41-60

Реостатное торможение (реостатный тормоз) — вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, поглощается на самом подвижном составе в тормозных резисторах.

В режиме реостатного торможения тяговые электродвигатели, как правило, отключаются от контактной сети, а их обмотки возбуждения реверсируются и подключаются к независимому источнику. Обмотки якорей в свою очередь замыкаются на тормозные резисторы. Основное преимущество данного вида торможения перед рекуперативным, заключается в его независимости от напряжения контактной сети, так как потребитель электрической энергии размещён на самом подвижном составе. Благодаря этому реостатное торможение можно применять не только на электровозах и электропоездах, но и на любом другом подвижном составе с тяговыми электродвигателями, например на тепловозах. Также реостатное торможение возможно применять в достаточно большом диапазоне скоростей, из-за чего им оборудованы многие скоростные (например российский ЭР200) и высокоскоростные поезда, в том числе электропоезда TGV и ICE. Основной же недостаток реостатного тормоза — дополнительный вес от оборудования (возбудитель, тормозные реостаты) и некоторое усложнение конструкции. Также нужен возбудитель и тормозной переключатель, а вместо тормозных реостатов нужны добавочные резисторы, что с точки зрения сложности конструкции почти одно и то же, при том, что отсутствует экономия в электроэнергии.

56. Система зарядки тяговых аккумуляторов электромобилей и подзаряжаемых гибридов

Прежде всего, зарядки лучше разделить по уровням мощности, в США их называют Level 1, 2, 3.

Уровень 1 (Level 1) — это самая медленная зарядка переменным током до 16А. Для США 16А обременены 120 Вольтами и максимум на что можно рассчитывать — это 1.92 кВт пиковой мощности. Для среднего электромобиля это значит, что придётся ждать около 12 часов до полной зарядки. С такой скоростью любой автомобиль можно заряжать без специальной инфраструктуры, просто воткнув адаптер в розетку.

Внутри типичного зарядного устройства находятся средства защиты и регулировки тока, которые замыкают цепь, только когда разъем воткнут в гнездо зарядки автомобиля. Чаще всего в комплектации есть такое зарядное устройство, максимум на 3.3 кВт — больше многие автомобили в базе не проглотят.

Порты Nissan Leaf. Слева CHAdeMO (Level 3) до 50 кВт. Справа — стандартный для США SAE J1772

(Level 1/2).

Уровень 2 (Level 2) зарядки уже повеселее, до 7 кВт пиковой мощности (240 Вольт, 30А).

Зарядки первого и второго уровня используют переменный ток. В автомобиле, соответственно, располагается зарядное устройство, которое выпрямляет ток и подзаряжает аккумуляторы.

Если заряжается машина, которая способна переварить 6-7 кВт, то для стандартной ёмкости в 22-24 кВтч получаем уже время около 4 часов. Или меньше 2 часов для среднедневного пробега. Уже намного веселее. Тем не менее, не все автомобили способны переварить такую мощность, любое повышение влечёт удорожание бортового зарядного устройства. Плюс часть публичных зарядок будут установлены не очень удачно, так что лучшее на что можно рассчитывать — это то, что одна маломощная зарядка может перекрыть потребности 1-2 автомобилей, у которых нету доступа к другой инфраструктуре (например, домашней зарядки). То есть, для того чтобы такими зарядками удовлетворить потребности владельцев электромобилей, нужно, чтобы их стояло примерно столько же, сколько и самих электромобилей и плагин-гибридов (по крайней мере порядок цифр должен быть таким же). К тому же они должны стоять в местах, где человек оставляет машину на несколько часов, а не на 15 минут.

И, наконец, зарядка третьего уровня, самая мощная, быстрая зарядка. 300-600 Вольт, 100 и более ампер. На деле же обычно речь идёт о 50 кВт-зарядках. Они способны зарядить автомобильную батарею от 0 до 80% за 30 минут. Дальнейшая зарядка на них либо вообще невозможна, либо идёт со значительно меньшей мощностью, как у зарядки 1-2 уровня, чтобы не повредить аккумулятор.

вой, несовместимый ни с чем разъем, так что использование публичных зарядок, отличных от суперзарядок компании, возможно только с использованием адаптера. Правда несколько адаптеров идёт в комплекте с машиной, но лишних движений уже не избежать. У европейских машин используется стандартный в Европе разъем Mennekes, который совместим с Mode 1, 2, 3 зарядками. Собственные суперзарядки Tesla рассчитаны на мощность до 150 кВт, но пока настроены на мощность в 135 кВт.

57. Преобразователи напряжения в гибридных автомобилях и электромобилях

Инвертор — устройство для преобразования постоянного тока в переменный[1] с изменением величины частоты и/илинапряжения. Обычно представляет собой генератор периодического напряжения, по форме приближённого к синусоиде, или дискретного сигнала.

Инверторы напряжения могут применяться в виде отдельного устройства или входить в состав источников и систем бесперебойного питания аппаратуры электрической энергией переменного тока

Преобразователь постоянного тока обеспечивает зарядку дополнительной двенадцативольтовой аккумуляторной батареи, которая используется для питания различных потребителей электроэнергии (электроусилитель рулевого управления, электрический отопитель салона, кондиционер, система освещения,стеклоочистители, аудиосистема и др.)

Работа инвертора напряжения основана на переключении источника постоянного напряжения с целью периодического изменения полярности напряжения на зажимах нагрузки. Частота переключения «задается» сигналами управления, формируемыми управляющей схемой (контроллером). Контроллер также может решать дополнительные задачи:

1.регулирование напряжения;

2.синхронизация частоты переключения ключей;

3.защитой их от перегрузок; и др.

58.Корректоры коэффициента мощности в зарядных устройствах.

В последние десятилетия количество электроники, используемой в домашних условиях, в офисах и на производстве, резко увеличилось, и в большинстве устройств применяются импульсные источники питания. Такие источники генерируют гармонические и нелинейные искажения тока, которые

отрицательно влияют на проводку электросети и электроприборы, подключенные к ней. Это влияние выражается не только в разного рода помехах, сказывающихся на работе чувствительных устройств, но и в перегреве нейтральной линии. При протекании в нагрузках токов со значительными гармоническими составляющими, не совпадающими по фазе с напряжением, ток в нейтральном проводе (который при симметричной нагрузке, практически, равен нулю) может увеличится до критического значения.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Европейская организация по стандартизации в электротехнике (CENELEC) приняли стандарты IEC555 и EN60555, устанавливающие ограничения на содержание гармоник во входном токе вторичных источников электропитания, электронных нагрузках люминесцентных ламп, драйверах двигателей постоянного тока и аналогичных приборах.

Один из эффективных способов решения этой задачи - применение корректоров коэффициента мощности PFC (Power Factor Correction). На практике это означает, что во входную цепь практически любого электронного устройства с импульсными преобразователями необходимо включать специальную PFC-схему, обеспечивающую снижение или полное подавление гармоник тока.

Коррекция коэффициента мощности

Типичный импульсный источник питания состоит из сетевого выпрямителя, сглаживающего конденсатора и преобразователя напряжения. Такой источник потребляет мощность только в те моменты, когда напряжение, подаваемое с выпрямителя на сглаживающий конденсатор, выше напряжения на нем (конденсаторе), что происходит в течение примерно четверти периода. В остальное время источник не потребляет мощности из сети, так как нагрузка питается от конденсатора. Это приводит к тому, что мощность отбирается нагрузкой только на пике напряжения, потребляемый ток имеет форму короткого импульса и содержит набор гармонических составляющих (см. рис. 1).

Вторичный источник питания, имеющий коррекцию коэффициента мощности, потребляет ток с малыми гармоническими искажениями, равномернее отбирает мощность от сети, имеет коэффициент амплитуды (отношение амплитудного значения тока к его среднеквадратичному значению) ниже, чем у некорректированного источника. Коррекция коэффициента мощности снижает среднеквадратическое значение потребляемого тока, что позволяет подключать к одному выводу электросети больше разных устройств, не создавая в ней перегрузок по току (см. рис. 2).

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (Power Factor PF) - параметр, характеризующий искажения, создаваемые нагрузкой (в нашем случае - источником вторичного электропитания) в сети переменного тока. Существует два вида искажений - гармонические и нелинейные. Гармонические искажения вызываются нагрузкой реактивного характера и представляют собой сдвиг фаз между током и напряжением. Нелинейные искажения вносятся в сеть «нелинейными» нагрузками. Эти искажения выражаются в отклонении формы волны тока или напряжения от синусоиды. В случае гармонических искажений коэффициентом мощности считается косинус разности фаз между током и напряжением или отношение активной мощности к полной мощности, потребляемой из сети. Для нелинейных

искажений коэффициент мощности равен доле мощности первой гармонической составляющей тока в общей мощности, потребляемой устройством. Его можно считать показателем того, насколько равномерно устройство потребляет мощность от электросети.

