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

Федеральное  Агентство  Железнодорожного  Транспорта

Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра "Электрическая тяга"

А.Я.Якушев

РАСЧЕТ

 СИСТЕМЫ  АВТОМАТИЧЕСКОГО  УПРАВЛЕНИЯ

 тяговыми электродвигателями  ЭЛЕКТРОВОЗА

ПЕРЕМЕННОГО  ТОКА

Учебное пособие

Для студентов дневного обучения по дисциплине

 «АВТОМАТИЗАЦИЯ  УПРАВЛЕНИЯ  ЭПС»

Санкт-Петербург

2009

      УДК 629.243.053.3

Якушев А.Я.

Расчет системы автоматического управления тяговыми электродвигателями электровозов переменного тока. Учебное пособие. – СПб: ПГУПС, 2009. – 41 с.

Библиогр.: 5 назв., табл. 9, илл. 10.

Рассмотрен способ расчета динамических характеристик элементов контура регулирования и параметров настройки регуляторов тока тяговых электродвигателей системы автоматического управления электровозов переменного тока в режиме тяги на основе логарифмических частотных характеристик.

Учебное пособие предназначено студентам дневного обучения по специальности 19.03.03 «Электрический транспорт железных дорог» для курсового проектирования по дисциплине «Автоматизация управления электроподвижного состава».

СОДЕРЖАНИЕ

1.Общие указания                                                                                                                      стр.  4

1.1.Основные задачи проектирования                                                                      стр.  4

1.2.Содержание курсового проекта                                                                          стр.5

1.4.Перечень обязательных схем и графиков                                          стр.  5

2.Принципиальная и функциональная схемы САУ тока ТЭДстр.  6

3.Динамические характеристики элементов контура

регулирования тока ТЭД                                                                                          стр. 10

3.1 Динамические характеристики исполнительного устройства      стр. 10

3.2. Динамические характеристики объекта регулирования стр. 12

3.3. Динамические характеристики элементов обратной связи.стр. 14

3.4. Динамические характеристики регуляторов тока РТЯ   стр. 15

3.5. Динамическая характеристика таймера-фазорегулятора             стр. 17

4. Структурная схема контура регулирования тока ТЭД              стр. 18

4.1.Структурные схемы  и операторные передаточные функции

контура регулирования тока ТЭД                                                              стр. 18

4.2.Логарифмические амплитудно-частотные характеристики

контура регулирования тока ТЭД.                                                             стр. 21

4.3. Коэффициенты усиления САУ и регуляторов РТЯ.         стр. 22

5. Расчёт динамических параметров элементов контура

 регулирования тока ТЭД                                                                                                       стр. 24

5.1.Расчёт коэффициентов усиления исполнительного

устройства                                                                                                                      стр. 24

5.2. Расчёт динамических параметров объекта регулирования стр. 25

5.3.Выбор коэффициентов усиления элементов обратной связи        стр. 29

5.4. Расчёт коэффициента усиления таймера-фазорегулятора            стр.28

5.5.Расчёт параметров настройки регуляторов РТЯ                             стр.28

6.Оценка качества регулирования тока ТЭД                                     стр.29

Библиографический список.                                                                                  стр.38

1.Общие указания

Цель проекта – практическое изучение элементной базы, принципов построения систем автоматического управления (САУ), переходных процессов в силовых цепях современного электрического подвижного состава на примере расчета и компьютерного моделирования системы автоматического управления (САУ) тяговыми электродвигателями электровоза переменного тока.

1.1. Основные задачи проектирования

Основными задачами курсового проектирования являются расчет статических и  динамических параметров элементов контура регулирования тока ТЭД, параметров настройки регулятора, расчет параметров элементов компьютерной модели САУ тяговыми электродвигателями, расчет переходных процессов в силовых цепях электровозов переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения 2ЭС5К или ЭП1.

Для выполнения этих задач необходимо:

- изучить расчётную схему электрических цепей, функциональную и структурную схемы контура регулирования тока тяговых электродвигателей (ТЭД) и микропроцессорной системы автоматического управления;

- выполнить расчет динамических параметров элементов контура регулирования тока ТЭД и параметров настройки регулятора тока ТЭД;

- рассчитать параметры элементов и произвести настройку компьютерной модели САУ тяговыми электродвигателями.

- выполнить расчет переходных процессов в силовых цепях проектируемой САУ для режима пуска электровоза и при возмущающем ступенчатом воздействии изменения  уровня напряжения контактной сети.

1.2. Содержание курсового проекта

1.Расчётная схема электрических цепей и функциональная схема САУ контура регулирования тока ТЭД с обозначением переменных величин и расчетных параметров элементов цепей. Краткое пояснение функционального назначения элементов и принципа автоматического управления.

2.Структурная схема САУ для контура регулирования тока ТЭД. Краткое пояснение физической сущности операторных передаточных функций структурной схемы.

3.Расчёт динамических параметров элементов САУ. Расчет параметров настройки регулятора тока ТЭД.

4.Расчет параметров элементов компьютерной модели САУ.

5.Расчет на компьютерной модели САУ переходных процессов в силовых цепях для режима пуска электровоза и при возмущающем ступенчатом воздействии изменения  уровня напряжения контактной сети.

1.3. Перечень обязательных схем и графиков

1.Расчётная принципиальная схема электрических цепей и функциональная схема САУ контура регулирования тока ТЭД.

2.Характеристика намагничивания ТЭД.

3.Структурные схемы  ТЭД и САУ для контура регулирования тока ТЭД.

4.Функциональная схема компьютерной модели контура регулирования тока ТЭД.

5.Функциональные схемы основных блоков компьютерной модели контура регулирования тока ТЭД.

6.Графики переходных процессов при пуске электровоза и при ступенчатом изменении  уровня напряжения контактной сети для заданного пускового тока ТЭД I_я = I_уст.

Все графики должны быть начерчены на миллиметровой бумаге. Допускаются компьютерное исполнение графиков ЛЧХ и переходных функций, рассчитанных программно. Условные обозначения, размеры схем, масштабы графиков должны соответствовать требованиям ЕСКД. В расчётах надо применять международную систему физических единиц СИ.