ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
САР электромашинного регулирования по угловой скорости генератора (тахометрическая схема). 3 страница
В схеме САР с ПЧПТ, показанной на рис. 9.5, частотным датчиком ДР измеряется частота вращения ротора, пропорциональная скорости движения. Сигнал частоты вращения ротора подается к сумматору частоты СЧ. На него же от функционального преобразователя скольжения ФПС подаётся сигнал, формируемый по определённой для каждого типа двигателя зависимости β(f). Выходной сигнал сумматора, пропорциональный сумме частоты вращения ротора и абсолютного скольжения, т. е. требуемой частоты тока инвертора И, подается на вход системы управления преобразователем частоты. Ввиду малой величины абсолютного скольжения по сравнению с частотой тока измерение частоты вращения ротора должно быть очень точным. Измерение по напряжению тахогенератора такой точности не обеспечивает. Поэтому применяют импульсные датчики и частоту измеряют цифровыми устройствами по количеству импульсов. Преимуществом такой схемы является то, ЧТО частота каждого двигателя задается в зависимости от частоты вращения его ротора, и разность нагрузок отдельных двигателей не зависит от радиуса качения колеса, разности скоростей при повороте машины и т. д., а определяется только точностью измерения частоты вращения ротора и точностью задания скольжения. Недостатком является относительная сложность схемы, а так же необходимость иметь датчик на каждом двигателе. При такой схеме задающий генератор в системе САУПЧ не обязателен, так как требуемая для нее частота может быть получена от сумматора. При изменении мощности теплового двигателя для оптимального режима асинхронного двигателя может потребоваться изменение скольжения. В этом случае программа ФПС может изменяться посредством управляющего сигнала УС.
Для поддержания постоянного момента и магнитного потока двигателя при малых скоростях (см. рис. 9.4) в качестве функционального преобразователя может быть использован дроссель, активное сопротивление которого мало по сравнению с индуктивным. В этом случае сила тока на выходе дросселя
где U —напряжение на выходе инвертора; R1 – суммарное активное электрическое сопротивление цепи дросселя; L1 — величина индуктивности дросселя. При постоянной индуктивности дросселя величина выходного тока, который используется в качестве управляющего сигнала, приблизительно пропорциональна магнитному потоку. В регуляторе РЧ (см. рис. 9.6) этот сигнал сравнивается с задающим сигналом, и по отклонению регулирующего сигнала от задающего формируется выходной сигнал (поступающий на задающий генератор САУПЧ) такого направления, при котором изменение частоты тока приводит к устранению отклонения. Таким образом, изменением частоты тока поддерживается постоянным управляющий сигнал, т. е. заданное отношение напряжения к частоте или приблизительно постоянный магнитный поток. Влияние активного сопротивления заключается в том, что при частоте f =0 для поддержания заданной величины тока i1 требуется некоторое напряжение U0, что полезно для компенсации активного падения напряжения в двигателях при малых частотах и более точного поддержания магнитного потока. Для поддержания постоянного напряжения в области высоких частот функциональный преобразователь должен подавать управляющий сигнал, пропорциональный напряжению. На вход РЧ подаются управляющие сигналы iу1 и iу2, пропорциональные магнитному потоку и напряжению соответственно. При одновременном действии обоих сигналов реализуется промежуточная программа управления Uм(f), близкая к Если ко всем инверторам подводится одинаковое напряжение, что имеет место при неуправляемых выпрямителях, то задающий сигнал является общим для всех инверторов, и они работают с одинаковой выходной частотой тока. Это может привести к не равномерному распределению нагрузки. Выравнивание нагрузки возможно при индивидуальных управляемых выпрямителях, напряжение каждого из которых должно изменяться в зависимости от нагрузки или частоты вращения роторов. Однако это сильно усложняет систему управления. Более просто можно выровнять нагрузки, добавив узел выравнивания в системе САУПЧ. для этого предусматриваются датчики тока ТТI, ТТ2 каждого асинхронного двигателя и датчик общего тока ТТ, сигналы которых поступают в узел сравнения токов УТ. Разность между средней (или максимальной) силой тока и силой тока данного двигателя поступает в САУ этого двигателя и изменяет выходной сигнал, т. е. частоту тока соответствующего двигателя, так, что устраняется отклонение нагрузки. Если требуется изменение программы (при изменении мощности теплового двигателя), задающий сигнал изменяется в зависимости от положения органа управления (педали) или от датчика скорости дизеля ДЧВ (см. рис. 9.1). При использовании обоих вариантов САУПЧ для автоматического управления генератором можно применять те же системы управления, что и для привода постоянного тока, в частности схему с импульсным множительным устройством или схему с селективным узлом.
