ОАО «РЖД»
Московский государственный университет
путей сообщения (МИИТ)
Институт транспортной техники и организации производства (ИТТОП)
Курсовая работа
на тему: «Разработка математической модели регулятора мощности тягового генератора»
Выполнил: студент гр. ТЛТ-521
Лисицына О.В.
Принял: доц. Сашко Н.А.
2005
Введение………………………………………………………………….…..4
1. Краткий анализ систем управления
Д-Г установки……………………………………………………………….…..5
1.1. Несвязанные системы управления………………………………………..5
1.2. Связанные системы управления…………………………………………..5
2. Математическая модель СА У тепловоза……………………………….….6
2.1. САУ дизеля…………………………………………………………..….….6
2.2. САУ электропередачи тепловоза…………………………………..……..7
3. Расчёт параметров регулятора мощности……………………………….....9
4. Составление алгоритма программы
регулятора мощности........................................................................................11
Заключение………………………………………………………………..13
Список используемых источников……………………………..14
Введение
Одним из важнейших экономических показателей работы тепловоза является расход топлива. На этот показатель должно быть ориентировано оптимальное управление тепловозом.
Основной задачей САУ тепловозов состоит в том, чтобы она обеспечивала совместное и согласованное управление всеми звеньями силовой установки. Это позволяет не только приводить в соответствие вырабатываемую дизелем мощность с той мощностью, которая в данное время требуется от тепловоза по условиям движения.
Целью данной работы является составление математической модели САУ тепловоза с электропередачей на переменно-постоянном токе.
Учитывая, что энергетическая цепь тепловоза содержит наибольшее количество элементов, и математическое описание этих элементов имеет высокий порядок, то в работе рассматривается только один элемент системы регулирования - регулятор мощности генератора.
1. Краткий анализ существующих систем управления Д-Г установки
1.1. Несвязанные системы управления
Несвязанные системы управления применяются на тепловозах ТЭ1, ТЭ2, ТЭЗ. В этой системе регулируемыми величинами являются частота вращения вала дизеля и электромагнитный момент генератора Мг.
Ток генератора для этой системы управления является внешним возмущением, его отклонение вызывают внешние воздействия, а именно изменение сопротивления движению поезда.
Нелинейным элементом (Нэ) - специальная магнитная система возбудителя - суммирующим устройством обеспечивается заданный закон изменения магнитного потока возбудителя, и генератора.
При любом изменении тока генератора регулятор возбуждения (РВ) должен изменить магнитный поток генератора с помощью исполнительного органа — обмотка возбуждения генератора по гиперболическому закону. Тогда будет обеспечено постоянство момента генератора.
Система автоматического управления генератора наряду со своей простотой и запасом устойчивости, имеет ряд недостатков.
В этой системе для обеспечения необходимого качества управления требуется точная реализация заданной функциональной зависимости между возмущением и воздействием регулятора на регулируемый орган.
Указанных недостатков нет в системе управления дизеля, отличающихся наличием узла сравнения, в котором регулируемая величина n сравнивается с заданным уравнением n0.
Узел сравнения систем позволяет уменьшить отклонения регулируемой величины, независимо от того, какими причинами последнее вызвано.
Таким образом, имеются две несвязанные системы; система управления генератора и система управления дизелем, которая независимо друг от друга воздействуют на свой объект.
Основным недостатком несвязанных систем управления является необходимость точной взаимной настройки регуляторов двигателя и генератора.
Несвязанные системы управления обеспечивают: поддержание угловой скорости вращения вала дизеля на заданном уровне, постоянство момента генератора, ограничение максимального напряжения и тока генератора.
1.2. Связанные системы управления
К связанным системам управления относят узел АРМ, применяемый на тепловозах ТЭЗ и ТЭ7 и систем регулирования мощности Д-Г установки тепловозов типа 2ТЭ10Л, ТЭП60, ТЭ10Э, 2ТЭ116, ТЭМ7 и др., где используют объединённый регулятор числа оборотов.
Регулируемой величиной является подача топлива, которую РМ старается сохранить неизменной, что соответствует постоянству крутящего момента дизеля.
Регулятор момента меняет нагрузку генератора путём его возбуждения таким образом, чтобы обеспечить поддержание заданного значения подачи топлива, а следовательно и момента дизеля. При заданной скорости это означает использование генератором всей свободной мощности дизеля, что является выполнением основного требования, предъявленным к системам управления Д-Г.
Связанные системы управления являются наиболее перспективными, так как они наиболее удовлетворяют всем требованиям к системам управления Д-Г установок тепловозов.
Наряду с обеспечением высокой точности и качественного регулирования, связанные системы должны обладать высокой надёжностью, что является одним из важнейших факторов для тепловозной системы автоматики.
2. Математическая модель САУ тепловоза
Современные тепловозы с электрической передачей оборудованы объединенными регуляторами мощности. Электрическая цепь такого тепловоза представляет собой сложную многоконтурную замкнутую систему регулирования.
В уравнениях описывающих переходные процессы в системах с такими элементами входит ряд переменных величин, которые не линейно зависят от некоторых параметров.
При составлении уравнений СА У тепловоза принят ряд упрощений:
1) Не учитывается инерционных подвижных частей объединённого регулятора мощности (ОРМ), силы трения, сопротивления маслопроводов, утечки масла.
2) Момент инерции вращающихся частей Д-Г принимается постоянным.
3) Скорость движения тепловоза в течение времени переходного процесса не изменяется.
4) Пренебрегают влиянием гистерезиса электрических машин взаимной индуктивности обмоток, вихревых токов, температуры обмоток.
При математическом регулировании САУ тепловоза удобно разделить на две части: САУ дизеля и САУ электрической передачи тепловоза.
2.1. САУ дизеля
САУ дизеля включает в себя дизель как объект регулирования и объединённый регулятор мощности (ОРМ).
ОРМ предназначен для автоматического поддержания постоянной частоты вращения вала Д-Г на каждой позиции контроллера и определённого выдвижения реек топливных насосов.
Поскольку цикловая подача топлива на данной частоте вращения определяется выдвижением реек, то при неизменных внешних условиях (температуры, давления, влажности) этому выдвижению реек в установившемся режиме соответствует определённый вращающий момент дизеля.
Регулятор частоты вращения вала дизеля (РЧВ) центробежный чувствительный элемент РЧВ:
где: x1 - перемещение плунжера чувствительного элемента;
n0 и n - соответственно заданные и текущие значения частоты вращения вала дизеля;
k1 - коэффициент усиления.
Уравнение движения поршня сервомотора подачи топлива:
где: y1 - перемещение втулки золотника РЧВ.
Уравнение движения поршня РЧВ:
где: m1 - движение поршня сервомотора подачи топлива.
Регулятор нагрузки РН
Уравнение движения чувствительного элемента, поршня сервомотора и обратной связи имеют вид:
где: m2 - движение поршня сервомотора РН;
у2 - перемещение втулки золотника РН;
x2 - перемещение плунжера РН;
k4, k5, k6 - коэффициенты усиления.
Дизель.
Вращающий момент дизеля:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
