НАЗНАЧЕНИЕ, УСЛОВИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ САУ ПОЛЕМ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

ВВЕДЕНИЕ

Автомати­ческое управление — это такой способ управления, при котором необходимые операции выполняются посредством системы, функционирующей без вмешательства человека, в соответствии с заранее заданными условиями.

Функции автоматического управления могут быть чрез­вычайно многообразными. Применительно к оборудованию тепловозов это могут быть: поддержание необходимых режимов работы машин и агрегатов; поддержание постоян­ными или изменение по заданным законам каких-либо физических величин, характеризующих режимы работы; включение и выключение машин и агрегатов; реверсирова­ние ТЭД и их торможение; осуществление определенной последовательности операций; защита от недопусти­мых режимов работы; контроль состояния физических величин или режимов работы.

Совокупность объекта управления и автоматических управляющих устройств называется системой автомати­ческого управления(САУ).

Два основных принципа автоматического управления. Основным признаком, по которому могут быть подразде­лены САУ, является воздействие на систему управления действительного состояния объекта управления. Если в системе происходит непрерывный контроль управляемой величины и в зависимости от ее значения осуществляется воздействие на объект управления, то такая система называется САУ по отклонению управляемой величины(такую систему иногда называют системой автоматичес­кого регулирования САР). Ноли воздействие на объект управления осуществляется вне зависимости от состоя­ния управляемой величины, то такая система называется системой автоматического управления (САУ) по воз­мущающему воздействию (или системой автоматического управления по произвольно изменяемой нагрузке). В ком­бинированных системах автоматическогоуправлениясоче­таются оба принципа управления, как по возмущающему воздействию, так и по отклонению управляемой величины.

Структурная схема САУ по отклонению управляемой величины представлена на рис.1. Здесь управляемая величина воздействует на вход регулятора через обратную связь. Обратной связьюв общем случае называется воз­действие (сигнал) от управляемой величины на вход системы или, другими словами, на работу регулятора. Сигна­ламназывается физическая величина, используемая для передачи команды или информации.

Если система состоит из нескольких последовательно включенных элементов, то воздействие от управляемом величины на вход системы называется главной обратной /вязью,а воздействие от выхода какого-либо элемента на вход предыдущего (но цепи прохождения сигнала) назы­вается дополнительной (местной) обратной связью.Если обратная связь увеличивает воздействие входного сигнала на выходной (сигнал обратной связи складывает­ся с входным сигналом), то она называется положитель­ной обратной связью. Если же указанное воздействие уменьшается (сигнал обратной связи вычитается из вход­ного), то это будет отрицательная обратная связь(см. рис. 4).

Рис. 1. Структурная схема САУ по отклонению управляемой вели­чины.

В САУ электрической передачи, как и в других техничес­ких системах, преимущественно применяется отрицатель­ная обратная связь, которая улучшает переходные процес­сы, повышая устойчивость И быстродействие системы.

Различают жесткую (апатическую) и гибкую

(исчезающую) обратные связи.При жесткой обратной связи ее выходное воздействие всегда пропорционально входному сигналу (как при переходных, так и при устано­вившихся процессах). Введение жесткой обратной связи обеспечивает статическую стабилизирующую САУ. Гибкая обратная связь действует только при переходных процес­сах и исчезает при установившемся режиме. При гибкой обратной связи система управления является астатичес­кой стабилизирующей.

Система автоматического управления с обратной связью является замкнутой.При отклонении управляемой вели­чины от заданного значения по любой причине происходит такое воздействие на объект управления, которое устраня­ет это отклонение.

НАЗНАЧЕНИЕ, УСЛОВИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ САУ ПОЛЕМ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Степень управления тягового генератора (или диапазон изменения тока и напряжения его) ограничена, как правило, габаритом тягового генератора, насыщением его магнитной системы, а также условиями коммутации. Поэтому исполь­зование полной мощности тягового генератора может быть лишь в определенном интервале тока нагрузки его, а следо­вательно, скорости движения поезда. При превышении ка­кой-то скорости движения, когда ток нагрузки тягового генератора падает ниже определенного значения (для тяго­вых генераторов ГП-311Б тепловозов ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В, 2ТЭ10Л — ниже 2900 А, для тяговых генераторов ГП-311В тепловозов ТЭП60 — 3150 А), возросший ток воз­буждения генератора приводит к насыщению магнитной сис­темы и ограничению напряжения. При ограничении напряжения снижение тока нагрузки вызывает пропорциональное уменьшение реализуемой мощности.

Чтобы уменьшить необходимую степень управления тягового генератора или использовать полную мощность уже построенного генератора в более широком интервале скоростей движения, приходится при высоких скоростях искусст­венно увеличивать ток нагрузки генератора. Это достигает­ся за счет автоматического управления ТЭД путем ослабле­ния возбуждения(ослабления магнитного поля).

На тепловозах раннего выпуска (ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1) рас­ширение интервала скоростей, при котором используется полная мощность дизель-генераторной установки, осущест­вляется переключением ТЭД с последовательного на последовательно-параллельное соединение.

Ослабление возбуждения ТЭД осуществляется при по­мощи резисторов, которые подключаются параллельно об­моткам возбуждения. При этом ток в обмотке воз­буждения двигателей уменьшится и произойдет ослабление возбуждения (магнитного поля). Степенью ослабления воз­бужденияназывается отношение тока возбуждения к то­ку якоря.

Степень ослабления возбуждения может быть выражена и в процентах. Чем меньше сопротивление резисторов, ко­торые подключены параллельно обмоткам возбуждения дви­гателей, тем больше ослабление возбуждения их или, дру­гими словами, тем меньше степень ослабления возбуждения.

На тепловозах ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 2ТЭ10В* 2ТЭ10Л, 2ТЭ116 и ТЭП60 с тяговыми электродвигателями ЭД-107, ЭД-107А, ЭД-118А, ЭД-118Б или ЭД-108, ЭД-108А степень ослабления возбуждения первой ступени составляет 60 %, а второй ступени —36 %. Это значит, что через об­мотки возбуждения двигателей проходит 60 % (или 36 %) тока, а остальная часть тока протекает через шунтирующие резисторы.

Сила тяги на ободе колес F_K пропорциональна току дви­гателя (рис. 2) или в данном случае лучше сказать, что при движении тепловоза потребляемый двигателями ток пропорционален реализуемой силе тяги или силе сопротив­ления движению. Сила тяги тем меньше, чем меньше сте­пень ослабления возбуждения а или чем меньше магнитный поток полюсов Ф. Это можно выразить равенством:

где — постоянная двигателя, зависящая от количества полюсов и параметров обмотки якоря.

Увеличение тока, потребляемого ТЭД тепловоза, при ослаблении возбуждения может быть объяснено следующим образом. Сила тяги F_K двигателя, как видно из равенства, пропорциональна току якоря и магнитному потоку Ф. В момент включения ослабления возбуждения сила тяги F_K

практически измениться не может, а магнитный поток Ф быстро уменьшается. Это возможно благодаря саморегу­лированию двигателей лишь при возросшем токе. Увеличение тока тем больше, чем меньше степень ослабле­ния возбуждения.

Увеличение тока тягового генератора позволяет обеспе­чить его работу при полной мощности и тем самым увеличить скорость движения, при которой используется полная мощ­ность. Чем меньше степень ослабления возбуждения или чем больше увеличение тока генератора, тем до больших скоростей движения используется полная мощность дизель-генератора (рис.4).

Таким образом, ослабление возбуждения ТЭД теплово­зов расширяет интервал скоростей, при котором исполь­зуется полная мощность дизель-генератора. Значение сте­пени ослабления возбуждения второй ступени подбирают таким образом, чтобы обеспечить использование полной мощности дизель-генератор, а вплоть до конструкционной скорости тепловоза. Ослабление возбуждения первой сту­пени применяют для уменьшения скачков тока при переклю­чении с полного возбуждения на ослабленное (и наоборот).

Включение каждой ступени ослабления возбуждения должно быть при таких скоростях, когда ток генератора близок к минимальному значению, при котором использует­ся полная мощность. Выключение ослабления возбуждения производится при скоростях на 4—10 км/ч меньших, чем скорость включения (во избежание звонковой работы).

4.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: