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
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.
Учебник для вузов ж.-д. Трансп.
А.Е. Зорохович А.А. Реморов, под ред. А.Е. Зороховича.-М.:Транспорт,1982.367 с.
Электрические машины: учебник
для электротехн. средн. спец. учебных заведений / М.М. Кацман. – 4-е изд.,перераб. и доп. – М.:Высш.шк., 2002. – 469с.
Тяговые электрические машины
и преобразователи. Л. «Энергия», 1977.
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.