×
20.02.2015
216.013.2732

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к области автоматических систем регулирования температуры теплоносителей в системах охлаждения энергетических установок транспортных средств. Способ осуществляется путем анализа температуры энергетической установки и механических характеристик электропривода вентилятора, при этом в блок математической модели подаются сигналы обратной связи по температуре энергетической установки и сигналы задания на температуру, на основании которых формируются задания на частоту вращения вала вентилятора, которые поступают на блок выбора режима, при этом он рассчитывает необходимое значение напряжения и частоты тока, подаваемого на обмотку статора асинхронного двигателя посредством преобразователя частоты для обеспечения минимальной мощности потерь и максимального КПД. В устройстве, содержащем источник электроэнергии переменного тока, блок математической модели, блок выбора режима, вентилятор охлаждения, датчик температуры энергетической установки, согласно изобретению к источнику электроэнергии подключен полупроводниковый преобразователь частоты, питающий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, вал которого соединен с валом вентилятора охлаждения. Изобретение обеспечивает расширение диапазона частоты вращения вала вентилятора охлаждения и увеличение области регулируемой температуры, а также улучшение массогабаритных и эксплуатационных показателей регулятора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к области автоматических систем регулирования температуры теплоносителей (высоконагретой детали, воды, масла, надувочного воздуха и др. систем тепловых двигателей, обмоток электрических машин, трансформаторов, элементов полупроводниковых преобразователей и др.) в системах охлаждения энергетических установок транспортных средств (локомотивов, автомобилей, тракторов и др.).

Известны системы автоматического регулирования температуры энергетических установок транспортных средств, содержащие источник электроэнергии, к которому подключены статорные обмотки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, соединенным с валом вентилятора переменной подачи (с поворотными лопастями) [1-3].

Недостатком таких технических решений является применение механизма поворота лопастей, что усложняет процесс регулирования температуры энергетической установки.

Кроме того, при таком способе изменения подачи вентилятора асинхронный двигатель имеет частоту вращения, пропорциональную частоте питающего напряжения, которая может быть постоянной или изменяться в малом диапазоне, что обуславливает при малых тепловых нагрузках системы охлаждения энергетической установки работу вентилятора охлаждения с малыми углами поворота лопастей и низким кпд вентилятора и электрического привода.

Известна система регулирования температуры энергетической установки транспортного средства [4], содержащая источник электроэнергии переменного тока, управляющий орган, два асинхронных двигателя с фазными роторами и вентилятор охлаждения. Мощность каждого двигателя равна половине мощности вентилятора. Статорные обмотки двигателей подключены к источнику электроэнергии, роторные обмотки соединены последовательно посредством резисторов, а валы соединены с валом вентилятора охлаждения; статор одного из асинхронных двигателей выполнен поворотным и соединен с механизмом поворота, подключенным к управляющему органу. При величине регулируемой температуры меньше минимального значения поворотный статор асинхронного двигателя занимает положение, при котором частота вращения вентилятора охлаждения равна нулю. При увеличении температуры выше минимальной, угол поворота статора начинает расти, электропривод развивает электромагнитный момент, начинает вращаться, увеличивается подача вентилятора охлаждения. Процесс увеличения подачи будет продолжаться до тех пор, пока не наступит равновесный тепловой режим в системе охлаждения энергетической установки. В предельном случае угол поворота статора достигает 180 эл.град.

К недостаткам данного технического решения относится узкий диапазон регулирования температуры системы охлаждения энергетической установки.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран автоматический способ регулирования температуры [5]. В прототипе при величине сигнала регулируемой температуры меньше минимально заданного значения выходные сигналы управляющего органа имеют минимальное значение. При достижении температурой максимального значения выходные сигналы управляющего органа максимальны, при этом к блоку с математической моделью (БММ) поступают сигналы обратных связей от датчиков угла поворота статора и температуры. БММ рассчитывает контуры регулирования величины угла поворота статора и температуры охлаждаемого воздуха, а блок выбора режима формирует сигналы задания на угол поворота статора и величину добавочного сопротивления в цепи ротора и по точкам пересечения механических характеристик электропривода и кривой, характеризующей зависимость момента сопротивления вентилятора охлаждения от скорости вращения вала, определяют установившийся режим регулирования температуры энергетической установки.

