Рассматриваются транспортные средства, энергетические установки которых питаются от источников различной энергии. Изложены вопросы теории по возможным комбинациям установок, преимущества и недостатки различных вариантов их исполнения.
Книга предназначена для студентов магистерского цикла обучения по направлению подготовки «Энергетика и электротехника» в качестве учебника по дисциплине «Гибридные транспортные средства», а также может быть рекомендована аспирантам и научным работникам для систематизации знаний в области разработки приводов на транспорте.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ........................................................................................................... 7
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГИБРИДНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК НА ТРАНСПОРТЕ .......................................................................... 9
1.1. История развития наземных транспортных средств с несколькими
источниками энергии для движения ................................................................ 9
1.2. Назначение, область применения и классификация транспортных
средств с гибридными энергоустановками .................................................... 19
1.3. Особенности условий работы и требования, предъявляемые
к различным видам энергоустановок ............................................................. 25
1.4. Структурные схемы силовых цепей тяговых передач
и энергоустановок ............................................................................................ 26
1.5. Математические модели механической части тяговых приводов
с гибридной энергоустановкой ....................................................................... 32
2. ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ ГИБРИДНЫХ УСТАНОВОК ................................... 41
2.1. Транспортные тепловые двигатели ............................................................... 41
2.1.1. Термодинамические циклы поршневых тепловых двигателей .............. 41
2.1.2. Рабочий процесс и характеристики дизелей ............................................ 46
2.1.3. Рабочий процесс и характеристики газотурбинных установок ............. 54
2.2. Принцип работы и характеристики гальванических и топливных
элементов .......................................................................................................... 65
2.2.1. Гальванические элементы ......................................................................... 65
2.2.2. Топливные элементы ................................................................................. 73
2.2.3. Суперконденсатор как источник электрической энергии ...................... 76
2.3. Маховик как источник энергии для движения .............................................. 83
2.4. Комбинированные источники энергии .......................................................... 86
2.4.1. Комбинированные источники энергии на тяговых аккумуляторах ...... 86
2.4.2. Комбинированные источники энергии на тяговых аккумуляторах
и топливных элементах ............................................................................. 88
2.4.3. Комбинированные источники энергии на тяговых аккумуляторах
и накопителе энергии ................................................................................ 90
2.4.4. Комбинированные источники энергии на базе теплового
и электрического двигателей и накопителя энергии .............................. 91
3. РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
С ГИБРИДНЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ .......................... 93
3.1. Сопротивление движению транспортных средств ....................................... 93
3.2. Сопротивление движению подвижного состава рельсового
транспорта......................................................................................................... 94
3.3. Сопротивление движению подвижного состава безрельсового
транспорта......................................................................................................... 98
3.4. Уравнение движения транспортного средства ............................................ 103
3.5. Расход энергии на движение транспортных средств с обычными
энергоустановками ......................................................................................... 112
3.6. Расход энергии на движение транспортных средств с гибридными
энергоустановками ......................................................................................... 116
3.7. Топливная экономичность автомобиля с традиционной и гибридной
энергоустановками ......................................................................................... 117
4. СХЕМЫ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРИВОДОВ С ГИБРИДНОЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ ................................................................ 133
4.1. Установка с последовательным соединением источников энергии .......... 134
4.2. Установка с параллельным, комбинированным и раздельным
соединением источников энергии ................................................................ 136
5. СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ПРИВОДОВ С ГИБРИДНОЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ ................................................................ 143
5.1. Определение параметров элементов электрической части
транспортных средств с гибридной энергоустановкой .............................. 145
5.2. Определение параметров элементов механической части
транспортных средств с гибридной энергоустановкой .............................. 157
6. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ
СРЕДСТВ С ГИБРИДНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ ................ 177
6.1. Системы управления транспортных средств с гибридной
энергоустановкой на постоянном токе ......................................................... 178
6.2. Системы управления транспортных средств с гибридной
энергоустановкой на переменном токе ........................................................ 201
6.3. Защита оборудования подвижного состава с гибридной
энергоустановкой ........................................................................................... 204
6.3.1. Защита электрического оборудования ................................................... 204
6.3.2. Защита механического оборудования .................................................... 213
7. ЗАДАЧИ ........................................................................................................... 223
Заключение ......................................................................................................... 245
Библиографический список ..............................................................................,. 247
Приложение ......................................................................................................... 249