих предложений был выбран испытательный стенд для исследования гибридных автомобилей немецкой фирмы «Heinzinger». На аналоге данного стенда началась разработка собственного испытательного стенда.
В конструкторской части проекта произведен расчет сечения жил кабеля от стенда до шины МШ2, по расчетам выбран кабель ВБШвнг 3х120 мм2. Установлен на кабельной линии автоматический выключатель ВА55 -41 на номинальный ток 1000А. Для тока 500A выбран кабель ПвПуг 3х185 мм2 и для тока 1000А выбран кабель ПвПуг 3х400 мм2. Сделан расчет освещения, в помещении высотой 5 м выбрана люминесцентная лампа типа L 58W/765 G13 фирмы OSRAM с диаметром трубки 26 мм, длинной 1500мм. Световой поток данной лампы 4000лм. Выбран провод для питания данных ламп марки ВВГнг.
В технологической части рассчитана электрическая нагрузка цеха с учетом дополнительной нагрузки и проверена пригодность трансформатора на выдержку дополнительной нагрузки. По расчетам замену трансформатора ТНЗ-2500-10/0,4 кВ делать не нужно. Сделан расчет токов КЗ и проверены электрические аппараты на пригодность. Замену автоматического выключателя Э40В/4000А и ТТ 5000/5 делать не нужно, а секционный выключатель Э25В/2500А надо менять на Э40В/4000А.
В качестве спецвопроса рассматривается применение рекуперации электрической энергии. Она применяется при торможении в автомобиле, для зарядки аккумуляторов, с питанием от них в дальнейшем бортовой электроники. Это позволяет добиться экономии топлива и повысить динамические характеристики. Современные преобразователи частоты позволяют значительно сократить энергопотребление оборудования и оптимизировать различные технологические процессы, что в свою очередь ведет к экономии сырья и других ресурсов.