Расчет системы автоматического управления тяговыми электродвигателями электровозов переменного тока: Учебное пособие, страница 7

Сопротивление обмоток сглаживающего реактора принять равным r_ср=0,015 Ом, индуктивность обмоток сглаживающего реактора L_ср, сопротивление r_кс и индуктивность контактной сети L_кс надо принять по заданию. Сопротивление r_т, индуктивность L_т обмоток тягового трансформатора надо принять  из расчетов пп.5.1.2 (формулы (49),(51)).

Величину индуктивности обмотки якоря надо вычислить для номинальных параметров ТЭД по формуле Уманского [2]:

,    [Гн].                     (55)

Таблица 3

Характеристика намагничивания ТЭД

Электровоз	2ЭС5К	ЭП1
ТЭД	НБ514	НБ520
Iв, А	СvФ, В/(км/ч)	СvФ, В/(км/ч)
150	6,5	5,1
200	8,3	6,5
250	9,9	7,8
300	11,3	8,8
350	12,5	9,7
400	13,5	10,4
500	15,2	11,6
600	16,4	12,5
700	17,4	13,2
800	18,1	13,8
900	18,7	14,2
1000	19,2	14,5
1100	19,6	14,8
1200	20,1	15,1

Характеристику намагничивания С_vФ(I_в) ТЭД надо построить  в масштабе на миллиметровой бумаге. Расчет коэффициента К_ф наклона линеаризующего отрезка характеристики намагничивания С_vФ(I_в) тяговых электродвигателей надо выполнить по формуле (10) для расчетного значения тока возбуждения I_в=β₀I_уств диапазоне изменения тока возбуждения DI_в =100)А.

Величину индуктивности рассеяния обмотки возбуждения надо вычислить для расчетного  коэффициента К_ф, соответствующего расчетному току возбуждения ТЭД по следующей формуле:

.

Для расчета постоянной времени T_w  (формула (17)) и коэффициента усиления K₁ (формула (21)) надо вычислить скорость движения для тока ТЭД  I_я=I_уст  на 4-й зоне регулирования ВИП по следующей формуле, км/ч:

.(56)

Относительную потерю напряжения в обмотках трансформатора ∆ от тока тяговой нагрузки надо рассчитать по следующей  формуле:

.                       

При расчете скорости движения v₀  надо принять фазовые углы отпирания тиристорных плеч буферного контура ВИП α₉=8⁰, углы фазового регулирования α_р=90⁰.

Магнитный поток С_vФ₀ в формуле (60) надо определить по характеристике намагничивания С_vФ(I_в) для тока возбужденияТЭД, равного I_в0=β₀I_уст.

Для расчета постоянной времени контура вихревых токов T_вх (формула (18)) надо вычислить величину проводимости контура вихревых токов g_вх  по геометрическим размерам магнитопровода ТЭД, приведенным в табл. 4 [3]:

- остова: s_о - толщине, h_о - высоте, l_m - длине полюсной дуги;

- полюсного сердечника: b_П - ширине , h_П - высоте , l_П – длине:

,   [1/Ом]  

Здесь g₀=7,15^.10⁶   – удельная проводимость стали остова.

Таблица 4

Динамические параметры  контура

регулирования тока САУ

Для приведения операторной передаточной функции (20) цепи ТЭД к звеньям с табличными передаточными функциями надо вычислить корни p₁,p₂  квадратного уравнения (22), соответствующего знаменателю передаточной функции (20) цепи ТЭД. Корни квадратного уравнения (22) для существующих параметров силовой цепи будут комплексными сопряженными:

,               .

Приведенную постоянную времени T_при коэффициент затухания n эквивалентного колебательного звена передаточной функции ТЭД (23) надо рассчитать, используя вычисленные величины корней по формулам (24) и (25). Полученные при выполнении раздела работы результаты расчетов динамических параметров ТЭД надо записать в соответствующие строки табл.4.

5.3.Выбор параметров элементов обратной связи

В САУ электровозов 2ЭС5К и ЭП1 применены датчики тока «LEM». Максимальный уровень выходных сигналов датчиков тока не превышает (5…8)В. Выбор коэффициента усиления датчика тока K_дт=U_дт/I_я и масштабного коэффициента цифровой обработки сигналов  датчиков тока m_дт в курсовом проекте следует производить  так, чтобы m_дт K_дт =0,05, т.е. цифровой сигнал датчика тока должен быть в 20 раз меньше действительной величины тока ТЭД. Величину постоянной времени  датчиков тока T_дт надо принять по заданию.

5.4.Расчет коэффициента усиления таймера - фазорегулятора.

Для расчета константы C₀ таймера - фазорегулятора, соответствующей периоду цикла управления МПСУ по формуле (36), надо принять частоту счета таймера в пределах f_т=1000 Гц. Коэффициент усилениятаймера - фазорегулятора надо вычислить по формуле (38). Полученные результаты расчетов надо записать в табл.4.

5.5.Расчет параметров настройки регуляторов РТЯ

Для расчета коэффициентов усиления регуляторов надо вычислить величину общего коэффициента усиления K₀ контура регулирования тока ТЭД по формулам (43)-(45), полученным из решения уравнений  ЛАЧХ при частоте среза.

Частоту среза ЛАЧХ для обеспечения удовлетворительного качества регулирования следует принять: для САУ с ПИ-регулятором  ≤,  для САУ с ПД-регулятором  ω_ср≤.

Принимая во внимание, что суммарная величина запаздывания цифровой обработки сигналов управления тиристорными плечами ВИП в микропроцессорной системе управления при α_р =90⁰ составляет τ=0,015с, величина частоты среза не должна превышать для САУ с ПИ-регулятором ω_ср≤30 (1/с);  для САУ с ПД-регулятором ω_ср≤50…70(1/с). Увеличение фазового угла ЛФЧХ САУ звеньями запаздывания для САУ с ПИ-регулятором на 25 град., и для САУ с ПД-регулятором на 45…60 град. при соответствующих  частотах среза ЛАЧХ, можно считать допустимым по условиям обеспечения необходимых запасов устойчивости по фазе и удовлетворительного качества регулирования.