Тяговый электропривод самосвала предназначен:
— для создания регулируемых тяговых усилий на ведущих колесах самосвала 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 самосвалом 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 по следующим рассеянием в окружающей среде.
Форсированное электрическое торможение осуществляется для повышения эффективности торможения при скоростях движения самосвала 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.
Рис 3.4. Системы электропривода переменного тока с редукторами мотор-колес: 1 — блок динамического замедления — рассеивает энергию динамического замедления; 2 — блок управления переменного тока — управляет нагрузкой на двигатель и потоком мощности; 3 — электромотор-колесо — обеспечивает тяговое усилие; 4 — генератор переменного тока — генерирует электрическую мощность
Рис. География применения систем электроприводов переменного тока
Первые комплекты тягового электропривода для карьерных автосамосвалов «БелАЗ» были разработаны в 1976 г. При этом тяговый электропривод включал в себя тяговый генератор постоянного тока ГПА-600 (мощностью 630 кВт, частотой вращения 1500 об/мин), два тяговых электродвигателя ДК-717 мощностью 300 кВт каждый (в тяговом режиме они подключены параллельно к зажимам тягового генератора). Для возбуждения тягового генератора использовался генератор постоянного тока небольшой мощности независимого возбуждения. Система автоматического регулирования его возбуждения базировалась на использовании магнитного усилителя и электромагнитных датчиков постоянного тока. В силовой цепи использовались электропневматические контакторы.
На базе тягового электропривода автосамосвала грузоподъемностью 75 т в последующем был создан автосамосвал «БелАЗ» грузоподъемностью 110 т. При этом для обеспечения эффективного электрического торможения при движении автосамосвала с грузом вниз были разработаны специальные блоки вентилируемых тормозных резисторов УВТР 2×600.
Электропривод содержит следующие основные компоненты:
— тяговый синхронный генератор переменного тока, приводимый во вращение двигателем. 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 (САУ), в которую входят две подсистемы: система программного управления (СПУ) и система автоматического регулирования (САР). Регуляторы возбуждения генератора и электродвигателей также относятся к подсистемам САУ.
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 самосвала 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.