Тяговый привод городского электрического транспорта

В комплект поставки входят: двигатель, паспорт, одиночный  комплект запасных частей (щетки - 8 шт., детали для подсоединения выводных концов к проводам внешнего монтажа).  
Комплектно с партией в 24 двигателя поставляется инструкция по эксплуатации.

 

 

 

 

Управление  тяговым приводом

Рис. 12 Схема управления тяговым приводом метровагона 81-720/81-721

Управление  режимами тяги и тормоза осуществляется блоком БУТП, представляющим собой  электронное устройство, которое  в зависимости от совокупности управляющих  сигналов и сигналов вагонных датчиков оказывает управляющее воздействие на тяговый привод – БПТИ и БСКА (блоки силовой контакторной аппаратуры, см. подробнее в приложении).

БУТП  управляется двумя способами:

А). Блоком управления вагоном (БУВ) в системе  «Витязь» - основное управление поездом;

Б). По поездным проводам – резервное управление поездом.

БУТП  имеет положительную обратную связь  с БУВ. При установке реверсивного выключателя основного управления РВО в положение «вперёд» или «назад» замыкаются его контакты. При этом коммутируются цепи:

- +75 В,  автомат SF2 А19 «БУТП. Управление основное», контакт РВО 1-2, 534 поездной провод;

- + 75 В,  автомат SF10 A19 «Ориентация вагонов», контакт РВО 9-10, 503 поездной провод;

- +75 В,  автомат SF6 A19 «БКЦУ», контакт РВО 11-12, катушка контактора КМ1 в БКЦУ, 0В БС. Включившийся контактор КМ1 подаёт питание на 512 поездной провод по цепи: +75 В, автомат SF11 A19 «Направление движения», замыкающий контакт КМ1.

Примечание: при положении РВО «назад» (замкнут  контакт РВО 15-16) включен контактор  КМ2 в БКЦУ и запитывается 513 поездной провод.

Наличие питания на 512 или 513 поездном проводе  даёт информацию в БУТП каждого вагона о выбранном направлении движения. Провода 512 и 513 в поезде перекрещиваются.

В каждом вагоне от 534 провода через автомат  SF4 A24 «БУТП. Управление» и диодную развязку запитывается контактор КМ2 в БВКА. Замыкающий контакт КМ2 запитывает катушки вентилей линейных контакторов и реверса в БСКА (защита – автомат SF6 A24 «БУТП. Питание»), а также через автомат SF3 A24 «Питание. БУТП» подаёт +75 В в БУТП. Включение линейных контакторов и реверсора (соединение их вентильных катушек с 0В БС) осуществляется электронными ключами в БУТП в зависимости от входных управляющих сигналов.

Примечание. Для нормального функционирования БПТИ необходимо подавать питание бортовой сети на зарядно-коммутирующие конденсаторы ЗКК и подвозбудитель ПВ по цепям:

- +75 В,  автомат SF28 F24 «Питание ЗКК», БПТИ;

- +75 В,  автомат SF27 A24 «Питание подвозбудителя», замыкающий контакт КМ5 в БВКА (управляется электронными ключами БУТП в необходимых режимах), БПТИ.

При резервном  управлении реверсивный выключатель  РВР устанавливается в положение  «вперёд» или «назад», при этом коммутируются  следующие цепи:

- +75 В,  автомат SF3 A19 «БУТП. Управление резервное», контакт РВР 1-2, 534 поездной провод;

- +75 В, автомат SF10 A19 «Ориентация вагонов», контакт РВР 7-8, БАРС, кнопки «Ход-1» или «Ход-2», 519 или 545 поездной провод соответственно;

- +75 В, автомат SF11 A19 «Направление движения», контакт РВР 3-4, замкнутый в положении «вперёд» или контакт РВР 13-14, замкнутый в положении «назад», 512 или 513 поездной провод.

Работа  вагонных цепей не отличается от основного  управления. Разница заключается  лишь в том, что БУТП формирует  тяговый режим не по сигналам БУВ, а по сигналам с поездных проводов 519 или 545.

На случай нарушения целостности 534 провода  предусмотрено резервное включение  контакторов КМ2 в БВКА каждого  вагона по цепи: +75 В, автомат SF3 A19 «БУТП. Управление резервное», тумблер SA16 «Управление резервное» на ОПУ, 536 поездной провод. В каждом вагоне: автомат SF5 A24 «БУТП. Управление резервное», диодная развязка, катушка контактора КМ2, ОВ БС.

  Математическое описание и устойчивость системы управления тяговым приводом

     Основными показателями, характеризующими различные способы  регулирования скорости электропривода являются:

 

     1. Диапазон регулирования – это отношение возможных установившихся скоростей: D = w_max / w_min

     2. Допустимая нагрузка двигателя – наибольшее значение момента, который двигатель способен развивать длительно при работе на регулировочных характеристиках, определяется нагревом двигателя и для разных способов регулирования будет различной.

     3. Плавность регулирования – характеризует скачек скорости при переходе от данной скорости к ближайшей возможной. Плавность тем выше, чем меньше этот скачек.

     4. Экономичность – характеризуется затратами на сооружение и эксплуатацию электропривода. Экономически выгодным оказывается такой электропривод, который обеспечивает большую производительность приводимого им в действие механизма.

        5. Направление регулирования скорости – уменьшение или увеличение ее по отношению к основной скорости. Зависит от способов регулирования.

     Математическое  описание звеньев:

     1. Найдем передаточные функции  звеньев системы стабилизации.

     Электронный усилитель предназначен для усиления входного сигнала:

     Дифференциальное  уравнение:

     

 

     Передаточная  функция:

     

 

     

     Генератор устройство, вырабатывающее электрическую энергию или преобразующее один вид энергии в другой:

     Дифференциальное уравнение:

 

       

       

     

     

     

 

     Двигатель Постоянного Тока - это машина, преобразующая электрическую энергию в механическую:

     Дифференциальное уравнение:

 

     

 

     Передаточные  функции по управляющему воздействию

 

     

 

     Передаточные  функции по возмущающему воздействию:

 

     

 

     Тахогенератор - микроэлектромашина генераторного типа, предназначенная для преобразования мгновенных значений частоты вращения вала (ротора) какой-либо машины или механизма в электрический сигнал:

     Дифференциальное  уравнение:

     Передаточная  функция

1. Алгебраический критерий Гурвица

     Для исследования устойчивости замкнутой  САУ по критерию устойчивости Гурвица, достаточно иметь только левую часть  дифференциального уравнения системы  в замкнутом виде. Левая часть  дифференциального уравнения системы  в замкнутом виде может быть получена, если сложить числитель и знаменатель передаточной функции разомкнутой системы, и сумму приравнять к нулю.

     Передаточная  функция разомкнутой системы  имеет вид:

     

     или:

     

     САУ будет устойчива, если определитель Гурвица и все его диагональные миноры будут положительны.

     Составим  определитель Гурвица и найдем его  диагональные миноры:

     

     Составим  определитель Гурвица:

     В итоге определитель Гурвица и все его диагональные миноры положительны, отсюда можно сделать вывод, что данная САУ является устойчивой.

 

     Полученная  статическая ошибка получается больше допустимой ошибки:

     

     Для снижения статической  ошибки, т.е. для обеспечения  требуемой точности, в схему системы стабилизации вводится корректирующее звено:

 

     

     Рис.13 Схема стабилизации

     Передаточная  функция активного корректирующего  звена:

     Найдем  передаточную функцию этого корректирующего  звена.

     

      , где: ;

     Получим:

 

      Регулятором является звено реального дифференцирования (последовательно стоящие апериодическое звено первого порядка и дифференцирующее звено).

     Схема системы стабилизации угловой скорости двигателя постоянного тока, с корректирующим звеном.

     Найдем  такое значение K , чтобы статическая ошибка соответствовала разрешенной:

     

     Найдем  значение сопротивления (R₂):

     

     Найдем  численное значение (T):

     

     После того как численные значения всех передаточных коэффициентов и постоянных времени для структурной схемы  с корректирующим звеном найдены, а  значение статической ошибки соответствует  разрешенному, то систему можно проверять на устойчивость и находить показатели качества.

     Алгебраический  критерий.

     Передаточная  функция разомкнутой системы имеет вид: