Электрические машины и электропривод

Рисунок 5. Упрощенная принципиальная схема ЭП ДПТНВ с регулятором по скорости

RP - устройство сравнения, Р - регулятор, УМ - усилитель мощности, ОBG-обмотка, возбуждения генератора, G - генератор, М - двигатель, ОВМ – обмотка, возбуждения двигателя, BR – тахогенератор

 

Для регулирования параметров ЭП используют типовые законы регулирования: П–закон (пропорциональный), И–закон (интегральный), ПИ–закон (пропорционально интегральный), ПИД–закон (пропорциональный интегрально дифференциальный), А–закон (апериодический). Схемы П и ПИ регуляторов приведены на рисунке 5.

Включить выбранный регулятор в систему управляемого ЭП и привести полученную схему в пояснительной записке.

 

Рисунок 6. Схема П и ПИ регуляторов, DA - операционный усилитель

 

По принципиальной схеме системы автоматизированного ЭП с ДПТНВ необходимо составить структурную схему (рисунок6). В структурной схеме каждый элемент электропривода представлен передаточной функцией (ПФ) Wi(s), где s – аргумент преобразования Лапласа.

Рисунок 7. Структурная схема электропривода с ДПТНВ

 

Для анализа системы управления ЭП используют аппарат теории управления [3, 4]. Систему автоматического управления ЭП исследуют на устойчивость и определяют показатели качества. Устойчивость и качественные показатели ЭП определяют по переходному процессу. Построение переходного процесса является достаточно трудоемкой процедурой. Однако, существуют косвенные методы или критерии для определения устойчивости и качественных показателей.

Передаточные функции типовых элементов ЭП с ДПТНВ приведены в таблице 3.

Таблица 3

Выражения передаточных функций Wi(s)

 

Wум(s)	Wг(s)	Wд(s)	WBR(s)	Wпи(s)	Wп(s)
Kyм					Kп

 

 

Значения коэффициентов и постоянных времени ПФ Wi(s) элементов ЭП даны в таблице 4.

 

 

 

Таблица 4

Значение коэффициентов и постоянных времени

 

№	Kум	Kг	Tг	Tд	Kд	KBR	Kпи	Tпи	Kп
10	1,5	2,2	0,12	1,6	1,8	00,95	0,06	6,2	0,8

 

 

Определим один из качественных показателей переходного процесса – время. 
tпер.процесса =    секунд

 

 

 

 

 

5. Установка для охлаждения питьевой воды.

 

Рисунок 8. Установка для охлаждения питьевой воды

 

 

   Установка для охлаждения питьевой воды (рисунок 8) состоит из ниша-1, водоразборный кран-2, воздушная труба-3, бак кипячёной воды-4, переливная труба-5, бак охлажденной воды-6, термостат-7, испаритель-8, сливной кран-9, автоматический регулирующий вентиль-10, фильтр-11, запорный вентиль-12, ресивер-13, электронагреватель-14, вентилятор-15, конденсатор-16, холодильный агрегат-17, компрессор-18, всасывающий вентиль-19, нагнетательный вентиль-20.

 

 

 

           Вода охлаждается за счет отдачи своего тепла парам хладагента в испарителе 8. Процесс работы холодильной установки заключается в следующем. Из компрессора 18 газообразный хладагент через нагнетательный вентиль 20 поступает в конденсатор 16 и переходит в жидкое состояние. Из конденсатора он через ресивер 13, запорный вентиль 12, фильтр 11 и автоматический регулирующий вентиль 10 компрессором 18 нагнетается в испаритель 5. При прохождении через регулирующий вентиль 10 жидкий хладагент расширяется, давление его резко падает и он переходит в газообразное состояние — испаряется. 
           В процессе испарения хладагент отбирает тепло от воды, а затем его пары всасываются компрессором 18 через всасывающий вентиль 19, и цикл повторяется. Уровень температуры охлаждения воды устанавливается при помощи термостата 7 и может регулироваться в пределах +(12—20) °С. Водоохладитель размещен в шкафу, где находятся бак 4 для кипяченой воды вместимостью 40 л, бак для охлажденной воды 6, холодильный агрегат 17, а в нише 1 кран 2 для раздачи воды.

 

 

6. Заключение

 

В данной курсовой работе изучили машины постоянного тока. На примере двигателя постоянного тока независимого возбуждения разработали систему электропривода с управлением по скорости. Проверили ее на устойчивость, для чего построили переходный процесс. Определили один из качественных показателей переходного процесса – время.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Список используемой литературы

 

1. Буштрук Т. Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электрические машины и электропривод» для студентов специальностей «Локомотивы», «Вагоны», «Электрический транспорт железных дорог» всех форм обучения [Текст] / Т. Н. Буштрук, Л. И. Брятова. – Самара: СамГАПС, 2005. – с.: ил. Библиогр. : с.– 300 экз.

2. Учебник для вузов ж.-д. Трансп. А.Е. Зорохович А.А. Реморов, под ред. А.Е. Зороховича.-М.:Транспорт,1982.367 с.

3. Электрические машины: учебник для электротехн. средн. спец. учебных заведений / М.М. Кацман. – 4-е изд.,перераб. и доп. – М.:Высш.шк., 2002. – 469с.

4. Тяговые электрические машины и преобразователи. Л. «Энергия», 1977.

5. Винокуров В.А., Попов Д.А. Электрические машины железнодорожного транспорта. Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1986. – 511с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение электрических машин в вагоне и вагонном хозяйстве

 

 Низковольтным считается  электрическое оборудование, работающее  при напряжении не выше 250 В относительно «земли» — заземленного корпуса электрической машины. Установки с напряжением выше 250 В считаются высоковольтными. Исторически сложилось так, что низковольтное электрооборудование пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха работает при напряжении постоянного тока 50 В. Низковольтное электрооборудование вагона по своему назначению подразделяется на несколько подсистем.

     К электрическим машинам на пассажирских вагонах относятся генераторы постоянного и переменного тока и различные электродвигатели, являющиеся приводами компрессора холодильной машины, вентиляторов салонов, аккумуляторных батарей и др. В системах электроснабжения пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха применяются следующие типы генераторов: генераторы постоянного тока с параллельным возбуждением (продольного поля) типов 23/07, PW-114, EV-648/1 (все фирмы «Газелан»), синхронные генераторы переменного тока типов ГСВ, 2ГВ-003, 2ГВ-008, ЭГВ-01.У1.

     На цельнометаллических  пассажирских вагонах применяются  аккумуляторные батареи, составленные  из кислотных или щелочных  аккумуляторов. Наиболее распространены  щелочные батареи, так как они  изготовлены из менее дефицитных  материалов и поэтому дешевле. На вагонах без кондиционирования  воздуха с номинальным напряжением  электрической сети В монтируют батареи, состоящие из 26 кислотных или 38 — 40 щелочных аккумуляторов. Для вагонов с установками кондиционирования воздуха с номинальным напряжением сети 112 В применяют батареи из кислотных или щелочных аккумуляторов.

      Элементы  регулирования (напряжения генератора, сети освещения, переключения нагрузок с генератора на аккумуляторную батарею и обратно,

аккумуляторной батареи, управления электроотоплением) выполнены на пассажирских вагонах в виде электронных полупроводниковых приборов — отдельных блоков. Эти приборы, а также приборы коммутаций (реле, контакторы, переключатели, кнопки и выключатели) и защиты (предохранители с плавкой вставкой и автоматические выключатели), РМН, РПН расположены, как правило, внутри распределительного шкафа в служебном отделении.

     По назначение  вагонное оборудование можно  разделить на следующие основные  группы: источники электрической  энергии ( генераторы и аккумуляторные батареи); преобразователи, изменяющие напряжение или ток, преобразующие один род тока в другой (постоянный в переменный и наоборот) или частоту переменного тока; устройства для электрического освещения вагонов  с лампами накаливания и люминесцентными; электрические приводы вентиляторов, насосов, компрессоров и др.;  электронагревательные приборы; аппаратура автоматического регулирования выходных параметров источников электрической энергии; сигнальные устройства; вагонная электрическая сеть. 

     На рефрижераторном  подвижном составе электрооборудование  служит для поддержания в грузовых  вагонах температурного режима, обеспечивающего сохранность перевозимых  скоропортящихся грузов и создания  комфортных условий для поездной  бригады. Для этой цели на рефрижераторном  подвижном составе применяют: электроприводы  компрессоров, вентиляторов теплообменных  аппаратов и систем охлаждения  холодильных машин, насосов и  др.; автоматические регуляторы температуры  в грузовых вагонах; приборы для  дистанционного измерения температуры  в грузовых вагонах.

     В системах  электроснабжения пассажирских  вагонов без кондиционирования  воздуха применяются следующие  типы генераторов: генераторы постоянного  тока с параллельным возбуждением (продольного поля) типов 23/07, PW-114, EV-648/1 (все фирмы «Газелан»), синхронные генераторы переменного тока типов ГСВ, 2ГВ-003, 2ГВ-008, ЭГВ-01.У1. 
Генераторы имеют привод от оси колесной пары и выполнены полностью закрытыми. Генераторы устанавливают под вагоном, охлаждение их происходит за счет обдува воздухом при движении поезда. В некоторых конструкциях на вал якоря насаживают вентилятор для более интенсивного охлаждения генератора. У подвешенного под кузовом вагона генератора винты  должны быть всегда затянуты до отказа, что обеспечивает правильное натяжение ремня. Сжатием пружин можно регулировать положение машины. 
Выпускаемые Рижским и Псковским электромашиностроительными заводами генераторы переменного тока обладают высокой эксплуатационной надежностью.

     Поскольку  аккумуляторная батарея может  заряжаться только постоянным  током, генератор устанавливают  под вагоном вместе с выпрямителем, который преобразует вырабатываемый  генератором переменный ток в постоянный. 
      В 1973 г. в качестве унифицированного для всех пассажирских вагонов без кондиционирования воздуха отечественного производства и для вагонов постройки заводов Германии принят генератор типа 2ГВ-003. Этот генератор

крепится лапами через резиновые амортизаторы к кронштейнам, приваренным к раме тележки. Затем были введены в эксплуатацию другие модификации этого генератора: 2ГВ-003.10, 2ГВ-003.11, 2ГВ-003.12 и 2ГВ-008. Размеры и общая компоновка составных частей генераторов всех модификаций не изменялись. Все генераторы переменного тока работают в

комплексе с выпрямительным мостом.На вагонах с кондиционированием воздуха применяются трехфазные генераторы переменного тока индукторного типа DCG 4435/24/2а38 производства Германии и с 1996 г. - генераторы типа ЭГВ-08.У1 производства Псковского машиностроительного завода. Эти генераторы имеют номинальную мощность 35 кВ • А при номинальном напряжении 116. На вагонах с кондиционированием воздуха при автономной системе электроснабжения устанавливают электромашинные преобразователи. Они представляют собой агрегаты, состоящие из смонтированных в одном корпусе асинхронного трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, питающегося от внешней сети напряжением 220/380 В или только 380 В, и генератора постоянного или переменного тока со смешанным возбуждением с напряжением на выходе 135... 150 В. Обе машины имеют между собой только механическую связь. Генератор выполняет такую же функцию, как и на вагонах без кондиционирования воздуха, а электродвигатель предназначен для привода генератора при длительных отстоях в парках формирования и оборота, чтобы можно было производить зарядку аккумуляторной батареи и проверять работоспособность всего электрооборудования. Привод генератора при движении вагона осуществляется от средней части оси колесной пары через редуктор, карданный вал и фрикционную муфту сцепления. 
На пассажирских вагонах установлены следующие типы электромашинных преобразователей: 2ПВ-001.2 (с синхронным трехфазным генератором переменного тока) — на вагонах постройки отечественных заводов, DUGG-28B — на вагонах постройки заводов Германии, K694L/XP44L — на вагонах постройки заводов Венгрии. В двух последних используются генераторы постоянного тока.

Электрическое оборудование пассажирских вагонов работает в тяжелых условиях. В процессе эксплуатации на него действуют значительные динамические усилия, возникающие в результате вибрации и толчков, особенно при больших скоростях движения и при маневровых работах. Динамические силы, действующие на электрооборудование, могут привести к различным повреждениям: обрыву проводов и обмоток, появлению трещин и порче электроизоляционных материалов, нарушению нормальной работы упругих и подвижных элементов электрической аппаратуры.

Большое количество различного электрооборудования установлено вне кузова вагона и подвержено атмосферным воздействиям. Значительно затрудняет работу  электрооборудования действие влаги и грязи.