Режим работы преобразователя при втором варианте торможения мало изменяется по сравнению с тяговым режимом. для первого варианта он изменяется существенно. Активный ток, вырабатываемый асинхронным двигателем АД, протекает к тормозному противлению R через диоды обратного моста. Реактивный ток протекает через тиристоры.
Система управления САУПЧ также может быть использована и в тормозном режиме, но необходимо изменить знак скольжения, что в схеме, изображенной на рис. 9.5 а, может быть выполнено реверсированием сигнала ФПС, а в схеме, показанной на рис. 9.6, изменением задающего сигнала. Кроме того, задающие сигналы должны подаваться от органа управления тормозным режимом (тормозной педали). Необходимость в работе САУГ, подобной тяговому режиму, в тормозном режиме отпадает, так как дизель при этом работает в режиме, близком к холостому ходу. Необходимо лишь предусмотреть возможность начального возбуждения двигателя АД и устранить или, по крайней мере, уменьшить питание тормозных сопротивлений активным током синхронного генератора так как это вызовет излишний расход топлива при тормозном режиме. Схемы САР тяговых приводов с НПЧ для питания асинхронных, синхронных и вентильных двигателей в достаточном объёме рассматриваются в дисциплине «Импульсные системы управления транспортными средствами» и поэтому здесь не приводятся.
Рассмотренные системы совместного управления для трансмиссий с двигателями постоянного тока одинаковой мощности построены исходя из того, что как внешняя, так и частичные характеристики генератора имеют гиперболический вид с переменными отсечками по току и напряжению (см. рис. 6.5). Любое изменение тяговой нагрузки (тока) вызывает соответствующее изменение скорости движения машины (напряжения генератора). Если же условия работы таковы, что движение необходимо осуществлять с постоянной скоростью независимо от нагрузки, то более подходящим будет генератор с гиперболической характеристикой и жёсткими частичными характеристиками (см. рис. 9.10). В этом случае при работе на частичных характеристиках и переменной тяговой нагрузке представляется возможным существенно сократить количество управляющих команд и упростить работу водителя
В силу изложенных выше соображений на транспортном средстве с газотурбинным двигателем (ГТД) и синхронным генератором (СГ) целесообразно применить объединённую САР, действующую так, что каждому положению командоконтроллера хода ККх соответствует жёсткая внешняя характеристика генератора (Uг = const) и приблизительно постоянная частота вращения турбины ГТУ. Для этого необходимо, чтобы управление положением дозирующего клапана (ДК) подачи топлива в камеру сгорания (КС) осуществлялось под воздействием задающего сигнала ККх и сигналов обратных связей по напряжению СГ (Uг), току нагрузки I г c датчика тока IP1, мощности нагрузки Р т. Кроме того, САР должна обеспечивать приблизительное равенство распределения напряжений (до 10…12% от номинального значения) между последовательно включёнными тяговыми двигателями и токов между параллельными цепями тяговых двигателей. На рис. 9.11 приведена функциональная схема трансмиссии переменно-постоянного тока и САР, отвечающие изложенным выше требованиям. Для реализации САР в схему включены: датчик частоты вращения вала компрессора пк; датчик частоты вращения вала тяговой турбины (синхронного генератора) пг; датчик мощности (Р т), развиваемой турбиной; датчик напряжения генератора (Uг); датчики токов генератора (IP1), двигателей М1,М3 (IP2) и М2,М4 (IP2); датчики напряжений на ТЭД, выполненные на резисторах (в качестве примера на схеме показаны резисторы R6 и R7). Частота вращения вала тяговой турбины ГТУ (ротора СГ) в режиме пуска определяется положением клапана ДК, устанавливаемого по сигналу hp, поступающего с усилителя У. Максимальная подача топлива в КС осуществляется при нулевых сигналах (Δ пк, Δ пг, Δ Iг, Δ Uг и Δ Р =0) вследствие того, что поступающее на сумматор с резистора R2 смещение (-Δ Uсм) способствует появлению на входе усилителя максимального тока управления iу. При нулевом положении ходового командоконтроллера задающий сигнал с резистора R8 минимален (-Δ UзхUг=0), а выходной сигнал сумматора Δ Uгх – максимален, что приводит к снижению подачи топлива в КС до минимума. В результате напряжение СГ – минимально.
Гиперболическая внешняя характеристика генератора обеспечивается при помощи датчика Δ Р т. При работе ГТД на частичных характеристиках всегда |Δ UзхР т | > | -Δ UР т |, поэтому сигнал Δ Р > 0, и величина iу, а значит и подача топлива, зависит от соотношения сигналов (-Δ Uсм) и Δ Р. По мере роста мощности сигнал с датчика мощности увеличивается, выходной сигнал Δ Р уменьшается, а подача топлива увеличивается. По достижении равенства |Δ UзхР т | = | -Δ UР т | увеличение подачи топлива прекращается, достигая максимума. Если же нагрузка продолжает увеличиваться сигнал Δ Р становится больше 0, что приводит к уменьшению подачи топлива, а значит и к уменьшению развиваемой генератором мощности. Таким образом, рассмотренная САУ обеспечивает формирование линейных частичных характеристик путём изменения подачи топлива. Формирование внешней характеристики генератора осуществляется с помощью САУ возбуждением СГ, в которой используется положительный сигнал с датчика пг, сравниваемый с отрицательным смещением -Δ Uзпг, формируемым потенциометром R5. Максимальная величина сигнала соответствует частоте вращения вала тяговой турбины на холостом ходу. При увеличении частоты вращения ротора СГ происходит уменьшение сигнала iув, вследствие чего уменьшается ток возбуждения генератора iв и напряжение Uг. Описанные САУ действуют одновременно, обеспечивая заданный режим работы агрегата ГТД–СГ. В схеме предусмотрены защиты: от превышения частоты вращения вала турбокомпрессора и вала тяговой турбины сверх допустимой, от токовых перегрузок СГ. Первые две защиты действуют на основе сравнения сигналов с датчиков с сигналами смещений, снимаемых с соответствующих потенциометров (Δ пг – с R5; Δ пк – с R1). При |Δ Uпк | ≥ | -Δ Uзпк | сигнал Δ пк становится больше 0, что приводит к уменьшению сигнала iу и уменьшению подачи топлива. Аналогично при |Δ Uпг | ≥ | -Δ Uзпг | сигнал Δ пг становится больше 0, что приводит к уменьшению сигнала iу и снижению подачи топлива. Аналогично действует и защита от перегрузок по току на базе датчика IP1 и потенциометра R4. САУ возбуждением тяговых двигателей обеспечивает выравнивание напряжений между двигателя М1,М3 в одной цепи и М2,М4 другой цепи, как в режиме пуска, так и в режиме торможения. Рассмотрим работу системы управления на примере САУ1,3 первой цепи привода на двигателях М1 и М3. Регулирование токов возбуждения ТЭД осуществляется усилителями У1 и У3 соответственно. Выравнивание напряжений в режимах тяги и торможения на последовательно включенных двигателях осуществляется так же, как это было рассмотрено применительно к рис. 7.3.
1. Требования к цепям управления и защиты. 2. Электрический пуск теплового двигателя. 3. Управление регулятором теплового двигателя. 4. Управление тяговыми электродвигателями. 5. Защита оборудования.
В большинстве тепловозов, газотурбовозов, дизель-поездов и других видов теплоэлектрического подвижного состава предусматривается возможность соединения нескольких секций в одном поезде с управлением всеми секциями с любого из постов управления (система многих единиц). Это явилось одной из причин использования косвенного (дистанционного) управления аппаратами, переключающими электрические цепи, т. е. такого управления, когда на посту управления установлены контроллер машиниста и другие аппараты, служащие для дистанционного включения катушек аппаратов и электроприводов, под действием которых эти аппараты и приводы совершают необходимые операции. Защитные аппараты и устройства, срабатывающие при ненормальных или аварийных режимах, чаще всего воздействуют на катушки соответствующих аппаратов и приводов. В цепи этих катушек включаются контакты, согласующие взаимную последовательность работы аппаратов и приводов или защищающие их от неправильного включения или выключения (блок-контакты). Операции, необходимые для приведения в движение или оста ковки поезда и для управления им во время движения, многочисленны и разнообразны, причем многие из них во избежание ненормальных режимов работы должны производиться в строго определенной последовательности и в некоторых случаях через определенные промежутки времени. Для того чтобы упростить управление, уменьшить количество приборов, за которыми необходимо следить при управлении, и снизить количество повреждений из-за ошибок в управлении, многие операции автоматизируют, чтобы оставить за минимальное количество наиболее простых операций. Задачи, решаемые при автоматизации управления, можно условно разделить на две группы: 1) после некоторой операции машиниста (перемещение рукоятки, нажатие кнопки и т. п.) происходит автоматически включение и выключение ряда аппаратов и машин в определенной последовательности для осуществления выбранного машинистом режима работы и 2) при неизменном положении органов управления и изменении условий движения поезда и нагрузки тех или иных машин некоторые величины, характеризующие режим их работы, автоматически поддерживаются постоянными или изменяются по заданной программе. Схемы, решающие вторую группу задач, часто называются системами автоматического регулирования, некоторые из них рассмотрены выше. Узлы схем, решающие первую группу задач, вместе с органами управления и защиты и катушками приводов и аппаратов составляют схему управления. Ниже рассмотрены основные узлы схем управления, специфические для теплоэлектрического подвижного состава. Узлы, общие для всех видов электрического подвижного состава, как управление реверсором, включение и выключение вспомогательного генератора и аккумуляторной батареи и т. д., подробно описаны в книгах по электрооборудованию электроподвижного состава, а для тепловозов – в книгах, посвященных описанию конкретных тепловозов.
В большинстве случаев на главных полюсах тягового генератора предусматривается специальная пусковая об мотка П (рис. 10.1), не включаемая в цепь тяговых электродвигателей. Генератор присоединяется к аккумуляторной батарее двумя электромагнитными контакторами К1 и К2 и при этом обмотка П включается в цепь тока последовательно с якорем. Таким образом, тяговый генератор при пуске работает как электродвигатель последовательного возбуждения. Цепь обмотки не зависимого возбуждения при этом должна быть разомкнута. Тяговые электродвигатели при пуске дизеля должны быть отключены от аккумуляторной батареи, иначе возможен опасный для батареи толчок тока и, кроме того, тепловоз может сдвинуться с места преждевременно.
По мере увеличения угловой скорости вала ток генератора снижается. При последовательном возбуждении генератора это вызывает автоматическое уменьшение магнитного потока, что также необходимо для повышения угловой скорости. Как известно, электродвигатель последовательного возбуждения не может без реверсирования одной из обмоток перейти на генераторный режим, как бы ни увеличивалась его скорость. Это очень важно при пуске дизеля, так как после воспламенения топлива в цилиндрах скорость вала дизеля быстро увеличивается в 2…3 раза по сравнению со скоростью, при которой начинается воспламенение. Автоматический переход на генераторный режим может вызвать опасный толчок зарядного тока батареи. Поэтому, несмотря на усложнение конструкции генератора вследствие добавления пусковой обмотки, эта схема пуска является наиболее распространенной. Пусковая обмотка имеет мало витков и вследствие кратковременного режима (пуск занимает несколько секунд) выполняется с относительно малым сечением, так что занимает лишь малую часть обмоточного пространства. Момент сопротивления дизеля при воспламенении топлива относительно вала зависит от угловой скорости и существенно от температуры самого дизеля, смазочного масла, топлива, воды и т. п. Он приблизительно равен МС = (0, 15—0,35) Мм ном. Более высокие значения момента сопротивления относятся к низким температурам.– Скорость, при которой происходит воспламенение топлива цилиндрах, также определяется состоянием дизеля, но в меньшей степени: пд= (0,1…0,15) пд ном Как видно из приведенных данных, мощность при пуске составляет малую долю номинальной мощности тягового генератора. для аккумуляторной батареи пуск является весьма тяжелым режимом работы главным образом по току (рис. 10.2). После подключения аккумуляторной батареи ток быстро вырастает до Iг макс, затем, по мере увеличения угловой скорости и противо-ЭДС генератора, падает. Более быстрое изменение угловой скорости происходит после воспламенения топлива в одном из цилиндров. Ток Iг1 начала воспламенения приблизительно соответствует требуемому моменту сопротивления МС0 Количество витков пусковой обмотки должно быть выбрано так, чтобы угловая скорость дизель-генератора при моменте, полученном при неблагоприятных условиях пуска., соответствовала неравенству
где Rг – сопротивление цепи якоря генератора, включая. сопротивление пусковой обмотки и проводов между генератором и батареей; Uщ – падение напряжения на щетках; Ег – определяется по нагрузочной характеристике генератора для тока Iг1. Так как магнитная цепь генератора при пуске обычно мало насыщена, величина Ег приблизительно пропорциональна току и количеству витков пусковой обмотки. Аккумуляторная батарея должна быть также проверена по наибольшему току Iг макс. Вследствие падения напряжения батареи и большого ускорения дизель-генератора максимальный ток существенно меньше расчетной величины, получаемой при делении на напряжения батареи на сумму сопротивлений цепи, и его определение расчетными путём затруднительно. По опытным данным пуска различных дизелей Iг макс≈ (2,5…3) Iг0≈ 1500…2000 А. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|