ЭЛЕКТРОТРАКТОР, тяговая сельскохозяйственная машина, приводимая в движение от электродвигателя.
Первая попытка создать электротрактор в СССР была осуществлена в 1928 проф. Дидебулидзе и проф. Амираджиби. На колёсном тракторном шасси был установлен электродвигатель переменного тока напряжением 220 в, мощностью 14,5 квт с подачей напряжения от сети к электродвигателю через гибкий кабель дл. 200 - 250 м., наматываемый на барабан. Эта конструкция Э. оказалась неработоспособной вследствие своего технического несовершенства.
Первая конструкция гусеничного Э. была разработана инженером В. А. Пичак на базе теплового трактора ЧТЗ-60. Мощность электродвигателя была 35 квт-ч на напряжение 1000 в. Напряжение сети понижалось трансформаторной передвижной подстанцией с 6 000 в на 1000 в. Ток передавался к электродвигателю Э. по гибкому шланговому кабелю дл. 800 м. Вращающаяся стрела поднимала кабель над трактором и укладывала его на расстоянии до 5 м от борозды. Эта конструкция не являлась работоспособной, но наметила ряд дальнейших решений. Первый работоспособный Э. под маркой ВИМЭ-2 (конструкции П. Н. Листова, В. Г. Стеценко и др.) появился в 1937 (рис. 1). Эта конструкция была создана также на базе трактора ЧТЗ-60, у к-poro двигатель внутреннего сгорания был заменён электрическим двигателем трехфазного тока мощностью 48 квт на рабочее напряжение 500 в. Над электродвигателем был установлен кабельный барабан, вмещающий 750 м гибкого кабеля с резиновой изоляцией. Два опытных образца этой машины с 1937 были в опытной эксплуатации в Энгельской МТС Саратовской обл. В течение 8 лет машины выработали в переводе на пахоту св. 8000 га. Положительными результатами работы электротракторов ВИМЭ-2 была доказана техническая возможность практического использования электротяговых машин типа трактора на полевых с.-х. работах с применением кабельного способа питания.
В последующей конструкции электротрактора двух институтов - Энергетического ин-та Академии наук СССР и Всесоюзного ин-та электрификации с. х-ва под маркой ЭТ-5-ЭНИН-ВИЭСХ (рис. 2) рабочее напряжение повышено по сравнению с электротрактором ВИМЭ-2 до 1000 в, что позволило применить кабель наименьшего сечения, допустимого, из условий механической прочности, по существующим правилам и нормам.
Электротракторы созданы на тракторном шасси тракторов СТЗ-НАТИ, при этом с трактора снимались, кроме двигателя, радиатор и топливные баки. На место теплового двигателя установлен электрический двигатель (см.)мощностью 38 квт, на напряжение 1000 в трехфазного переменного тока. Вал ротора электродвигателя соединен с ходовой частью трактора через фрикционную муфту, коробку передач и трансмиссионное устройство трактора.
Для питания электродвигателя электроэнергией на барабане Э. помещается до 800 м гибкого, четырёхжильного кабеля с резиновой изоляцией. Этим кабелем Э. соединяется с неподвижным источником энергии (трансформаторной подстанцией, электрической сетью, электрической станцией). В целях размещения на машине кабеля наибольшей длины, но наименьшего сечения, веса и диаметра, на Э. стремятся применять возможно более высокое рабочее напряжение. В целях безопасности обслуживающего персонала корпус Э. и все его металлические части заземляются с помощью 4-й жилы в кабеле, присоединяемой к защитному заземлению. Защитное заземление размещается около передвижной трансформаторной подстанции. Все цепи управления электротракторного агрегата, система блокировки и сигнализации также и освещение выполняются на безопасном напряжении в 12 - 36 в.
В электротракторный агрегат составными частями входят: передвижная трансформаторная подстанция, кабелевозка (передвижная кабельная линия) и собственно электротрактор. Для работы Э. на полях, подлежащих обработке, перпендикулярно, к их длине, строят высоковольтные полевые электролинии напряжением 6000 или 10000 в. Электролинии устанавливают параллельно друг другу на расстоянии двойной длины кабеля. Электротрактор питается от высоковольтной линии через передвижную трансформаторную подстанцию, к-рая снижает высокое напряжение до рабочего.
