PL227100B1 - Naped elektrohydrauliczny ogłebokim zakresie regulacji predkosci obrotowej imomentu napedowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest napęd elektrohydrauliczny o głębokim zakresie regulacji prędkości obrotowej i momentu napędowego, znajdujący zastosowanie w pojazdach trakcyjnych specjalnego przeznaczenia, między innymi w pojazdach do konserwacji trakcyjnych sieci tramwajowych.

Napędy elektrohydrauliczne, zgodnie z wynalazkiem znajdują też zastosowanie w przemyśle oponiarskim, w odlewnictwie wtryskowym, w przemyśle tworzyw sztucznych i innych.

Dotychczas stosowane są rozwiązania, w których silnik o stałej prędkości obrotowej napędza pompę hydrauliczną o regulowanej wydajności i zastępuje przez to pompy hydrauliczne zębate o zmiennej prędkości obrotowej oraz serwonapędy elektryczne, umożliwiając dopasowanie prędkości i momentu napędowego wyjściowego silnika hydraulicznego do wymuszonej przez proces technologiczny prędkości obrotowej i momentu napędowego.

Z artykułu pt „Badanie modelu napędu elektrohydraulicznego dla maszyn i urządzeń używanych w procesie technologii obróbki drewna”, zamieszczonego w Przeglądzie Elektrotechnicznym nr 2a/2013 str.78-81, znany jest układ napędowy dla maszyn, urządzeń i pojazdów używanych w technologicznej obróbce drewna. Układ ten jest wyposażony w trójfazowy falownik PWM, zapewniający rozdzielone sterowanie momentem i prędkością silnika indukcyjnego oraz sinusoidalne prądy fazowe niezależnie od rozwijanego momentu.

Celem rozwiązania według wynalazku jest wyeliminowanie dotychczasowych niedogodności i opracowanie budowy napędu elektrohydraulicznego, umożliwiającego zaoszczędzenie energii elektrycznej, pobieranej przez napęd elektrohydrauliczny i poprawę współczynnika mocy. Chodzi o nowe podejście do układów elektrohydraulicznych, ich optymalizację energetyczną w napędach trakcyjnych i w napędach pomocniczych pojazdów specjalnych, hybrydowych, z rozdzieleniem prędkości obrotowej i momentu silnika hydraulicznego. Chodzi o to, aby dostosować moment i prędkość obrotową do aktualnych potrzeb napędu, aby umożliwić pobieranie takiej ilości energii jaka odpowiada aktualnemu zapotrzebowaniu.

Rozwiązanie, zgodnie z wynalazkiem, dotyczy budowy napędu elektrohydraulicznego o głębokim zakresie regulacji prędkości obrotowej i momentu napędowego. Napęd ten jest wyposażony w falownik zasilający szybkoobrotowy silnik prądu przemiennego, napędzający szybkoobrotową hydrauliczną pompę, która zasila wolnoobrotowy hydrauliczny silnik wyjściowy. Wolnoobrotowy hydrauliczny silnik wyjściowy jest zasilany olejem pobieranym przez hydrauliczną pompę ze zbiornika oleju. Zasilanie szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego stanowią trzy sinusoidalne fale prądowe.

Istota wynalazku polega na tym, że szybkoobrotowa hydrauliczna pompa, zasilająca wolnoobrotowy hydrauliczny silnik wyjściowy stanowi elektrohydrauliczną przekładnię pomiędzy szybkoobrotowym silnikiem prądu przemiennego a wolnoobrotowym hydraulicznym silnikiem wyjściowym.

Elekrohydrauliczna przekładnia pomiędzy szybkoobrotowym silnikiem prądu przemiennego a wolnoobrotowym hydraulicznym silnikiem wyjściowym daje obniżenie prędkości obrotowej i zwiększenie momentu napędowego wolnoobrotowego hydraulicznego silnika wyjściowego w stosunku do prędkości obrotowej i momentu napędowego szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego. Stosunek obniżenia prędkości obrotowej i zwiększenia momentu napędowego wolnoobrotowego hydraulicznego silnika wyjściowego, w stosunku do prędkości obrotowej szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego i jego momentu napędowego jest odwrotnie proporcjonalny do pojemności na jeden obrót hydraulicznej pompy w stosunku do pojemności na jeden obrót wolnoobrotowego hydraulicznego silnika wyjściowego. Hydrauliczna pompa pobiera olej ze zbiornika oleju połączonego szeregowo z wolnoobrotowym hydraulicznym silnikiem wyjściowym.

Sinusoidalne fale prądowe mają niezależnie regulowaną amplitudę i częstotliwości. Są one generowane na wyjściu falownika współpracującego ze sterującym układem.

