Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

плекса различных сельскохозяйственных операций за один проход агрегата.

Первые опыты по созданию п эксплуатации электрифицированных мобильных сельскохозяйственных машин — электропахотных лебедок, электротракторов, электрокомбайнов, проведенные в Советском Союзе в 30—50-х годах, полностью подтвердили положительные качества электрифицированных машин. В результате длительной эксплуатации электротракторов было установлено, что по сравнению с тепловыми тракторами производительность полевой техники повышается на 15— 35/6, экономия рабочей силы в электротракторных бригадах составляет до 40%; сокращаются затраты на ремонт.

Вместе с тем серьезные недостатки электротракторов, основными из которых являются малый радиус действия и низкая надежность питающего кабеля, а также недостаточное развитие мощных сельских

электрических сетей, не позволили электротрактору в те годы успешно конкурировать с тепловым.

В настоящее время, когда проблему электроснабжения сельско­ хозяйственных потребителей можно считать решенной, создались предпосылки не только технические, но и экономические для внедрения электропривода на мобильные сельскохозяйственные машины.

П о с п о с о б у э л е к т р о с н а б ж е н и я мобильные сель­ скохозяйственные машины могут разделяться на машины с централизо­ ванным питанием и с автономным источником энергии, а по р а д и у ­ с у д е й с т в и я — с большим радиусом действия (преимущественно полеводческие машины) и с ограниченным радиусом действия (машины животноводческих ферм и предприятий закрытого грунта).

М о б и л ь н ы е м а ш и н ы б о л ь ш о г о р а д и у с а д е й ­ с т в и я с ц е н т р а л и з о в а н н ы м э л е к т р о с н а б ж е ­ н и е м получают питание от мощных источников электроэнергии, преимущественно от линий электропередач напряжением 10 кВ, через передвижную понижающую трансформаторную подстанцию и гибкий

кабель.

Перспективной схемой электропривода трактора с централизован­ ным питанием, можно считать схему, изображенную на рис. 147.

309

В качестве тягового электродвигателя здесь применен наиболее надеж­ ный и дешевый трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Орган регулирования скорости тягового электродвигателя состоит из управляемого выпрямителя УВ, выпрямляющего ток ротора, и ведомого сетью инвертора И (оба собраны на тиристорах), а также трансформатора Тр, согласующего напряжения роторной и статорной цепей электродвигателя. Управление выпрямителем и инвертором осуществляется изменением угла отпирания тиристоров с помощью блоков управления БУВ и БУИ.

Регулирование скорости тягового электродвигателя выполняется введением в цепь ротора дополнительной противо-э. д. с. Энергия сколь­ жения, возникающая в роторной цепи при регулировании скорости вниз от номинальной, возвращается в сеть по цепи — выпрямитель, инвертор и согласующий трансформатор.

Ц е н т р а л и з о в а н н о е п и т а н и е м о б и л ь н ы х м а ­ ш и н с о г р а н и ч е н н ы м р а д и у с о м д е й с т в и я обычно осуществляется непосредственно от сети напряжением 380/220 В через гибкий кабель. Примером таких машин может служить э л е к т р и- ч е с к а я с а м о х о д н а я ф р е з а ФС-0,7, которая используется для обработки почвы в парниках и теплицах.

Электрическая фреза представляет собой безрамное одноосное шасси, на котором смонтированы асинхронный короткозамкнутый двигатель мощностью 2,8 кВт, редуктор с муфтой включе­ ния и сменный ротор с рабочими органами. Длина питающего кабеля 75 м.

Схема электропривода фрезы ФС-0,7 представлена на рис. 148. Безопасность работы обеспечивается с помощью защит от обрыва нулевой жилы кабеля и от замыкания на корпус. При обрыве нулевой жилы кабеля катушка Р не получает питание и своими контактами отключает двигатель от сети. При замыкании на корпус срабатывает реле тока Т, разрывая цепь питания катушки магнитного пускателя КЛ. Электродвигатель и кабель отключаются от сети.

Ширина захвата электрофрезы 0,7 м, глубина обработки до 20 см, производительность до 800 м2/ч.

310

В м о б и л ь н ы х м а ш и н а х с а в т о н о м н ы м и с т о ч ­

большей степени удовлетворяет требованиям сельскохозяйственных работ. Вместе с тем, энергетическая установка должна иметь приемле­ мые для установки на машину вес и габариты и обладать высоким коэф­ фициентом полезного действия. Примером таких энергетических уста­

новок могут служить тепловой двигатель-генератор или аккумулятор­ ная батарея.

Двигатель-генераторные установки применяются на мощных маши­ нах большого радиуса действия, например, дизель-электротрактор ДЭТ-250 мощностью 250 л. с. В нем дизельный двигатель вращает генератор постоянного тока, который питает тяговый двигатель посто­ янного тока. Такая схема передачи энергии теплового двигателя на

Рис. 149. Схема электротрансмиссии с высокоскоростными электрическими машинами.

строительных работах показала его преимущества перед тракторами с механической трансмиссией. В частности, его производительность была на 30% выше за счет более полного использования установленной мощности дизеля. Это было достигнуто путем плавного регулирования скорости электродвигателя.

Применение электротрансмиссий на сельскохозяйственных трак­ торах, имеющих меньшую мощность, сдерживается относительно высоким весом электрических машин.

В настоящее время рядом научных и конструкторских учреждений ведутся работы по созданию электрических трансмиссий для сельско­ хозяйственных мобильных машин. Одна из перспективных схем элек­ тротрансмиссии строится на применении высокоскоростных электри­ ческих машин, в которых снижение веса и габаритов достигнуто путем повышения скорости вращения (рис. 149). Здесь тепловой двигатель Д через повышающий редуктор Р вращает высокоскоростной синхронный генератор СГ, который через управляемый тиристорный выпрямитель УВ питает тяговые электродвигатели АП и М2 постоянного тока с после­ довательным возбуждением. Регулирование тяговых двигателей выпол­ няется управляемым выпрямителем с помощью блока управления БУ. Схема допускает неограниченный отбор мощности на переменном токе

311

для питания электродвигателей привода рабочих органов сельскохо­ зяйственных машин.

Если отбор мощности на рабочие органы не является решающим фактором в построении схемы электрифицированной машины, то может быть применена электромеханическая трансмиссия, в которой энергия теплового двигателя передается на ведущие оси двумя парал­ лельными потоками: механическим и электрическим. В этом случае электрические машины выбираются меньшей мощности и их вес и га­ бариты оказываются приемлемыми для установки на мобильные машины.

На рис. 150 показан один из вариантов схемы электромеханической трансмиссии. Механическим путем энергия теплового двигателя Д

циальном механизме осуществляет­ ся суммирование скоростей валов 1 и 2, в результате этого изменяется скорость вращения выходного вала.

А к к у м у л я т о р н о е п и т а н и е является весьма перспек­ тивным источником энергии для мобильных сельскохозяйственных машин. Однако в настоящее время аккумуляторные батареи находят применение только на мобильных машинах ограниченного радиуса действия из-за недостаточной энергоемкости, большого веса и большой стоимости.

Выпускаемые промышленностью электрокары с успехом применя­ ются в сельском хозяйстве для перемещения грузов на складах, живот­ новодческих и птицеводческих фермах, в тепличных и парниковых хозяйствах. На базе электрокара могут быть выполнены машины, осуществляющие работы основного технологического цикла на живот­ новодческих фермах.

Научно-исследовательским и проектно-технологическим институтом механизации и электрификации сельского хозяйства Северо-Запада (НИПТИМЭСХ С-3) разработан и испытан а к к у м у л я т о р н ы й к о р м о р а з д а т ч и к АК-2 для ферм крупного рогатого скота. На рис. 151 показана его технологическая схема. На электрокаре ЭК-2 установлен бункер для кормов 3, на дне которого расположен цепочно­

312