ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ И ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН

Аннотация. В работе рассмотрен вопрос использования емкостных накопителей энергии в системе энергоснабжения транспортных и транспортнотехнологических машин с целью повышения их надежности при осуществлении транспортного процесса в условиях отрицательных температур.

Ключевые слова: аккумуляторная батарея, молекулярный накопитель, условия эксплуатации, стартерный ток, энергия пуска.

Свинцово-кислотные аккумуляторы являются основой систем

электростартерного пуска двигателей современных транспортных и транспортно-технологических машин. Преимуществом свинцово-кислотных аккумуляторных батарей (АБ) является высокая удельная энергоемкость, компактность, простота обслуживания, невысокая стоимость и высокая надежность, достигнутые за более чем 100-летнюю историю производства. Однако есть и недостатки, которые не удалось преодолеть, одна из них это зависимость характеристик АБ от температуры. При снижении температуры увеличивается внутреннее сопротивление Ro батареи, и процесс заряда сопровождается уменьшением зарядного тока. При температуре ниже - 10°С процесс заряда ухудшается на столько, что разряженная на 50% АБ может зарядиться только до 70% [1].

Исследования АБ на прием заряда при отрицательных температурах показывают, что при прочих равных условиях для заряда АБ на одинаковую величину при температуре ниже - 15°С, потребуется в 10 раз больше времени, чем при температуре 0°С. А эксплуатация АБ при условиях низких температур и коротких поездок (5-20 км) приводит к отрицательному зарядному балансу. Батарея испытывает недозаряд, влекущий за собой дальнейший не запуск двигателя, и сокращение срока службы батареи [2, 3].

В результате литературного обзора и измерений стартерного тока легкового в момент пуска двигателя были получены различные значения стартерных токов от 200 А при 0 °С, до 440 А при - 30 °С. [2,3,4,5]. На основании полученных данных были рассчитаны энергии пуска двигателя при различных температурах. Расчет энергии пуска производился по формуле![6].

где ир - напряжение разряда, 1Р - сила тока разряда, t - время разряда. Значения энергий пуска, в диапазоне температур от +5°С до -30°С составили от 2 до 12 кДж (изменяется в 6 раз), при понижении температуры энергия пуска возрастает по закону близкому к экспоненциальному.

В настоящее время для снижения энергии пуска при отрицательных температурах многие исследователи предлагают использование емкостные накопителей энергии [7], что позволяет снизить пиковые нагрузки на аккумуляторную батарею и уменьшить ее разряд.

К преимуществам данных источников энергии можно отнести такие факторы как: возможность мгновенной отдачи энергии, быстрая зарядка, малый вес, большой ресурс по циклам разряда-заряда, без заметного ухудшения параметров, возможность эксплуатации в широком интервале температур (от 60°С до +125°С) [8].

В работе были проведены испытания по разряду накопителей совместно с аккумуляторной батареей в лабораторных условиях на нагрузочном стенде, который позволил сымитировать условия пуска двигателя. Полученные результаты, проиллюстрированные на рисунке I. В течении 5 секунд разряда нагрузочным резистором величины токов доходили до значений Imax=280 А, из которых на емкостной накопитель приходилось 1итах=190 А. Суммарная энергия, отданная емкостным накопителем и аккумулятором, составила порядка 7,6 кДж, из которых на долю емкостного накопителя пришлось 6,6 кДж. Таким образом, удалось на 85%.снизить энергонагруженность аккумулятора в условиях эквивалентных пуску ДВС

Графики напряжения и токов при испытания

Рисунок 1 - Графики напряжения и токов при испытаниях I(t) - сила разрядного тока, IH(t) - сила разрядного тока емкостного накопителя, U(t) - напряжение, Imax - максимальная сила тока разряда, 1ишах - максимальная сила тока разряда емкостного накопителя

Проведенные исследования показали, что применение в системе энергоснабжения емкостных накопителей совместно с аккумуляторной батареей позволяет уменьшить пиковые нагрузки на батарею до 85%, особенно в начале проворачивания коленчатого вала. Снижение разряд батареи при запуске позволяет сохранить положительный зарядный баланс даже при эксплуатации автомобиля в условиях отрицательных температур. Что особенно актуально в холодный период при эксплуатации автомобиля в режиме коротких поездок.

Список литературы

  • 1. Акимов С.В., Чижков Ю.П. Электрооборудование автомобилей. Учебник для ВУЗов. - М.: ЗАО «КЖИ За рулем», 2004 - 384с.: ил.
  • 2 Евдокимов Е.В. Система электрического пуска двигателя вездехода с молекулярным накопителем энергии: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03 Количество страниц: 148 с. ил. Благовещенск, 2009
  • 3 Макарихин А. В. Разработка методики расчета и совершенствование систем пуска автомобилей семейства ЗиЛ: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03 Количество страниц: 177 с. ил. Москва, 2006
  • 4 Поляков Н. А. Система электростартерного пуска транспортных средств с применением комбинированного источника электрической энергии: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03 Количество страниц: 170 с. ил.
  • 5 Кошкин В.В. Надежность и эффективность электростартерного пуска двигателей внутреннего сгорания при использовании суперконденсатора: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.01/ Моек. гос. анроинженер. Ун-т им. В.П. Горячкина Количество страниц: 17 с. Москва, 2004
  • 6 Ютт В. Е. Электрооборудование автомобилей: Учеб, для студентов. - 3- е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 2000. 320 с.
  • 7 Лебедев С. А. Комбинированный источник тока для систем электростартерного пуска двигателей военной автомобильной техники [Текст]: монография / С.А.Лебедев./ - Рязань: РВАИ,2010 - 235с.
  • 8. Кузнецов В., Панькина О., Мачковская Н., Шувалов Е., Востриков И. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производств // Журнал Компоненты и технологии №6, 2005. С. 12-16.

Горбунов Алексей Анатольевич, старший преподаватель кафедры автомобилей и технологических машин Пермского национального исследовательского политехнического университета, г. Пермь, РФ

Бургонутдинов Альберт Масугутович, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог и мостов Пермского национального исследовательского политехнического университета , г. Пермь, РФ

УДК 517.968

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >