Расчет систем автоматического управления электрическим подвижным составом: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию, страница 5

                                                                                          ,       (20)                   

        (21)

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

       (22)

  (23)

 

                                                                                              (24)                                                                                              

В уравнениях (22)-(24) приняты следующие обозначения коэффициентов :

                                   ;  (25)

        ;  (26)

         ;    (27)

   ;   (28) 

  .    (29)

Дифференцирующие звенья К_wp и К_wнp  в уравнениях (22),(23) характеризуют отрицательные обратные связи, обусловленные проявлением э.д.с. самоиндукции обмоток возбуждения тяговых электродвигателей  и генератора возбуждения . Передача воздействия переменной величины изменения намагничивающих сил  на магнитный поток генератора возбуждения характеризуется апериодическим звеном 1-го порядка с постоянной времени Т_вхв.

          Если подставить уравнение (24) в (22) и приравнять нулю изображение производных магнитных потоков будет получено аналитическое выражение статической характеристики генератора возбуждения:

 

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

                             .      (30)

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). Обратная связь отрицательная, безынерционная характеризуется отношением числа витков обмоток противовозбуждения ОПВ и независимого возбуждения ОНВ генератора возбуждения:

                                        .             (31)

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

Сигналы обратных связей по току якорей тяговых электродвигателей в системах автоматического управления электрическим торможением электровоза ВЛ-11^м  создаются датчиками тока ДТЯ на основе трансформаторов постоянного тока (ТПТ) .

          В выходной цепи датчика тока устанавливают фильтр, сглаживающий пульсации выходного напряжения и регулировочный потенциометр R_п (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:

,           (33)

где:

          r_дт - сопротивление резистора выходной цепи датчика;

          w_дт - число витков обмоток датчика;

          Т_дт - постоянная времени выходного фильтра датчика;

          Операторное уравнение, выраженное в отклонениях переменных  и и характеризующее передаточную функцию датчика тока имеет вид:

                          .       (33)

          Коэффициент  преобразования тока якорей тяговых электродвигателей в выходное напряжение датчика  является коэффициентом отрицательной обратной связи системы автоматического уравления. В расчётах характеристик датчиков тока можно 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 электровозов 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 датчика тока якорей U_дт, напряжение задающего устройства (-U_зу) и напряжение (-U_пл) генератора пилообразного напряжения. Регулятор тока выполняет две функции:

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

          - преобразует посредством сравнения сигнала рассогласования DU_у с пилообразным напряжением U_пл непрерывный сигнал обратной связи U_дт в периодическую последовательность импульсных сигналов (см. рис.9).

          Относительная длительность положительных выходных импульсов компаратора зависит от отношения сигнала управления U_у к амплитуде пилообразного напряжения U_пл:

  .   (34)

                    На интервале положительного импульса выходного напряжения компаратора DA1 происходит переключение транзистора VT1 промежуточного усилителя, управляющего транзистора VT3 и силового транзистора VT4 блока транзисторного прерывателя в состояние насыщения (высокой проводимости).

рис .9