Firma Komatsu jest pionierem zastosowania technologii SR (przełączanej reluktancji) w pojazdach do prac ziemnych.
Wprowadziliśmy technologię SR do naszych ładowarek kołowych dla górnictwa odkrywkowego ponad dwie dekady temu, a dzięki rozwiązaniu do głębokiego magazynowania energii KESS (układ magazynowania energii kinetycznej) przenieśliśmy technologię na kolejny poziom. Hybrydowe napędy o przełączanej reluktancji wychwytują i wykorzystują odzyskaną energię, zmniejszając całkowite zużycia paliwa przez urządzenie nawet o 45 procent. Układ KESS zapewnia większą pojemność magazynowania odzyskanej energii, uzupełniając moc silnika wykorzystywaną do zwiększenia przyspieszenia maszyny, co zmniejsza efekt opóźnienia turbiny silnika, zdecydowanie poprawia czas cykli i przekłada się na ograniczenie emisji spalin z silnika diesla.
Zasada działania technologii przełączanej reluktancji
Proces wychwytywania odzyskanej energii rozpoczyna się, kiedy generator o przełączanej reluktancji zamienia energię z silnika diesla na energię elektryczną, która zasila silnik elektryczny napędzający koła. Kiedy operator zwalnia pedał przyspieszenia, zapotrzebowanie na moc pochodzącą z silnika diesla znika, ale pęd urządzenia podtrzymuje ruch obrotowy silników elektrycznych. W tym momencie silniki stają się generatorami, zasilając układ KESS energią elektryczną. Kiedy operator ponownie wciśnie pedał przyspieszenia, układ KESS oddaje zgromadzoną energię, a silnik spalinowy jednocześnie zapewnia energię pochodzącą z oleju napędowego. W rezultacie silnik wozu odstawczego zyskuje dodatkowe 550 KM, a ładowarka kołowa przeznaczona dla górnictwa odkrywkowego dodatkowe 1100 KM mocy. .
Aby było to wykonalne, nasi inżynierowie badali możliwości magazynowania energii przez ultrakondensator oraz możliwość magazynowania w akumulatorach. W porównaniu z innymi układami silnikowymi zapewnienie wysokiej prędkości przez hybrydowy napęd o przełączanej reluktancji sprawiło, że magazynowanie energii kinetycznej w układzie o przełączanej reluktancji stało bardziej wykonalne i korzystne w porównaniu z innymi układami do magazynowania energii.
Zalety silnika o przełączanej reluktancji
- Mniejsze obciążenia udarowe przekładni i wysoka wartość stosunku momentu obrotowego do inercji oznacza szybszą reakcję
- Niższa częstotliwość przełączania w porównaniu z układami na prąd przemienny oznacza dłuższą żywotność elementów elektronicznych układu zasilania i izolacji silnika
- Prosta, wytrzymała konstrukcja oparta na warstwowo ułożonych elementach z powlekanej stali
- Brak uzwojeń, prętów wirnika, magnesów i wszelkich innych elementów kontaktowych
- Krótkie zawinięcia na końcu umożliwiają osiągnięcie wysokiej wartości stosunku momentu obrotowego do wielkości napędu elektrycznego
- Niezależnie nawinięte cewki nie mają obszarów zachodzących na siebie
- Dobre parametry termiczne, ponieważ straty są łatwo rozprowadzane na obwodzie zewnętrznym
Zastosowanie w wielu liniach produktów
Nasza technologia przełączanej reluktancji jest obecnie stosowana w wielu liniach produktów:
Miliony godzin doświadczenia eksploatacyjnego
Dzięki dekadom doświadczenia, mamy obecnie na świecie ponad 150 ładowarek kołowych dla górnictwa odkrywkowego, w których zastosowano układ o przełączanej reluktancji. Oznacza to miliony godzin łącznej pracy i dziesiątki tysięcy godzin pracy poszczególnych podzespołów.
Zdobywając doświadczenie, opracowaliśmy zaawansowane algorytmy sterowania układami o przełączanej reluktancji, aby zoptymalizować skuteczność przenoszenia momentu obrotowego na grunt, kontrolując jednocześnie poślizg kół, aby zminimalizować zużycie ogumienia i znacząco zmniejszyć zużycie paliwa. Wykorzystaliśmy także zdobywaną przez dekady wiedzę w zakresie konstrukcji silników trakcyjnych dla górnictwa, aby mieć pewność, że budowa naszego silnika i generatora jest solidna, niezawodna i daje możliwość długotrwałej eksploatacji w trudnych warunkach górniczych.