Диплом Чирагов (1208864), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рисунок 6 – Чертеж лабораторного стенда

1. Разработка электрической схемы стенда

Чертеж схемы электрических присоединений разрабатывается на основе многофункционального использования лабораторного стенда. Схема питания является узловая, т.к. такие схемы наиболее распространены. Катушки, которые моделирует один путь двухпутного участка, соединяются от подстанции до пункта питания последовательно. В стенде изначально заложены следующие возможности: эмитировать короткие замыкание в контактной сети на разных расстояниях между подстанцией и постом секционирования; отображения процесса пережога провода контактной сети; регулирования сопротивления рельса и т.д. Все ресурсы лабораторного стенда дают возможность проводить огромный комплекс все возможных испытаний, которые смогут описать процессы в контактной сети.

На чертеже схемы электрических присоединений стенда показываются аппараты. При его создание использовались: промежуточные реле, нормально замкнутые контакты которого собирались в цепь питания катушки намагничивания пускателя, а остальные контакты реле предназначены для дальнейшего усовершенствования возможностей стенда; магнитные пускатели, установленные на подстанции и на посту секционирования, предназначены для коммутации цепи при воздействие на контакты промежуточного реле управляющим сигналом, без ручного воздействия на схему стенда.

Для изображения включенного и отключенного состояний применяется цветовая индикация, которая во включенном положении тумблера загорается красным цветом, а при отключенном положении–зеленым. Цепи цветовой индикации питаются от источника напряжением 5В, и представляются в виде светодиод с двумя анодными цепями и одной катодной цепью, в которую последовательно с анодной цепью включено сопротивление резистивного характера на 100 Ом. Графическое изображение схемы электрических соединений лабораторного стенда представлено на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схема электрических соединений разработанного стенда

1. Проектирование математической модели стенда

Моделирование рассматриваться как замещение исследуемого объекта (оригинала) его условным образом, описанием или другим объектом, именуемым моделью и обеспечивающим близкое к оригиналу поведение в рамках некоторых допущений и приемлемых погрешностей. Моделирование обычно выполняется с целью познания свойств оригинала путем исследования его модели, а не самого объекта.

Под моделью понимается физический или абстрактный объект, свойства которого в определенном смысле сходны со свойствами исследуемого объекта. При этом требования к модели определяются решаемой задачей и имеющимися средствами. Существует ряд общих требований к моделям:

Адекватность – достаточно точное отображение свойств объекта;

Полнота – предоставление получателю всей необходимой информации об объекте;

Гибкость – возможность воспроизведения различных ситуаций во всем диапазоне изменения условий и параметров;

Трудоемкость разработки должна быть приемлемой для имеющегося времени и программных средств.

Моделирование – это процесс построения модели объекта и исследования его свойств путем исследования модели.

Таким образом, моделирование предполагает два основных этапа: разработка модели; исследование модели и получение выводов.

На практике применяются различные методы моделирования. В зависимости от способа реализации, все модели делятся на два больших класса: физические и математические.

Математическое моделирование принято рассматривать как средство исследования процессов или явлений с помощью их математических моделей.

Под физическим моделированием понимается исследование объектов и явлений на физических моделях, когда изучаемый процесс воспроизводят с сохранением его физической природы или используют другое физическое явление, аналогичное изучаемому. При этом физические модели предполагают, как правило, реальное воплощение тех физических свойств оригинала, которые являются существенными в конкретной ситуации. В связи с этим физическое моделирование называют также макетированием.

Полунатурное моделирование представляется, как исследование управляемых систем на моделирующих комплексах с включением в состав модели реальной аппаратуры. Наряду с реальной аппаратурой в замкнутую модель входят имитаторы воздействий и помех, математические модели внешней среды и процессов, для которых неизвестно достаточно точное математическое описание. Включение реальной аппаратуры или реальных систем в контур моделирования сложных процессов позволяет уменьшить априорную неопределенность и исследовать процессы, для которых нет точного математического описания. С помощью полунатурного моделирования исследования выполняются с учетом малых постоянных времени и нелинейностей, присущих реальной аппаратуре. При исследовании моделей с включением реальной аппаратуры используется понятие динамического моделирования, при исследовании сложных систем и явлений - эволюционного, имитационного и кибернетического моделирования.

