Обзор научно-технических и патентных источников, Обзор научные литературы по импульсному регулирование АД - Исследование импульсного регулирования асинхронного двигателя электроподвижного состава

Обзор научные литературы по импульсному регулирование АД

Управление - это воздействие на объект, направленное на достижение поставленной цели. Цель управления поездом - это перемещение его от начальной до конечной станции за установленный расписанием промежуток времени при обеспечении безопасности движения и минимальном расходе энергии. Для этого скорость поезда V должна изменяться в определенной зависимости от пройденного пути.[2,3,4,5].

Поставленная цель будет достигнута, если локомотив реализует силу тяги FK, Достаточную для преодоления силы сопротивления движению поезда W и для создания требуемого ускорения поезда DV/dt. При необходимости снизить скорость поезда (DV/dt<0) потребуется создание тормозной силы В, Направленной встречно вектору скорости V.

Возможности локомотива по реализации сил тяги и торможения определяются его тяговыми и тормозными характеристиками, которые представляют собой зависимости FK(V) И B(V) И имеют ограничения по силам FK и В, Определяемые параметрами локомотива.

Задача управления ЭПС сводится к созданию определенных режимов работы тяговых электродвигателей (ТЭД), при которых обеспечиваются требуемые значения силы тяги FK (или тормозной силы В) при заданных скоростях движения V. Режим работы ТЭД определяется напряжением на его зажимах UД, током возбуждения IВ, а для ТЭД переменного тока - еще и частотой FД [6,7].

Совокупность устройств, предназначенных для изменения режима работы ТЭД, называется системой управления ЭПС (СУ ЭПС). Первой основной функцией СУ ЭПС является регулирование режима работы ТЭД, с целью обеспечения движения поездов в соответствии с расписанием [2,4].

Система электроснабжения электрической железной дороги (ЭЖД) обеспечивает подвод электроэнергии к токоприемнику ЭПС. Известно, что капитальные затраты на сооружение системы электроснабжения и ежегодные потери энергии в ней можно уменьшить используя более высокое номинальное напряжение контактной сети.

Однако при этом становится невозможным непосредственное питание тяговых электродвигателей от контактной сети, поскольку напряжение на ТЭД не должно превышать 1500 В, а оптимальные параметры ТЭД достигаются при UД = 700...1000 В. Поэтому второй основной функцией СУ ЭПС является преобразование напряжения контактной сети UC и рода тока в ней, характеризуемого частотой контактной сети FС, в напряжение и род тока, целесообразный для ТЭД (UД И FД).

Кроме этого, СУ ЭПС должна выполнять следующие дополнительные функции [4,8]:

    -ограничение скорости движения, сил тяги и электрического торможения в соответствии с параметрами ЭПС и требованиями безопасности движения; -защита электрооборудования от повреждений и опасных режимов; -обеспечение воздушного охлаждения электрооборудования и подача сжатого воздуха для пневматических приводов; -автоматизация управления ЭПС.

Для выполнения основных и дополнительных функций системы управления ЭПС в соответствии с условиями движения поезда необходимо переключение режимов работы СУ ЭПС. Эти переключения осуществляет машинист, который в своих действиях должен учитывать режимы работы ТЭД (UД, IД, IВ) и системы электроснабжения (UC), условия движения поезда (V, dV/dt, i, S), А также требования безопасности движения.

Наименьший расход энергии при заданном времени хода обеспечивает режим движения поезда с постоянной скоростью V = Const. Однако на разных участках пути требуется реализовать различные значения скорости. В частности, перед отправлением поезда, а также после его остановки V=0. Поэтому возникает необходимость перехода от одного установившегося значения скорости к другому. Для изменения скорости рекомендуется равноускоренное или равнозамедленное движение DV/dt=const (рис.1.1).

Необходимо учитывать, что внезапное изменение величины ускорения воспринимается как удар, создающий дополнительные нагрузки на конструкцию подвижного состава и вызывающий неприятные ощущения у людей, находящихся в поезде. Поэтому следует предусматривать плавное изменение ускорения, поддерживая постоянным темп изменения ускорения D2V/dt2 = const. При служебном и регулировочном торможении следует принимать DV/dt = 0,5 м/с2 и D2V/dt2 = 0,25 м/с3, а при экстренном - DV/dt = 2,2 м/с2 и D2V/dt2 = 10 м/с3 [2,8].

Таким образом, система управления должна предусматривать три основных режима движения поезда: V = Const, DV/dt = Const и D2V/dt2 = const. С учетом реальной формы тяговой характеристики и применения выбега зависимость V(t) Будет иметь вид, показанный на рис.1.1 штриховой линией.

Как известно, установившаяся скорость движения поезда определяется точкой пересечения характеристики полного сопротивления движению W(V) И тяговой F(V) (точка У на рис.1.2,А). Чтобы при той же скорости поезд имел ускорение DV/dt, Сила тяги должна быть равна FZ = FY + (1 + Г) MП DV/dt (точка Z). Здесь MП - масса поезда, 1 + г - коэффициент инерции вращающихся частей.

Требуемые значения скорости движения поезда задаются необходимой скоростью сообщения, условиями безопасности движения, а также вариацией сопротивления движению, массы поезда и профиля пути. Разнообразие условий движения поезда ставит перед СУ ЭПС требование обеспечить возможность реализации режимов, соответствующих любым точкам в пределах существующих ограничений тяговой характеристики ЭПС FK(V) (рис.1.2,Б) по сцеплению - 1, По скорости - 2 и по допустимому режиму работы ТЭД - 3.

режимы движения поезда

Рис.1.1 Режимы движения поезда

реализация режимов движения поезда

Рис. 1.2. Реализация режимов движения поезда:

А - определение скорости движения поезда;

Б - ограничение тяговых и скоростных характеристик;

Аналогичные ограничения имеют место и для тормозных характеристик B(V) (1'; 2' И 3' На рис.1.2,Б).

Это требование выполняется полностью только при плавном регулировании режима работы ТЭД. Так, например, для поддержания постоянства скорости V1=const С Поездами различной массы на подъемах различной крутизны необходимо при этой скорости плавно регулировать силу тяги в пределах от F1 до 0.

При ступенчатом регулировании скорости вариация сопротивления движению требует перехода с одной тяговой характеристики на другую, вследствие чего установившаяся скорость VУст может принимать любое значение в пределах V2?VУст?V1.

Равноускоренное движение поезда чаще всего реализуется при пуске, когда скорость поезда должна возрасти от 0 до V3. Система управления с плавным регулированием режима работы ТЭД должна обеспечивать постоянство силы тяги F3= const в этом диапазоне изменения скорости.

Ступенчатое регулирование силы тяги за счет перехода с одной тяговой характеристики на другую сопровождается изменением силы тяги F в пределах F4?F?F3.

Поскольку на ЭПС отсутствуют приборы, измеряющие непосредственно силу тяги, то о ее величине обычно судят по косвенному показателю - по току тягового электродвигателя I, который связан с силой тяги F известным соотношением

F = СФI,

Где С - постоянный коэффициент, зависящий от параметров ТЭД и тяговой передачи; Ф - магнитный поток ТЭД.

Похожие статьи




Обзор научно-технических и патентных источников, Обзор научные литературы по импульсному регулирование АД - Исследование импульсного регулирования асинхронного двигателя электроподвижного состава

Предыдущая | Следующая