Расчет статических характеристик и динамических параметров элементов систем автоматического управления

3. Расчет статических характеристик и динамических

параметров  элементов систем автоматического управления.

3.1. Расчет статических характеристик и динамических

параметров  объекта управления.

Объект управления - тяговые электродвигатели имеют две электрические индуктивно связанные цепи. Одна из них - цепь якорей. Через нее передаются на объект управления возмущающие воздействия в виде изменений уровня напряжения контактной сети и скорости движения.

Другая цепь - цепь возбуждения. Через нее передается на объект управления регулирующее воздействие в виде изменения тока возбуждения.

Индуктивная связь цепей якорей и возбуждения проявляется через магнитный поток Ф тяговых электродвигателей. Статические и динамические характеристики объекта управления определяются дифференциальным уравнением равновесия токов и напряжений в цепях якорей, а также уравнением намагничивающих сил магнитопровода с учетом влияния вихревых токов, приведенных к току возбуждения тягового электродвигателя:

 ,           (1)

     .          (2)

В уравнениях (1), (2) приняты следующие обозначения параметров:

år_я,å L_я - суммарные сопротивление и индуктивность цепи якорей ;  определяются по расчетной  схеме суммой сопротивлений и индуктивностей всех элементов цепи.

m - число последовательно включенных обмоток якорей.

g_вх- проводимость контура вихревых токов определяется по геометрическим размерам остова ТЭД(см. далее п.п.3.1.2);

С_vФ- магнитный поток ТЭД; представлен с масштабным коэффициентом С_v  тягового электропривода.

          3.1.1 Расчет статических характеристик объекта управления.

Статические характеристики объекта управления - это зависимости тока цепи якорей от тока возбуждения тяговых электродвигателей I_я(I_в) при  постоянной скорости движения.

Дифференциальные уравнения (1),(2) содержат нелинейные зависимости магнитного потока от тока возбуждения C_vФ(I_в), кроме того уравнение (1) содержит произведения переменных: скорости движения v и магнитного потока С_vФ. Расчет статических характеристик объекта регулирования выполняют графо-аналитическим методом, приняв постоянные значения скорости v₁, v₂ и приравняв нулю производные тока якорей и магнитного потока в уравнениях (1),(2).

Для расчета характеристик  I_я(I_в) надо произвести вычисления магнитного потока (с масштабным коэффициентом тягового привода) при постоянных значениях тока якорей и скорости движения v₁, v₂, В/(км/ч):

                                 .                               (3)

Затем, для каждого значения магнитного потока С_vФ надо определить по характеристике намагничивания С_vФ(I_в) величину тока возбуждения I_в.

На электровозах ВЛ-10 и ВЛ-11^м  установлены тяговые электродвигатели ТЛ2К1. Для независимого возбуждения электродвигателей в режимах рекуперативного электрического торможения применяются электромашинные агрегаты генераторы постоянного тока НБ436В. 

Номинальные данные и конструктивные параметры тягового электродвигателя, а также генератора возбуждения приведены в табл.1.

Таблица 1

 Номинальные данные и конструкционные параметры электрических машин

Характеристики намагничивания тяговых электродвигателей с масштабными коэффициентами электропривода  С_vФ(I_в) и генератора  возбуждения С_nФ_в(I_н)  приведены в табл.2. При выполнении курсового проекта характеристики намагничивания тягового электродвигателя С_vФ(I_в) и генератора возбуждения  С_nФ_в(I_н)  надо построить на миллиметровой бумаге.

Таблица 2

Характеристики намагничивания ТЭД и генератора возбуждения

       В пояснительной записке надо привести пример расчёта по формуле (3).

       Результаты расчетов статических характеристик объекта управления надо привести в виде табл.3.

       Графики статических характеристик I_я(I_в) показаны на рис.4а.

Рис. 4

Таблица 3

Статические характеристики объекта управления