Моделирование получается продуктивным только при соблюдении двух условий:

Модель обеспечивает корректное (адекватное) отображение свойств оригинала, существенных с точки зрения исследуемой операции;

Модель позволяет устранить перечисленные выше проблемы, присущие проведению исследований на реальных объектах.

Решение практических задач математическими методами последовательно осуществляется путем формулировки задачи (разработки математической модели), выбора метода исследования полученной математической модели, анализа полученного математического результата. Математическая формулировка задачи обычно представляется в виде геометрических образов, функций, систем уравнений и т.п. Описание объекта (явления) может быть представлено с помощью непрерывной или дискретной, детерминированной или стохастической и другими математическими формами.

Математическая модель представляет собой формализованное описание системы (или операции) на некотором абстрактном языке, например, в виде совокупности математических соотношений или схемы алгоритма, т. е. такое математическое описание, которое обеспечивает имитацию работы систем или устройств на уровне, достаточно близком к их реальному поведению, получаемому при натурных испытаниях систем или устройств. Любая математическая модель описывает реальный объект, явление или процесс с некоторой степенью приближения к действительности. Вид математической модели зависит как от природы реального объекта, так и от задач исследования[3].

Для расчета модели контактной сети была выбрана схема замещения контактной с взаимной индукцией, которую полностью отражает пары катушек несвязанных между собой электрически. Ниже на рисунке 8 представлена схема модели, по которой рассчитывались параметры катушек.

Рисунок 8 – Расчетная модель взаимодей-

ствия катушек друг на друга

Все расчеты были произведены в программном комплексе MathCad, расчет параметров модели, изображенной на рисунке 8, производится по следующим формулам.

Коэффициент самоиндукции одной катушки рассчитывается по формуле 1 [4]:

(1)

где – полное количество витков одной катушки, с учетом количества слоев, и количества витков в одном слое, ; d – диаметр катушки с учетом намотки провода, 0,096 м; a – длинна катушки, 0,077 м; – магнитная постоянная, Гн/м [5]; – коэффициент, зависящий от отношения , выбирается по таблице 6.2 [4], 0,638094.

Коэффициент взаимоиндукции двух катушек рассчитывается по формуле 2 [4]:

(2)

где b– расстояние между двумя катушками, располагающиеся друг под другом, 0,018 м; – коэффициент, зависящий от отношения , выбирается по таблице 6.2 [4], 0,800125; – коэффициент, зависящий от отношения , выбирается по таблице 6.2 [4], 0,309876; – коэффициент, зависящий от отношения , выбирается по таблице 6.2 [4], 0,688423.

Сопротивление самоиндукции одной катушки рассчитывается по формуле 3 [6]:

(3)

где f – частота питающей сети, 50 Гц.

Сопротивление взаимоиндукции двух катушек рассчитывается по формуле 4 [6]:

(4)

Сопротивление активное одной катушки рассчитывается по формуле 5 [5]:

(5)

где – удельное сопротивление меди, 0,0175 [5]; – диаметр провода, намотанного на катушку, 1,4 мм.

Коэффициент экранирующего действия при отключении одной катушки, когда в работе были две катушки, рассчитывается по формуле 6 [4]:

(6)

где – коэффициент, зависящий от отношения , выбирается по рисунку 11-40 [2], 0,035.

Сопротивления экранирующего действия катушки на рабочую катушку рассчитывается по формуле 7 [6]:

(7)

Полное сопротивление модели однопутного участка контактной сети рассчитывается по формуле 8 [6]:

(8)

Полное сопротивление модели двухпутного участка контактной сети, отключение одного пути, рассчитывается по формуле 9 [5]:

(9)

Полное сопротивление модели двухпутного участка контактной сети, при параллельном соединении контактных сетей обоих путей, рассчитывается по формуле 10 [6]:

Характеристики

Список файлов ВКР