Передвижная трансформаторная подстанция (рис. 3) представляет собой повозку на 4 колёсах, на к-рой смонтирован понижающий трехфазный трансформатор с аппаратурой управления, а также аппараты защиты и сигнализации. Подстанция м. б. подключена к любой точке высоковольтной линии без выключения в ней напряжения. Подключение подстанции к линии осуществляется посредством выдвижной мачты с роговидными токосъёмами или подъёмных штанг. При длине кабеля на Э. в 800 м, от одного присоединения подстанции к линии, м. б. обработан участок поля от 15 до 60 га (в зависимости от длины гона).
Чтобы обрабатывать поля в двух взаимно перпендикулярных направлениях, электротракторный агрегат снабжают кабелевозкой, имеющей дополнительный кабель в 800 At. Кабелевозка представляет собой четырехколёсную тележку с прицепом, на к-рой размещён кабельный барабан или бункер с приводом от ходовых колёс тележки. При наличии в агрегате кабельной тележки Э. от одного присоединения подстанции к сети может обрабатывать поле площадью св. 200 га.
Э., имея на крюке рабочее орудие (плуг, культиватор, сеялку и т. д.), обычно двигается перпендикулярно к электролинии и обрабатывает поле. При удалении от линии кабель разматывается с барабана и с помощью консольной стрелы укладывается на землю за прицепными орудиями. При обратном ходе, в сторону источника питания, кабель электрическим или механическим приводом наматывается на барабан где спец. приспособлением укладывается в правильные ряды Как показал опыт, Э. типа ЭТ-5 могут выполнять все виды вспашки (весновспашка, подъём паров, подъём целины, подъём зяби), боронование, лущение, дискование, культивация, а также посев зерновых технических культур и трав.
В течение 6 лет (1949 - 54) в различных МТС работало несколько десятков Э., выпущенных первой опытной партией. За 6 сезонов эксплуатации 30 электротракторными агрегатами выполнено св. 100 тыс. га в переводе на мягкую пахоту. Передовые электротрактористы за один сезон давали выработку св. 1100 га на машину; средняя сменная производительность на пахоте составляла 6 - 7 га; максимальная за смену достигала 9 га. На лущении пара соответетвенно средняя и наибольшая производительность за смену была 20 и 38 га; на посеве соответственно 20 и 30 га. Средний удельный расход электроэнергии на гектар условной пахоты составлял ок. 45 квт-ч; на посеве 1 га зерновых 12 - 15 квт-ч и на культивации пара 15 - 16 квт-ч. Коэффициент использования рабочего времени на пахоте был от 0,62 до 0,79. Работа Э. с обычным тракторным плугом осуществлялась на загонах шириной ок. 20 м. Из-за ограниченной ширины загона при работе Э. получались в большем количестве, чем у трактора с тепловым двигателем, развальные борозды и свальные гребни. В целом же качество вспашки было очень высокое.
В 1951 с новым типом Э. марки ХТЗ-12 были испытаны 5-кор-пусные обо ротные плуги (см. Плуги ), управляемые с Э. посредством гидропривода. При этом плуге исключались развальные борозды и свальные гребни, и вспашка имела вид слитной пахоты высокого качества. Из комплекса полевых работ не освоены Э. обработка междурядий пропашных культур и уборочные работы.
Основные преимущества Э. по сравнению с трактором с тепловым двигателем след.: хорошие тяговые свойства и надёжность работы тягового электродвигателя; простота технического обслуживания и лёгкость пуска, экономия времени и рабочей силы из-за ненадобности подвоза, а также заправки горючим и водой.
Недостатка Э. по сравнению с тракторами след.: большие начальные капиталовложения; несколько меньшая маневренная способность из-за кабеля; недостаточная (в наст. время) долговечность работы питательного кабеля, а также его высокая стоимость по отношению к стоимости всего Э., в необходимости в тракторе с тепловым двигателем для перевозки электротракторных агрегатов с участка на участок вне полевых электрических сетей; повышенный вес Э. по сравнению с трактором на 1 - 2 т, вызванный весом конструкции барабанной группы, электропривода для намотки кабеля и большого количества роликов, необходимых для направления кабеля на барабан. Повышенный вес Э. естественно приводит к повышенным удельным давлениям на почву, а также к повышенным наносам в трансмиссионной и ходовой части электрического трактора. Питательный кабель является наиболее слабым звеном в системе Э. Тяжёлые условия работы приводят к его сравнительно быстрому износу. Однако в наст. время в результате накопленного эксплуатационного опыта и проведённых исследований намечен ряд усовершенствований в конструкции кабеля и способу его укладки. Кабельный способ питания пока является единственным технически возможным, т. к. попытки разработать конструкции с троллейным питанием или питанием от аккумуляторов не дали результатов.
