Динаміка електромобіля з приводом від електродвигуна постійного струму

Abstract

Визначення тягово-швидкісних властивостей електромобіля являється важливим елементом при проектуванні нових конструкцій, в тому числі при виборі нових типів електромобілів, що відповідають різним умовам експлуатації. Для вирішення даної задачі найбільш прийнятним є метод теорії електромобіля – науки про експлуатаційні властивості які характеризують спроможність ефективного використання електромобіля в певних умовах і дозволяє оцінити відповідність його конструкції цим умовам. Використання теорії електромобіля на практиці дає можливість підвищити продуктивність електромобіля і значно знизити його експлуатаційні затрати. Для цього необхідно збільшити середню швидкість руху і зменшити експлуатаційні енергетичні затрати. Тягово – швидкісні властивості визначають динамічність електромобіля – спроможність перевозити пасажирів або вантажів з максимально можливою швидкістю. Чим вища динамічність електромобіля, тим більша його продуктивність. Важливим елементом також являються методи аналізу таких характеристик електромобіля як силовий і потужностний баланс, динамічна і паливно-економічна характеристика. В роботі виконано дослідження динаміки електромобіля з приводом від електродвигуна постійного струму. Розроблена методика розрахунку динамічних навантажень у електромашинній та механічній системах електромобіля. Методика враховує електромагнітні явища у двигуні та коливальні процеси в механічній системі. На основі розробленої математичної моделі і з використанням математичного програмного застосунку MathCAD отримані розрахунки тягового балансу електромобіля, а також –перехідних процесів у електромашинній та механічній системах, побудовані графіки, які наведені в даній науковій роботі. Здійснення приводу електромобіля передбачається за допомогою одного електродвигуна постійного струму. При розробленні математичної моделі було розраховано тяговий баланс та досліджено динаміку пуску привода електромобіля за допомогою математичного програмного забезпечення MathCAD і отримано сили, моменти, переміщення, швидкості та прискорення пружних ланок електромеханічної динамічної системи. В даний час, при проектуванні електромобілів динамічні фактори, що виникають при їх експлуатації не враховуються. Тому надійність електромобілів можна підвищити, якщо на стадії їх проектування враховувати хвильовий характер навантажень. Динаміка електромобіля нами розглядалася у взаємодії механічних і електромагнітних процесів і в результаті була отримана математична модель динамічних процесів при роботі, котра включала диференціальні рівняння руху мас, а також диференціальне рівняння електромагнітних явищ в двигуні приводу. Аналізуючи отриману інформацію можна акцентувати, що динаміці електромобіля з приводом від електродвигуна постійного струму мало приділено уваги і широка інформація практично відсутня. Томуявляється актуальним створення продуктивних зразків електромобілів, методик їх розрахунків і проведення наукових досліджень динаміки робочих процесів цих машин на що і направлена дана робота. Мета роботи полягає в аналізі і розрахунку тягового балансу електромобіля з електродвигуном постійного струму, дослідженню динаміки при перехідних процесах.

Determining the traction and speed properties of an electric car is an important element in the design of new structures, including the choice of new types of electric vehicles that meet different operating conditions. To solve this problem, the most acceptable method is the theory of the electric car – the science of operational properties that characterize the ability to use effectively electric car in certain conditions and allows you to assess the compliance of its design with these conditions. The use of the theory of the electric car in practice makes it possible to increase the productivity of the electric car and significantly reduce its operating costs. To do this, increase the average speed and reduce operating energy costs. Traction – speed properties determine the dynamism of the electric car – the ability to transport passengers or goods at the maximum possible speed. The higher the dynamics of the electric car, the greater its productivity. An important element is also the methods of analysis of such characteristics of the electric car as power and power balance, dynamic and fuel-economic characteristics. The study of the dynamics of an electric car driven by a DC motor is performed. A method for calculating dynamic loads in electric and mechanical systems of electric vehicles has been developed. The technique takes into account electromagnetic phenomena in the engine and oscillating processes in the mechanical system. On Based on the developed mathematical model and using the mathematical software application MathCAD, calculations of the traction balance of the electric car, as well as transients in electrical and mechanical systems, graphs are constructed, which are given in this scientific work. The drive of the electric car is provided by means of one electric motor of a direct current. During the development of the mathematical model, the traction balance was calculated and the dynamics of starting the electric vehicle drive was investigated using the mathematical software MathCAD and the forces, moments, displacements, velocities and accelerations of the elastic parts of the electromechanical dynamic system were obtained. Currently, when designing electric vehicles, the dynamic factors that occur during their operation are not taken into account. Therefore, the reliability of electric vehicles can be increased if at the design stage to take into account the wave nature of the loads. We considered the dynamics of an electric car in the interaction of mechanical and electromagnetic processes and as a result obtained a mathematical model of dynamic processes at work, which included differential equations of mass motion, as well as the differential equation of electromagnetic phenomena in the drive motor. Analyzing the received information it is possible to emphasize that dynamics of the electric car driven by the electric motor of a direct current is paid little attention and the wide information is practically absent. Therefore, it is important to create productive samples of electric vehicles, methods of their calculations and research of the dynamics of the working processes of these machines, which is the purpose of this work.The purpose of the work is to analyze and calculate the traction balance of an electric vehicle with a DC motor, the study of the dynamics of the transient process.