Sterujący układ posiada regulacyjne wejścia, przy czym jedno wejście stanowi regulację amplitudy prądów wyjściowych falownika, natomiast drugie wejście jest przeznaczone do regulacji częstotliwości prądów wyjściowych falownika.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia optymalizację pracy napędu, pozwalając na pobieranie ze źródła tyle energii ile aktualnie napęd potrzebuje.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, który ilustruje schemat ideowo-blokowy pracy napędu elektrohydraulicznego.

Napęd elektrohydrauliczny o głębokim zakresie regulacji prędkości obrotowej i momentu napędowego, zgodnie z wynalazkiem jest wyposażony w falownik FAL PWM, zasilający szybkoobrotowy

PL 227 100 B1 silnik prądu przemiennego M, napędzający szybkoobrotową hydrauliczną pompę PH. Szybkoobrotowa hydrauliczna pompa PH zasila wolnoobrotowy hydrauliczny silnik wyjściowy SH, tworząc elektrohydrauliczną przekładnię pomiędzy szybkoobrotowym silnikiem prądu przemiennego M a wolnoobrotowym hydraulicznym silnikiem wyjściowym SH. Elekrohydrauliczna przekładnia pomiędzy szybkoobrotowym silnikiem prądu przemiennego M a wolnoobrotowym silnikiem hydraulicznym SH daje obniżenie prędkości obrotowej i zwiększenie momentu napędowego wolnoobrotowego silnika hydraulicznego wyjściowego SH w stosunku do prędkości obrotowej i momentu napędowego szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego M. Stosunek obniżenia prędkości obrotowej i zwiększenia momentu napędowego wolnoobrotowego hydraulicznego silnika wyjściowego SH w stosunku do prędkości obrotowej szybkoobrotowego silnika M i jego momentu napędowego jest odwrotnie proporcjonalny do pojemności na jeden obrót hydraulicznej pompy PH w stosunku do pojemności na jeden obrót wolnoobrotowego hydraulicznego silnika wyjściowego SH. Wolnoobrotowy hydrauliczny silnik wyjściowy SH jest zasilany olejem pobieranym przez hydrauliczną pompę PH ze zbiornika oleju ZB, połączonego szeregowo z wolnoobrotowy m hydraulicznym silnikiem wyjściowym SH i hydrauliczną pompą PH. Zasilanie szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego M stanowią trzy sinusoidalne fale prądowe o niezależnie regulowanej amplitudzie i częstotliwości, generowane na wyjściu falownika FAL PWM, współpracującego ze sterującym układem US. Sterujący układ US posiada regulacyjne wejścia, wejście U i wejście f, przy czym wejście U stanowi regulację amplitudy prądów wyjściowych falownika FAL PWM, natomiast wejście f jest przeznaczone do regulacji częstotliwości prądów wyjściowych falownika FAL PWM.

Claims (3)

1. Napęd elektrohydrauliczny o głębokim zakresie regulacji prędkości obrotowej i momentu napędowego, wyposażony w falownik, zasilający szybkoobrotowy silnik prądu przemiennego, napędzający szybkoobrotową hydrauliczną pompę, zasilającą wolnoobrotowy hydrauliczny silnik olejem pobieranym przez hydrauliczną pompę, przy czym zasilanie szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego stanowią trzy sinusoidalne falc prądowe, znamienny tym, że szybkoobrotową hydrauliczna pompa (PH), zasilająca wolnoobrotowy hydrauliczny silnik wyjściowy (SH) stanowi elektrohydrauliczną przekładnię pomiędzy szybkoobrotowym silnikiem prądu przemiennego (M) a wolnoobrotowym hydraulicznym silnikiem wyjściowym (SH), z którym jest połączony szeregowo zbiornik oleju (ZB) i hydrauliczna pompa (PH), ponadto sterujący układ (US) jest zaopatrzony w wejścia, w wejście (U) regulacji amplitudy prądów wyjściowych falownika (FAL PWM) i w wejście (f) regulacji częstotliwości prądów wyjściowych falownika (FAL PWM).

2. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy szybkoobrotowym silnikiem prądu przemiennego (M) a wolnoobrotowym silnikiem hydraulicznym (SH) znajduje się elektrohydrauliczna przekładania, przy czym obniżenie prędkości obrotowej i zwiększenie momentu napędowego wolnoobrotowego hydraulicznego silnika prądu wyjściowego (SH) w stosunku do prędkości obrotowej szybkoobrotowego silnika prądu przemiennego (M) i jego momentu obrotowego jest odwrotnie proporcjonalne do pojemności na jeden obrót hydraulicznej pompy (PH) w stosunku do pojemności na jeden obrót wolnoobrotowego hydraulicznego silnika wyjściowego (SH).

3. Napęd według zastrz. 1, znamienny tym, że fale prądowe, generowane na wyjściu falownika (FAL PWM), współpracującego ze sterującym układem (US) mają niezależnie regulowaną amplitudę oraz częstotliwość.