П. Листов
Литература; Листов П ., Применение электрической энергии в сельском хозяйстве, М., 1953.
Источники:
- Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 5 (Т - Я)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1956, с. 663
На выставке «Агротехника-2009» в Ганновере ПО «Минский тракторный завод» был удостоен серебряной медали за разработку трактора «Беларус-3023» с бесступенчатой коробкой передач и электроприводом.
В настоящее время выпущено лишь несколько первых действующих прототипов трактора «Беларус 3023». В этой машине дизельный двигатель передает вращательное движение электрогенератору, работая в оптимальном по топливной эффективности режиме все время, а тяговый электродвигатель приводит в движение все четыре колеса. На тракторе использован стандартный задний мост, усилие на который передается тяговым двигателем. Между дизелем (6-цилиндровый двигатель по выбору от Detroit Diesel с 221 кВт/300 л.с. или от Deutz с 223 кВт/303 л.с.) и задним мостом, где у подобных машин расположены сцепление и коробка передач, у модели 3023 находится мотор-генератор и тяговый двигатель. Генератор вырабатывает электрический ток с напряжением 850 вольт, которое тяговым электродвигателем приводит в движение трактор со скоростью до 40 км/ч.
Электрическая трансмиссия создавалась совместно с российским электротехническим концерном ООО „Русэлпром-Электропривод». Специалисты признают, что она является будущим тракторостроения. В тракторе теперь на 40 шестерен, подшипников и 20 валов меньше. За счет этого, а также за счет оптимального управления дизелем, достигнуто уменьшение потребления топлива на 10-15 проц.
Коробка передач - бесступенчатая электромеханическая с электроприводом переменного тока 800 В. Два механических диапазона с фрикционными гидроуправляемыми муфтами обеспечивают диапазоны скорости движения до 20 и до 40 км/ч. К началу серийного производства этот редуктор планируется упростить до двух ступеней: одна - для полевых работ, вторая - для транспортных.
Длина трактора - 640 см, ширина - 263 см, высота - 325 см, база - 326 см. Порожний вес 12500 кг, максимально допустимая масса 18 т, полезная нагрузка 5 500 кг. Шины в основной комплектации: передние - 540/65 R 30, задние - 580/70 R 42.
Работать с бесступенчатой электромеханической коробкой передач просто. Направление движения выбирается рычагом с правой стороны приборной панели: это возможно даже во время движения. Диапазон движения переключается маленьким рычагом, расположенным справа на боковой панели управления: до 20 или до 40 км/ч. Остается нажать на педаль хода - двигатель увеличивает обороты, чтобы произвести необходимый для тягового электродвигателя ток и начинать работу. Например, с плугом, без привычного уменьшения частоты вращения вала двигателя. Держа ногу на педали, вы можете регулировать рабочую скорость движения. Нажатием кнопки на большом рычаге хода справа - выбирать режим движения, задающий желаемую максимальную скорость, которую трактор должен обеспечивать во время работы.
Маленький джойстик «реверса» справа от панели приборов служит для включения заднего хода, на заднем плане внизу - педаль акселератора. В кабине слева на мониторе показывается скорость движения (заданная и фактическая) и указано число оборотов двигателя. Внизу расположены индикаторы температуры охлаждающей жидкости и напряжения в блоке силовой электроники. Небольшая рукоятка справа переключает группы, через кнопки на рычаге включаются режимы («педаль» или «рычаг»), настраивается скорость движения и степень ускорения.
В качестве опции можно приобрести автономную станцию электроснабжения, которая приводится от трактора и поставляет 380 В. Предлагаются также переднее навесное устройство и электромеханический передний ВОМ с максимальной мощностью 60 кВт, который управляется независимо от частоты вращения вала двигателя. Вспомогательные механизмы его, такие как генератор, на сегодняшний день имеют традиционный привод, но к началу серийного выпуска должны будут тоже приводиться от мотор-генератора. При этом такие функции, как «активная стоянка» (не стояночный тормоз), т. е. удержание трактора на месте с возможностью управления в этом режиме оборотами двигателя от педали и система ведения на разворотной полосе (также для модели «Беларус-3022»), уже реализованы.