Этот способ регулирования температуры энергетической установки имеет недостатки. Он не обеспечивает широкого диапазона регулируемой температуры и улучшения технологических показателей способа регулирования температуры энергетической установки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение диапазона частоты вращения вала вентилятора охлаждения, а следовательно, увеличение области регулируемой температуры, а также улучшение массогабаритных и эксплуатационных показателей.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе регулирования температуры энергетической установки транспортного средства, осуществляемом путем анализа температуры энергетической установки и механических характеристик электропривода вентилятора, согласно изобретению в блок математической модели подаются сигналы обратной связи по температуре энергетической установки и сигналы задания на температуру, на основании которых сформированы задания на частоту вращения вала вентилятора, которые поступают на блок выбора режима, при этом он рассчитывает необходимое значение напряжения и частоты тока, подаваемого на обмотку статора асинхронного двигателя посредством преобразователя частоты для обеспечения минимальной мощности потерь и максимального КПД, и по механическим характеристикам электропривода вентилятора определяют установившийся режим регулирования температуры энергетической установки.

Устройство для регулирования температуры энергетической установки транспортного средства содержит источник электроэнергии переменного тока, блок математической модели, блок выбора режима, вентилятор охлаждения, датчик температуры энергетической установки, при этом к источнику электроэнергии подключен полупроводниковый преобразователь частоты, питающий асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, вал которого соединен с валом вентилятора охлаждения.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображена блок-схема системы регулирования температуры энергетической установки.

На фиг.2 представлены механические характеристики электропривода вентилятора заявляемого изобретения.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа тем, что регулятор температуры содержит один асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, статорная обмотка которого подключена к полупроводниковому преобразователю частоты, преобразующему напряжение и частоту тока по алгоритму, заложенному в управляющий орган. Вал ротора асинхронного двигателя соединен с валом вентилятора охлаждения. Частота вращения вала вентилятора охлаждения регулируется путем изменения частоты и амплитуды напряжения, подаваемого полупроводниковым преобразователем частоты на обмотку статора асинхронного двигателя. При этом осуществляется регулирование частоты вращения вала и, следовательно, расхода охлаждающего воздуха в широком диапазоне.

Блок-схема (фиг.1) содержит блок математической модели 1, подключенный к блоку выбора режима 2, который в свою очередь подключен к преобразователю частоты 3, питающему статорную обмотку асинхронного двигателя 4; вал двигателя соединен с валом вентилятора охлаждения 5. Сигнал обратной связи о температуре энергетической установки снимается с датчика температуры 7 наиболее теплонагруженного элемента энергетической установки. Входная цепь преобразователя частоты 3 подключается к трехфазному источнику электроэнергии 6.

Блок математической модели 1 на основании сигнала обратной связи i7-1 по температуре энергетической установки и сигналов задания imin и imax на температуру формирует задание на частоту вращения вала вентилятора 5, которое поступает на блок выбора режима 2. Блок выбора режима 2 рассчитывает необходимое значение напряжения и частоты тока, подаваемого на обмотку статора асинхронного двигателя 4 посредством преобразователя частоты 3 для обеспечения минимальной мощности потерь в электроприводе и, соответственно, максимального КПД, и подает сигналы задания на напряжение iu и частоту тока if на преобразователь частоты 3.

При величине сигнала регулируемой температуры i7-1 меньше минимально заданного значения imin выходной сигнал блока математической модели 1 имеет нулевое значение, выходные сигналы iu и if блока выбора режима 2 при этом также имеют нулевое значение. В результате этого амплитуда и частота напряжения обмотки статора двигателя 4 равняются нулю, следовательно, частота вращения вентилятора охлаждения 5 равна нулю.

При увеличении i6-1 и дальнейшем выполнении imax>i7-1>iminn увеличиваются выходной сигнал блока математической модели 1, выходные сигналы iu и if блока выбора режима 2, увеличиваются амплитуда и частота напряжения обмотки статора асинхронного двигателя 4, у электропривода вентилятора развивается момент, вал начинает вращаться, увеличивается подача воздуха вентилятором охлаждения. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не наступит равновесный тепловой режим в системе охлаждения энергетической установки.

При достижении температурой максимального значения (i7-1≥imax) выходной сигнал блока математической модели 1 и выходные сигналы iu и if блока выбора режима 2 максимальны. Частота вращения вала вентилятора также максимальна. При дальнейшем увеличении температуры и при невозможности увеличения частоты вращения вала вентилятора 5 происходит оповещение машиниста о превышении температуры энергетической установки максимально допустимого значения и невозможности увеличения частоты вращения вала вентилятора 5.

