2. Принципиальная и функциональная схемы
САУ тока ТЭД
Пассажирский шестиосный электровоз ЭП1 и каждая четырехосная секция электровоза 2ЭС5К оборудованы двумя 4-х зонными тиристорными выпрямительно-инверторными преобразователями (ВИП) [1]. Эти преобразователи осуществляют регулирование напряжения, подводимого к ТЭД в режимах тяги и электрического рекуперативного торможения.
Микропроцессорная система автоматического управления (МПСУ) осуществляет управление выпрямительно-инверторными преобразователями, регулирование тока ТЭД и скорости движения электровоза.
Упрощенная принципиальная схема силовых электрических цепей тяговых электродвигателей электровоза 2ЭС5К, питающихся от одного ВИП, и функциональная схема контура регулирования тока ТЭД микропроцессорной системы управления для режима тяги показаны на рис.1. Контур автоматического регулирования скорости движения в работе не рассматривается.
В тяговом режиме стабилизация тока тяговых электродвигателей на заданной уставке Iуст осуществляется регулятором тока якорей (РТЯ) микропроцессорной системы управления, обеспечивающей зонно-фазовое регулирование углов отпирания αр тиристорных плеч ВИП. Расширение диапазона регулирования достигается применением ослабления возбуждения ТЭД. Цепи ступенчатого ослабления возбуждения ТЭД на схеме не показаны.
Рис .1. Расчетная схема системы автоматического управления.
На схеме рис.1 обозначены переменные:
iя, iв– токи якорей и возбуждения ТЭД;
ud , id - выходное напряжение и выпрямленный ток нагрузки ВИП;
Uкс, U2 – напряжение контактной сети и тяговой обмотки трансформатора;
uдт ,iдт – выходной и масштабированный сигналы датчиков тока ТЭД;
Cр - выходная числовая переменная регулятора тока РТЯ;
tр, αр–временные и фазовые интервалы отпирания тиристоров ВИП; uси – импульсы синхронизации модулей МПСУ.
Уставка тока Iуст тяговых электродвигателей задается сельсином-задатчиком поворотом рукоятки (штурвала) контроллера машиниста.
Измерение тока якорей осуществляется датчиками тока ДТ1 - ДТ4, установленными в цепи каждого ТЭД. Модуль «ИЛИ-MAX» САУ выделяет из сигналов всех датчиков тока наибольший по уровню. Выходные сигналы датчиков тока периодически многократно преобразуются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) в цифровые коды на интервале каждой полуволны изменения напряжения тяговой обмотки трансформатора. В микропроцессорной системе управления производится масштабирование цифровых сигналов датчиков тока uдт в величины iдт, соответствующие действительным значениям токов тяговых электродвигателей iя.
Синхронизация работы всех модулей МПСУ осуществляется импульсными сигналами синхронизации uси, которые формируются модулем синхронизации СХ при нулевой фазе напряжения тяговой обмотки трансформатора u2 посредством сигнала согласующего трансформатора ТС.
Интервал каждой полуволны изменения напряжения тяговой обмотки трансформатора называют периодом цикла управления МПСУ (τу=0,01с).
Функциональная схемаСАУ контура регулирования тока ТЭД электровозов для тягового режима показана на рис.2.
Рис.2.Функциональная схема контура регулирования тока ТЭД.
Объектом регулирования (ОР) являются тяговые электродвигатели последовательного возбуждения. Выходная переменнач ОР - ток якорей ТЭД iя.
Задающим элементом (ЗЭ) служит резисторный потенциометр-задатчик, приводимый рукояткой (штурвалом) контроллера машиниста. Задающим сигналом является выходное напряжение задатчика, преобразованное в цифровой код уставки тока ТЭД Iуст.
Исполнительное устройство (ИУ) состоит из тяговвого трансформатора и выпрямительно-инверторного преобразователя. Выходное напряжение ВИП ud является регулирующеим воздействием на объект регулирования.
Возмущающее воздействие передается на объект регулирования в виде ступенчатого изменения напряжения контактной сети ∆Uкс ·1(t).
Обратная связь (ОС) по току якорей ТЭД
создается датчиками тока ДТ1-ДТ4, АЦП и блок-программой числовой обработки
сигналов датчиков. Блок-программа числовой обработки производит преобразование
наибольшего аналогового сигнала датчиков тока uдт
в цифровой сигнал iдт, кратный реальным
токам ТЭД, вычисление среднего значения сигнала 
каждый период цикла управления.
Блок-программа регулятора (РТЯ) тока якорей ТЭД
производит каждый период цикла управления вычисление с заданным законом регулирования
по сигналу рассогласования (Iуст -
) числовой переменной Ср.
Числовая переменная Ср передается в таймер-фазорегулятор ФР.
Формирователь сигналов управления - таймер–фазорегулятор
(ФР) производит отсчет интервалов времени tр
относительно импульсов синхронизации 
uси.
Выходными сигналами таймера-фазорегулятора являются импульсные
сигналы, формируемые с интервальными задержками tр, соответствующими фазовым углам регулирования
αр тиристорных плеч ВИП.
Распределитель сигналов управления – блок-программа фазового управления (БФУ) производит распределение импульсных сигналов управления плечами ВИП по заданному алгоритму каждой зоны регулирования.
В выполняемом разделе надо кратко пояснить на основе принципиальной и функциональной схем, как осуществляется стабилизация тока тяговых электродвигателей при автоматическом управлении электровозом.
Контрольные вопросы к разд. 2
1.Поясните функциональное назначение элементов силовой цепи и САУ.
2.Назовите выходные сигналы функциональных элементов САУ.
3.Поясните физическое действие сигналов функциональных элементов САУ.
4. Поясните принцип автоматического регулирования тока ТЭД .
3.Динамические характеристики элементов
контура регулирования тока ТЭД
3.1. Динамические характеристики исполнительного устройства
Динамические характеристики исполнительного устройства определяются операторными передаточными функциями звеньев, формирующих выходное напряжение ud ВИП.
Напряжение тяговой обмотки трансформатора определяется следующим выражением:
; (1)
Где I1 - ток сетевой обмотки тягового трансформатора,
Lт , rт , Lкс, rкс – индуктивность и активное сопротивление обмоток тягового трансформатора, контактной сети;
Kт - коэффициент трансформации;
ωс= 2πfс – частота напряжения сети.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.