Несколько предсерийных моделей тракторов «Беларус-3023» с бесступенчатой электромеханической трансмиссией переданы сельхозпредприятиям Беларуси, за их эксплуатацией осуществляется контроль производителем. Стоимость нового трактора пока на 20 проц. выше, чем модели «Беларус-3022» с гидромеханической коробкой передач. В перспективе планируется создание моделей «электрических» тракторов мощностью до 110 кВт, а также - свыше 220 кВт.
Александр КЛОЧКОВ, заведующий кафедрой сельскохозяйственных машин УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», доктор технических наук, профессор
Российская компания MOBEL (г. Москва), специализирующаяся на разработке и внедрении в производство проектов по созданию электрических средств общественного, личного и коммерческого транспорта, а также некоторых видов сельскохозяйственной техники, провела в различных городах России презентацию перспективного электротрактора , сконструированного на основе популярной у сельчан модели «Беларус-920» с колесной формулой 4×4.
Источник фото: wordpress.com
По мнению разработчиков, появление таких экономичных, экологически чистых и бесшумных универсальных машин в сельском хозяйстве должно привести к значительному экономическому эффекту, улучшить качество выпускаемой продукции, облегчить работу операторов. Новинка исключает выбросы вредных веществ в поля на сельхозкультуры, делает ненужными нефтехранилища, снижает объем обслуживания техники, кардинально решает проблему хищения нефтепродуктов.
Источник фото: wordpress.com
Расчеты показывают, что электротрактор обеспечит пяти-семикратную экономию на стоимости энергоресурсов и техобслуживании. Стоимость владения электротрактором в итоге не увеличится по сравнению со стоимостью владения дизельным трактором. Кстати, трактор на электротяге также будет выгодно использовать в сфере ЖКХ, в аэропортах, в качестве внутризаводского тягача и т. д.
Источником энергии демонстрируемых тракторов являются литий-ионные батареи емкостью 56 кВтч производства китайской компании Thunder Sky Batteries. Уже в конце 2011 года их выпуск должен начаться в Новосибирске на крупнейшем в мире предприятии подобного профиля ООО «ЛИОТЕХ». Ток от блока батарей запитывает итальянский электродвигатель мощностью 60 кВт (81 л. с.), с коэффициентом запаса крутящего момента 15 % и максимальной величиной крутящего момента 250 Нм при 2200 об/мин. Рабочее напряжение двигателя 300 В. В конструкции трактора сохранена синхронизированная коробка передач. Длительность работы трактора после зарядки батарей - 4 часа, время быстрой зарядки - 30 минут.
Источник фото: wordpress.com
На крыше кабины установлены солнечные батареи, обеспечивающие автономное питание дополнительного оборудования (светодиодные осветительные приборы, кондиционер и т. п.). Срок службы батарей определен в 1500 циклов.
Источник фото: wordpress.com
В настоящее время опытные электротракторы проходят испытания. После сертификации компания MOBEL организует их выпуск в г. Пермь в цехах ЗАО «Электротехническая компания». Поставщиками комплектующих будут Минский тракторный завод, ООО «ЛИОТЕХ» и одна из калифорнийских фирм, которая на первых порах должна поставлять электродвигатели. В дальнейшем выпуск электродвигателей будет налажен в России на предприятии компании «ТВЭЛ» корпорации «Росатом».
В качестве примера использования электродвигателей хотелось бы вспомнить далекое советское прошлое и забытый уже термин «Трактор электрический». При нынешних ценах на нефтяные продукты электрический трактор может стать альтернативой дизельных тракторов для мелких фермерских хозяйств, каких много в нашей стране.
Для примера рассмотрим электрический трактор, который применялся в 60-е года прошлого века в СССР.
Краткое описание электрического трактора.
На раме такой же как и у гусеничного трактора, установлен электродвигатель приводящий в движение трактор с прицепленными к нему сельскохозяйственными орудиями. (плуг, борона, культиватор и т.д.)
Электрическая энергия подводится к двигателю от электрической воздушной линии, проложенной вдоль поля. Полевые электролинии имели напряжение в 6 или 10 КВ. Напряжение, подводимое к электрическому трактору, равнялось 1000 вольт. Для подключения к воздушной линии и для снижения напряжения применялась передвижная трансформаторная подстанция. От нее к движущему по полю трактору электроэнергия подавалась по гибкому кабелю. На электрическом тракторе установлен вращающейся барабан, на который кабель через подвижную приемную стрелу наматывается при движении трактора по направлению к подстанции. При движении электрического трактора в обратном направлении кабель сматывается с барабана и укладывается на землю позади прицепных орудий.
Длина кабеля составляет 800 метров , на это расстояние электрический трактор может отходить в обе стороны от воздушной электрической линии.
Такой электрический трактор мог вспахать 14 ГА поля без передвижения подстанции. С помощью дополнительного кабеля длиной в 800метров и специальной кабельной тележки электротрактор мог уже обработать уже 200 ГА без передвижения подстанции.
В качестве тягового двигателя на электротракторе применялся асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Мощность электродвигателя составляла 42 КВт. Расход электроэнергии на обработку одного гектара поля составлял 45 КВт –час.
По описанному выше способу питания работал также и самоходный электрический комбайн, который широко применялся в 60-х годах советской эпохи.
Электрический трактор начали применять в нынешнее время фермерские хозяйства в США и других странах. Использование ветрогенераторов в фермерских хозяйствах Америки, делают рентабельным применение электрического трактора и других электрифицированных сельскохозяйственных машин.
Анонс : собрались делать самостоятельный электромонтаж читайте статью о правильном выборе инструмента для электромонтожа .
Все привыкли к тракторам на дизельном двигателе, которые требуют особенного к себе ухода, своевременную замену масла и регулярный капитальный техосмотр. Но от всего этого можно избавиться и очень просто. На сегодняшний день есть трактора на электродвигателе. Несмотря на то, что они еще не успели набрать свою популярность, тем ни менее имеют особенности, которые выгодно отличают их от дизельных агрегатов. Так в чем же их секрет и насколько выгодно покупать такое оборудование?
Характеристика электротрактора
Электропривод такого агрегата отличается легкой регулируемостью.
Трактор на электротяге чаще всего имеет мощность в 35 лошадиных сил. Для того чтобы полностью зарядить аккумуляторы понадобится 2 – 4 часа от зарядного устройства и до 10 часов от электросети в 220 В. Такой агрегат сможет быть в работе около 8 часов, но если его оснастить дополнительным оборудованием, то его активности хватит всего лишь на 4 часа. Чаще всего на такую технику устанавливается реверсивная механическая коробка передач, где есть 8 передних скоростей и 6 задних. К тому же эксплуатационные расходы намного ниже, чем у дизельного агрегата. Скорость трактора на электротяге достигает до 40 км/ч.
Стоит отметить, что многие умельцы пробуют мастерить электротрактора своими руками. Конечно же, для этого в первую очередь нужно иметь четкую схему будущего механизма. Также стоит хорошо разбираться в механике и электронике.
Спектр работ такой техники достаточно разнообразен и не уступает по качеству дизельным моделям. Он легко справится не только с различной обработкой почвы, но и станет хорошим помощником при перевозке грузов. Такая техника найдет себе применение и в коммунальной сфере, и в строительстве.
Ээлектротрактор ХТЗ «Edison»
Среди наиболее популярных моделей таких агрегатов стоит отметить вариант украинского производства ХТЗ «Edison». Он отличается мощность в 40 л. с., имеет задний привод и батареи в 24 кВт.
ХТЗ Edison разработан совместно с компанией «АвтоЕнтерпрайз» на базе серийного ХТЗ- 3512 и на сегодняшний день не имеет аналогов в мире.
Для полной зарядки аккумуляторов необходимо от 2 до 4 часов от зарядного устройства и от 8 до 10 часов от электросети 220 В. В режиме движения электротрактор «Edison» сможет работать до 8 часов, если тяговая установка будет задействоваться дополнительными нагрузками – то заряда батарей хватит до 4 часов работы.
Оснащенная батареями на 130 кВт*ч модель SESAM (Sustainable Energy Supply for Agricultural Machinery) отличается от современной агротехники практически полным отсутствием шума.
Элетрический трактор SESAM использует только электротягу - вместо дизельного мотора под капотом установлены аккумуляторные блоки на 130 кВт*ч и два электродвигателя по 150 кВт. Для сравнения самые мощные батареи Tesla выдают 100 кВт*ч. Мощность SESAM составляет 402 лошадиные силы.