В общем случае коэффициент мощности - это произведение косинуса угла разности фаз между напряжением и током на косинус угла между вектором основной гармоники и вектором полного тока.

59. Электропривод вспомогательного оборудования автомобиля

К приборам вспомогательного электрооборудования автомобиля относятся стеклоочистители, отопители, приводы подъема стекол, кондиционеры, коммутационная аппаратура и др. Работоспособность многих этих приборов зависит от приводных электродвигателей, которые должны проверяться при ТО-1 и ТО-2.

При «заедании» вала якоря в подшипниках частота вращения якоря уменьшается, а сила тока в цепи электродвигателя возрастает до значения, достаточного для срабатывания предохранителя. Исправность предохранителя и различного рода переключателей можно проверить замыканием выводных зажимов проводником. Если цепь

тока при этом восстанавливается, то предохранитель или коммутирующий элемент неисправен. Короткое замыкание в цепи плавкого предохранителя вызывает его перегорание. Термобиметаллический же предохранитель в случае замыкания периодически размыкает и замыкает цепь, что сопровождается либо миганием ламп, либо характерными щелчками. Отыскивая неисправность в проводке с помощью контрольной лампы (вольтметра), нужно двигаться от потребителя к источнику тока (аккумуляторной батарее).

60. Мультиплексная система проводки

Вместе с растущим числом всевозможных датчиков, электромоторов и регуляторов на автомобиле продолжает удлиняться и сеть проводов. Так, если в 1960 г. электросеть легкового автомобиля составляла - 200 м, то в настоящее время она увеличилась на порядок, а ее общая масса достигла 50 кг. Кроме того, она содержит 2000 контактных разъемов, разветвлений, предохранителей и т. п. Считается, что их число каждые 10 лет удваивается. Что порождает множество проблем, связанных со стоимостью, габаритными размерами, массой, гибкостью, проектированием, производством, монтажом, надежностью и поиском неисправностей в бортовых системах

электрооборудования. Поэтому многие специалисты считают, что нужны совершенно новые принципы организации этих систем. И один из предлагаемых ими путей — мультиплексирование, при котором теоретически один единственный канал (шина) способен заменить несколько десятков проводов.

В мультиплексной системе все потребители электроэнергии с одной стороны подсоединены к линии электропитания, которая начинается от аккумуляторной батареи, а с другой — к информационной линии, соединяющей их с управляющим устройством. Находящиеся в непосредственной близости от потребителя программируемые электронные компоненты отфильтровывают предназначенные для них данные из информационной линии и подключают (или отключают) его к (от) источнику питания. То есть в данном случае для реализации каждой отдельной функции органа управления (стеклоподъемник, система замков дверей с центральным управлением, противоугонное сигнальное устройство и т. п.) в исполнительном элементе собственная линия не нужна.

Для того чтобы исполнительные блоки, т. е. потребители и блок управления, могли обмениваться информацией между собой, необходимо выполнить несколько условий. В частности, нужно, чтобы: канал передачи информации обеспечивал высокую скорость передачи данных информация передавалась посредством физических величии (напряжение, сила тока, освещенность и т. д.) передача данных была регулируемой (кодирование, скорость передачи, аналогово-цифровое преобразование, разбивка и т. д.), т. е. выполнялась по так называемому протоколу.

Комплексный подход к мультиплексированию привел разработчиков к использованию шины с распределенной обработкой сигналов и схемой обнаружения конфликтных ситуаций, позволяя добавлять новые и новые модули, не перегружая систему в целом. (Это "сродни" архитектуре персонального компьютера, где по мере изменения характера решаемых задач можно установить дополнительные платы, не разрушая основу компьютера.)

Понятно, что инициаторами нового направления стали производители дорогих автомобилей — фирмы "МерседесБенц", "Вольво" и др. Например, в 1990 г. на рынке появился "Мерседес-Бенц 500Е", контроллер двигателя которого общался с датчиками через цифровую шину. Всего год спустя, довольные результатом, конструкторы развили идею в автомобилях 8-класса с кузовом W140, где единственная цифровая шина связала между собой системы зажигания, впрыскивания топлива, АБС, ПБС, самодиагностирования, круиз-контроля, климат-контроля, кондиционер, клапаны управления циркуляцией воздуха, а также С -плейер, сотовый телефон и систему "Лингватроник" распознавания голосовых команд. Здесь, кроме того, впервые была применена технология 2B, использующая не электрические, а световые сигналы.

61. Диагностическое оборудование и приборы