На фиг.2 кривая D соответствует зависимости момента (М, Нм) электропривода от скорости вращения вала (W, рад/с) в номинальном режиме работы электропривода. Кривые А-С показывают работу электропривода в искусственном режиме (амплитуда напряжения статора uA<uB<uC<uD; частота напряжения статора ротора fA<fB<fC<fD). Точки пересечения кривых А-D с кривой Е, характеризующей зависимость момента сопротивления вентилятора охлаждения от скорости вращения его вала, показывают установившиеся режимы работы регулятора.

Технический эффект изобретения заключается в расширении диапазона частоты вращения вала вентилятора охлаждения и увеличении области регулируемой температуры, а также улучшении массогабаритных и эксплуатационных показателей регулятора.

Список используемой литературы

1. Луков Н.М. Автоматическое регулирование температуры двигателей. - М.: Машиностроение, 1977.

2. А.С. 206627 (СССР). Система автоматического регулирования температуры охлаждающей среды холодильника тепловоза. Опубликовано 08.12.1967. Бюллетень 1.

3. А.С. 246165 (СССР). Устройство для автоматического регулирования температуры в системе охлаждения. Опубликовано 11.06.1969. Бюллетень №20.

4. Патент RU 2241837. Регулятор температуры энергетической установки транспортного средства / Н.М. Луков, А.С. Космодамианский, И.А. Алейников. - Опуб. 10.12.2004.

5. Регулятор температуры энергетической установки транспортного средства / Г.В. Багров, B.C. Мицкович, А.С. Космодамианский, Н.М. Луков, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, В.Г. Новиков, А.Д. Хохлов, А.А. Пугачев // Патент 2351776 РФ, МПК G01N 19/02, заявка №2007129545/06 от 01.08.2007; опубл. 10.04.2009; бюл.10 (прототип).


СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 36.
27.03.2013
№216.012.307a

Способ возделывания озимых крестоцветных культур на семена

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе проводят операции рыхления, культивацию, посев, прикатывание, уход за посевами и уборку на семена. Для дополнительного выхода биомассы с единицы площади посевов проводят осеннее скашивание на зеленый корм, сохраняют посевы до весны,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477948
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.09.2013
№216.012.6840

Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры тепловой машины с механическим приводом вентилятора

Изобретение относится к автоматическим системам регулирования транспортных средств. Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры тепловой машины с механическим приводом вентилятора содержит термореле с датчиком температуры тепловой машины, подключенное к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492335
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.76e8

Стенд для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей. Стенд содержит дизель-генераторную установку, регулируемую дистанционно от контроллера машиниста и соединенную через...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496100
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.12.2013
№216.012.8db6

Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры тепловой машины с электрическим приводом вентилятора

Изобретение относится к автоматическому комбинированному микропроцессорному регулятору температуры тепловой машины с электрическим приводом вентилятора. Регулятор содержит датчик температуры тепловой машины, датчик мощности тепловой машины и датчик температуры охлаждающего воздуха, вентилятор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501961
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.12.2013
№216.012.8e50

Автоматическая комбинированная микропроцессорная система регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства

Изобретение относится к автоматической комбинированной микропроцессорной системе регулирования давления в пневматической системе тягового транспортного средства. Автоматическая комбинированная система содержит компрессор, датчик расхода воздуха из пневматической системы, датчик температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502115
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.9147

Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к автоматическим системам регулирования частоты вращения валов тепловых машин с двигателями внутреннего сгорания. Технический результат заключается в высоких показателях качества системы регулирования при всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502884
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.01.2014
№216.012.93e8

Автоматический комбинированный микропроцессорный регулятор температуры тепловой машины с электрическим приводом вентилятора

Изобретение относится к области управления тормозными системами железнодорожных транспортных средств. Система регулирования давления содержит асинхронный двигатель полюсопереключаемый четырехскоростной с короткозамкнутым ротором, с полюсопереключаемой статорной обмоткой, содержащей 24...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503558
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.01.2014
№216.012.9504

Поршень двигателя внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Поршень (1) двигателя внутреннего сгорания содержит полость (4) охлаждения, ограниченную днищем (5) поршня и перегородкой, (6) отделяющей полость от картера двигателя, и имеет подводящий, отводящий, а также дополнительный отводящий каналы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503842
Дата охранного документа: 10.01.2014
20.01.2014
№216.012.9843

Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины содержит тепловую машину (1) (объект регулирования) с агрегатом нагрузки, топливную аппаратуру с приводом - исполнительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504678
Дата охранного документа: 20.01.2014
27.06.2014
№216.012.d958

Головка цилиндров двс

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Головка цилиндров ДВС содержит корпус (1) с огневым днищем, в котором выполнены отверстия под клапаны, и форсунку, перемычки (5) с отверстиями (6) для их охлаждения между отверстиями под клапаны, полость охлаждения (7)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002521418
Дата охранного документа: 27.06.2014
Показаны записи 1-10 из 31.
20.09.2014
№216.012.f4b8

Портативная электрическая установка

Изобретение относится к портативным электрическим установкам, использующим тепловые двигатели для привода генераторов. Портативная электрическая установка содержит тепловой двигатель и электрический генератор, установленные в корпусе. Соединенные между собой штоком 4 с кольцевыми канавками 10...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528481
Дата охранного документа: 20.09.2014
27.09.2014
№216.012.f6fd

Фрикционный гаситель колебаний

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается устройства фрикционных гасителей колебаний, применяемых для демпфирования колебаний железнодорожного подвижного состава. Фрикционный гаситель колебаний содержит нажимной клин, опирающийся на нажимную пружину и прокладочное кольцо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529066
Дата охранного документа: 27.09.2014
27.09.2014
№216.012.f7ec

Боковая опора кузова на тележку

Боковая опора кузова на тележку содержит установленный на раме тележки корпус (1), наполненный маслом. В корпусе размещены верхняя и нижняя (3) опорные плиты. Нижняя опорная плита жестко связана с рамой тележки через корпус и изолирующую прокладку (4), а верхняя опорная плита с изолирующей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529305
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.01.2015
№216.013.1ae1

Устройство оповещения граждан на пешеходном переходе через железнодорожные пути о приближении подвижного состава

Изобретение относится к устройствам оповещения об опасности наезда подвижным составом, предназначенным для автоматической звуковой сигнализации на пешеходном переходе через железнодорожные пути. Технический результат заключается в повышении безопасности граждан на пешеходном переходе при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538309
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.02.2015
№216.013.2c7d

Способ защиты от бокового износа головки рельса и смазочная композиция для его осуществления

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Способ защиты от бокового износа головки рельса заключается в том, что на боковую поверхность головки рельса на криволинейных участках пути и зонах стрелочных переводов наносят смазочную композицию на основе органического связующего,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542857
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2ebf

Способ диагностирования состояния дроссельных перемычек путевых дроссель-трансформаторов

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и обеспечивает возможность диагностирования состояния дроссельных перемычек путевых дроссель-трансформаторов за счет выполнения дополнительных операций. Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно измеряют падение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543435
Дата охранного документа: 27.02.2015
20.03.2015
№216.013.31f7

Способ изготовления полупроводникового графена

Изобретение относится к области производства полупроводниковых материалов, используемых в наноэлектронике. Техническим результатом изобретения является достижение определенной концентрации изотопа углерода С, что обеспечит открытие запрещенной зоны в десятки мэВ. В способе изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544266
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.03.2015
№216.013.3466

Способ экспериментального определения сопротивлений обмоток трансформаторов

Изобретение относится к области энергетики, а именно к измерению параметров обмоток трансформаторов. Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что измерение параметров трехфазных двухобмоточных трансформаторов при коротком замыкании производится вначале при схеме соединения первичной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544889
Дата охранного документа: 20.03.2015
10.04.2015
№216.013.3818

Износостойкая сменная прокладка боковой рамы тележки грузового вагона

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к конструктивным элементам тележек. Износостойкая сменная прокладка устанавливается в буксовом проеме боковой рамы между опорными поверхностями буксового проема боковой рамы и подшипникового узла. Износостойкая сменная прокладка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545848
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.04.2015
№216.013.4603

Узел подвешивания тягового электродвигателя

Узел подвешивания тягового электродвигателя содержит подшипниковые опоры (1) для опирания на ось колесной пары и поводок (2), связанный концами с корпусом двигателя и рамой тележки сферическим (3) и цилиндрическим (4) сайлент-блоками. Сферический сайлент-блок смонтирован на оси (5) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549427
Дата охранного документа: 27.04.2015
+ добавить свой РИД