Расчет статических характеристик и динамических параметров элементов систем автоматического управления, страница 3

Iв, А	50	100	200	300	400	500	600	700
СnФв,
Iн, А

3.2.2 Расчет динамических параметров

исполнительного устройства.

Для аналитического определения динамических параметров генератора  возбуждения  надо выполнить линеаризацию уравнений (18)-(20). С этой целью надо ввести коэффициент наклона,  Ом/(об/мин):

                                                                                                              (22)

линеаризующего отрезка характеристики намагничивания С_nФ_в(I_н) (рис. 5б) и заменить переменные величины i_в, i_н, Ф, Ф_в их отклонениями Di_в, Di_н, D(С_vФ), D(С_nФ_в) относительно  постоянных расчетных величин :

                    ,                             (23)

 

                                                                                    ,                         (24)                   

                                    (25)

Для определения передаточных функций надо выразить уравнения (19)-(21) в операторной форме и преобразовать относительно входных переменных соответствующих цепей:

                                  (26)

          ;                (27)

 

                                                                                                              (28)                                                                                           

                                                                                          .                             

В уравнениях (26)-(28) приняты следующие обозначения коэффициентов и постоянной времени:

                                     ;                                            (29)

                                           ;                                   (30)

                           ;                                                  (31)

                                         ;                                  (32) 

                                          .                                        (33)

Дифференцирующие звенья К_wp и К_wнp  в уравнениях (26),(27) характеризуют отрицательные обратные связи, обусловленные проявлением э.д.с. самоиндукции обмоток возбуждения тяговых электродвигателей  и генератора возбуждения . Передача воздействия изменения намагничивающих сил  на магнитный поток генератора возбуждения характеризуется апериодическим звеном 1-го порядка с постоянной времени Т_вхв.

          Если подставить уравнение (28) в (26) и приравнять нулю операторные изображения производных магнитных потоков, то будет получено аналитическое выражение статической характеристики генератора возбуждения:

 

          Коэффициент усиления исполнительного устройства K_иу равен коэффициенту наклона линеаризующего отрезка характеристики I_в(I_н) (см. рис. 6а).:

                             .                            (34)

3.3. Расчёт статических характеристик  и  динамических

параметров элементов обратной связи.

          В системе электрического рекуперативного торможения электровоза ВЛ-10 обратная связь создаётся ампер-витками  противовозбуждения генератора возбуждения (см. рис.1). Эта обратная связь отрицательная, безынерционная, количественно характеризуется отношением числа витков обмоток противовозбуждения ОПВ и независимого возбуждения ОНВ генератора возбуждения:

                                              .                                    (35)

Сигнал обратной  связи, приведенный к числу витков w_н обмотки  ОНВ определяется соотношением:

Сигнал обратной связи по току якорей тяговых электродвигателей в системе автоматического управления электрическим торможением электровоза ВЛ-11^м  создаётся датчиком тока ДТЯ, выполненного на основе трансформатора постоянного тока (ТПТ) .

          В выходной цепи датчика тока устанавливают фильтр (R_Ф-C_Ф), сглаживающий пульсации выходного напряжения, и регулировочный потенциометр R_дт (рис.7). Выходной фильтр придаёт датчику тока свойства апериодического звена 1^-го порядка. Поэтому зависимость выходного напряжения датчика от тока цепи якорей определяется дифференциальным уравнением:

                                      ,                                       (36)

где:

          r_дт - сопротивление резистора выходной цепи датчика;

          w_дт - число витков обмоток датчика;

          Т_дт=R_ФС_ф - постоянная времени выходного фильтра датчика;

          Операторное уравнение, характеризующее передаточную функцию датчика тока имеет вид:

                                            .                              (37)

          Коэффициент  преобразования тока якорей тяговых электродвигателей в выходное напряжение датчикам тока  является коэффициентом отрицательной обратной связи системы автоматического уравнения. В расчётах характеристик датчиков тока надо принять К_ос=0,02-0,04 Ом. Регулировочный резистор R_дт  позволяет регулировать коэффициент обратной связи  при настройке САУРТ.  При выполнении курсового проекта надо по заданной в исходных данных постоянной времени датчика тока  T_дт =R_ф C_ф  выбрать параметры сглаживающего фильтра: сопротивление резистора R_ф и емкость конденсатора С_ф.

3.4. Расчёт  статических характеристик и динамических параметров

регулятора и преобразователя сигналов.

          В системе электрического рекуперативного торможения электровоза ВЛ-10 применено непосредственное регулирование магнитного потока генератора возбуждения В. Коэффициент обратной связи К_ос - является коэффициентом приведения тока якорей тяговых электродвигателей к току независимого возбуждения генератора возбуждения. Поэтому характеристика регулятора определяется коэффициентом усиления К_рег=1.

Принципиальная схема канала регулирования тока рекуперации

САУРТ электровозов ВЛ-11^м, состоящего из регулятора тока рекуперации РТР, промежуточного усилителя ПУ и блока транзисторного прерывателя БТП, показана на рис.8.

          Регулятор тока рекуперации представляет собой операционный усилитель DA1, работающий в режиме инвертирующего компаратора. На инвертирующий вход усилителя поданы напряжение U_дт датчика тока якорей, напряжение (-U_зу)  задающего устройства и напряжение (-U_пл) генератора пилообразного напряжения (ГПН). Регулятор тока выполняет две функции:

          - производит вычитание напряжений, формируя сигнал рассогласования по току якорей DU_у =U_дт - U_зу ;