电动车轮毂电机及其电传动系统简析文档格式.docx
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1.系统分析
整个车的动力来源为燃油发动机,主要有美国的卡特发动机、康明斯发动机等几种型号。
我们以170D车为例,其装配的传动控制系统均为美国GE公司的配套装置,有关发动机、发电机、电动轮,整流控制柜等的布置示意图如下:
系统硬件布置示意图
1----发动机2----发电机3----整流及控制柜
4----电阻制动柜5----电动轮6----风机
由示意图可见,发动机---同步发电机机组安装在司机室下方,维修时可整体由卡车前方出入,电动轮分别安装在翻斗下方左右两侧,司机室的后面是电气控制柜。
实际上,在翻斗下方的中部还安装有液压系统,液压泵在中间,其两侧为油箱,液压系统主要是控制翻斗箱的起落,在此不予赘述。
卡车制停时,司机可通过脚踏板控制刹车盘,其安装在电动轮换向器端(结构示意图见后),同时也可借助电阻制动协助卡车制停。
卡车的快慢是司机通过脚踏板控制发动机油门,调节发动机转速,进而调节发电机电压,最终调节电动轮转速(原理见后),进而间接控制车速。
2.传动系统原理图
原理示意图如下:
其中:
ALF------------同步发电机RD--------不控整流桥
AFSE----------可控整流桥MFSE-----可控整流桥
M1、M2------电动轮电机BM---------风机电机
RG1、RG2---制动电阻REV--------方向开关
由上图可知,两个直流电动机为串联联接,这与进口8K车牵引电机、上海地铁1号线地铁207KW牵引电机的使用有
些相似之处,属于西欧80年代末期的先进技术。
其优点是:
相对两台电机并联说,无论轮胎外径有偏差,还是两台电机特性有差别,均可得以补偿,使得两台电机的力矩接近,从而充分发挥牵引粘着力。
当然,其缺点是易于发生空转,这需要通过灵敏的电子防空转进行检测预防。
两个电动轮均为他励运转。
发电机主绕组经过不控整流桥RD为电动轮主回路提供电源。
谐波绕组T13-T14经过单相可控整流桥AFSE整流后为自身励磁。
谐波绕组T15-T16经过单相可控整桥MFSE整流后为电动轮他励绕组供电。
卡车的前进后退,是通过操作开关REV,改变电动轮两端电压方向,进而改变电动轮转向,最终达到控制卡车方向。
风机BM是在电阻制动工况下借助电阻箱的电压降运转,以冷却制动电阻,控制设计上与机车一样,也有延时继电器。
两个可控整流桥的控制信号来自电动轮转速、回路电流、过载信号等等,主要是一方面实现安全保护,另一方面实现电动轮恒功运行。
三、同步发电机
为170D车配套的发电机型号为GTA22,该电机是5GT系列(有5GTA15、5GTA18、5GTA24等等)电机中与众不同的一种发电机,其独特之处是采用3次谐波励磁。
1、有关技术参数如下:
额定电压1000V
最高电压1200V
额定转速1875rpm
最高转速2520rpm
相数m=3
极数2p=8
主绕组联接形式Y形
额定励磁电流85A
谐波绕组T13-T14电压165~175V
谐波绕组T15-T16电压238~250V
整机质量3000kg
2、结构参数槽数Z=72
主绕组节距y=1~9
谐波绕组节距y=1~3
主绕组每相并联支路数a=8
谐波绕组每相并联支路数a=1
3、结构简介
该电机转子磁极为T尾固定装配,该电机定子里有三套绕组,主绕组和两套辅助绕组。
主绕组为双层迭绕组,辅助绕组采用3次谐波绕组,绕组为单层绕组。
每组谐波绕组由32根槽导体串联而成,槽导体采用罗贝尔线棒绕成(即换位线圈),这主要是用以解决高频电流产生的集肤效应,通过槽内导线换位使导线中的环流得以削弱,减少损耗。
采用谐波绕组的好处是:
省掉一台励磁机,可节省空间,降低制造成本,同时减少了维修量;
其次,就整流方式提供直流电源而言,相对的直流脉动量很小;
另外,利用可控整流桥可方便的实现各种控制需求。
四、电动轮牵引电机
GE776电动轮产品系列中共有120多种型号规格,其代号格式举例说明如下:
5GE776-E-2A
设计序号(如2、2A、2B、3、3A等)
型号(如A、B、C、AS、BS、CS等)
产品种类(如5GE776、5GE787、5GE788等)
目前,在我们大修的主要为5GE776KS1A。
电动轮有串励和他励两种,170D车使用他励型电动轮电机。
1、主要技术参数如下:
额定电压500V
最高电压1000V
牵引工况转子最大电流1000A
制动工况转子最大电流1320A
极数4
每排电刷数量3
电刷型号GE公司T900型
电机质量7000kg
典型工况参数:
电压
电流
转速
励磁电流
350V
900A
694rpm
230A
800V
394A
2750rpm
60A
2、结构介绍
1-----齿轮罩2------转子3------太阳轮4-----行星大齿轮
5-----轴承6------行星小齿轮7------车盘8-----螺钉
9――轴承10――轮毂轴承11――磁极装配12――制动盘
13――机座14――轮毂15――轮胎16――扭力管
如上边示意图所示,电动轮转子为双轴伸,左端套有太阳轮,右端套有制动盘,其联接方式均为花键联接。
电动轮的转子通过太阳轮啮合行星大齿轮,行星大齿轮与行星小齿轮为同轴装配,行星小齿轮啮合扭力管(为内齿齿轮),扭力管与轮毂为螺钉联接,这样,轮毂就带动轮胎转动,轮毂通过轮毂轴承装配在机座外周,机座通过螺钉8与车盘7联接。
由图可见,电动轮机座固定到翻斗箱下部的车盘上后,呈悬臂梁结构。
从大修情况看,轮毂轴承不同程度有磨损现象,一般直径方向尺寸磨损在0.2~0.6不等,通过涂镀或焊修进行修复。
而大修故障中,故障较多的是转轴太阳轮端花键位置尺寸变小,往往是换轴。
此外,换向器尺寸磨损超限度、电枢线圈烧损较多,行星齿轮更换也不少。
五、结束语
170D电动轮自卸卡车就是一台功能较完整的内燃机电传动系统,这种系统功能移植在卡车上很值得我们学习,目前国内湘潭电机厂已开始这种卡车的部分国产化生产,我厂在776电动轮转子、主极线圈制造等方面已经实现国产化,完全可以与进口产品互换。
参考文献:
[1]2.MOTORIZEDWHEELDRIVESYSTEMS(GE公司)
[2]连级三,《电力牵引控制系统》
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- 电动车 轮毂 电机 及其 传动系统