Пояснительная записка (1228681), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В цифровых устройствах логическому 0 и логической 1 соответствуют напряжения определенного уровня. Для представления логических уровней наиболее часто пользуются потенциальным способом. В данном способе высокому уровню соответствует логическая 1, низкому уровню логический 0 [3].
2.3.2 Логическая схема выпрямительно-инверторного преобразователя
Как видно из рисунка 2.10 схема ВИПа имеет два входных сигнала. Первый сигнал приходит на неинвертирующий вход операционного усилителя, и всегда остается неизменным. Он всегда имеет логическую 1. Второй сигнал изменяется по мере работы БАУ 1, значит, имеет сигнал высокого и низкого уровня. Тогда логической схемой ВИПа будет являться логический элемент И.
Данному логическому элементу соответствует уравнение 2.15.
(2.15)
2.3.3 Логическая схема цепи якоря
Исходя из рисунка 2.2, в модели цепи якоря, имеется два сигнала. Это сигнал, приходящий с ВИПа, и сигнал ЭДС. В первый момент времени, приходит сигнал с ВИПа, в этот момент сигнал ЭДС равняется логическому 0, так как разгон еще не начался, но система на выходе выдает логическую 1,чтобы начать разгон. Значит, модель цепи якоря можно обозначит блоком логики дизъюнктором.
Данному логическому элементу соответствует уравнение 2.16.
(2.16)
2.3.4 Логическая схема модели движения
Согласно рисунку 2.6 модель движения состоит из двух операционных усилителей. Первый операционный усилитель будет являться повторителем. Вторая часть схемы имеет два напряжения. Модель движения должна на выходе иметь логическую единицу только в одном случае, когда на неинвертирующий вход подается логическая 1. Для представления в виде логической схемы подходит операция конъюнкция. Данной операции соответствует уравнение 2.15.
2.3.5 Логическая схема магнитной цепи
Магнитная цепь изображена на рисунке 2.4. В данной схеме имеется одно входное напряжение. Значит, логическим блоком будет, является повторитель.
2.3.6 Логическая схема электродвижущей силы вращения
По рисунку 2.8 видно, что модель ЭДС вращения имеет два входных сигнала. Схема описывает умножение сигнала скорости и сигнала магнитного потока. Следовательно, значение ЭДС будет истинным только тогда, когда истинны два входных сигнала, значит, логической схемой является конъюнкция. Уравнение конъюнкции представлено на рисунке 2.15.
2.3.7 Логическая схема ДТЯ
Модель датчиков тока якоря представлена на рисунке 2.12. Количество двигателей, с которых снимаются измерения 4. В данной логической схеме будет 4 входа. Если имеется разность токов с одним из двигателей, значит, этому состоянию будет соответствовать логический 0. Если имеется хотя бы один нуль, значит, имеется скольжение. На выходе при этом будет логический нуль. Данному описанию соответствует блок конъюнктор.
Данному логическому элементу для датчиков тока и якоря соответствует уравнение 2.16.
(2.16)
Теперь объединим все полученные блоки. Полная схема представлена на рисунке 2.17.
Рисунок 2.17 – полная логическая схема модели ТЭД
2.4 Выбор схемы объекта регулирования
Для дальнейшей разработки компьютерной модели объекта регулирования, будем пользоваться моделями электронных схем, представленные в пунктах 2.2.2-2.2.7. Данные модели в полной мере отражают устройство того или иного функционального блока модели тягового электродвигателя. Такая схема дает возможность моделировать различные ситуации, возникающие в реальном ТЭД.
2.5 Вывод по главе
Наиболее приемлемой схемой объекта регулирования является схема БКБАУ. Так как с помощью этой схемы возможно в полной мере воссоздать все процессы, происходящие в тяговом электродвигателе. Также с помощью схемы БКБАУ можно сымитировать проскальзывание колес, которое БАУ успешно ликвидирует.
3 РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
3.1 Постановка задачи
В данной главе требуется описать устройство и работу блока автоматического управления БАУ1. Так как пакет моделирования иностранного производства, в его базе данных нет российских компонентов. Следовательно, нам необходимо подобрать аналогичные компоненты из базы данных пакета моделирования. Подобранные аналоги не должны уступать российским компонентам по характеристикам, они могут быть только лучше. Иначе схема будет работать неправильно. В итоге требуется представить на рисунках собранные схемы регулятора и объекта регулирования.
3.2 Описание блока автоматического управления 1
3.2.1 Назначение САУ
Система автоматического управления предназначена для автоматического управления выпрямительно-инверторным преобразователем и возбудителем в режиме тяги и рекуперативного торможения. В данном проекте разрабатывается только режим тяги.
3.2.2 Функции САУ в тяговом режиме
-
Пуск с заданным током тяговых двигателей до заданной зоны регулирования;
-
Подача песка при возникновении боксования и сброс силы тяги с последующим восстановлением её после прекращения боксования;
-
Увеличение заданного тока при включении ступеней ослабления поля.
3.3 Модель регулятора
3.3.1 Подбор аналогов
Регулятором имеющейся САР является блок автоматического управления БАУ 1. Регулятор БАУ 1 полностью построен на операционных усилителях, диодах, транзисторах, сопротивлениях и емкостях.
В системе установлены операционные усилители типа К140УД7. В элементной базе пакета Multisim такого усилителя не имеется. Требуется подобрать аналогичный усилитель, имеющийся в базе данных Multisim. По рекомендации сайта [22], аналогом будет являться ОУ UA741CP, фирмы Fairchild. Сведем параметры операционных усилителей в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – основные характеристики ОУ
| ОУ | UИП,В | UСМ, мВ | IВХ, нА | КУ, дб | VUВЫХ, В/мкс | КОС.СФ дб | RВХ, МОм | PПОТ, мВт | fПР, МГц |
| К140УД7 | ±5.±17 | 6 | 400 | 68 | 0,3 | 72 | 0,4 | 120 | 0,8 |
| UA741CP | ±5.±18 | 2 | 20 | 106 | 0,5 | 90 | 2 | 50 | 0,1 |
Напряжение UИП необходимо для питания операционного усилителя. Как правило, операционные усилители питаются двуполярным напряжением.
Напряжение смещения UСМ в ОУ появляется в связи с рассогласованием параметров схемных элементов. Из-за этого даже при отсутствии входного сигнала, на выходе появляется небольшое постоянное напряжение. Данные параметр является главным показателем определяющим точность работы операционного усилителя.
Входные токи IВХ зависят от входного сопротивления, и характеризуются двумя параметрами. Первым является начальный входной ток, зависит от входного сопротивления. Вторым является начальный разностный ток, определяется он разностью начальных входных токов входов усилителя.
Коэффициент усиления КУ определяется отношением изменения выходного напряжения к изменению напряжения между входами усилителя при разомкнутой обратной связи.
В системе регулятор-объект регулирования используются биполярные транзисторы двух типов, p-n-p и n-p-n. Транзисторами n-p-n являются КТ3102Б. Транзисторами p-n-p являются КТ3107Б и КТ814Г. Для данных транзисторов также необходимо подобрать аналоги. По рекомендации сайта [22], выбираем аналог BC547B для транзистора КТ3102Б. А для транзистора КТ814Г выбираем BD140. Основные характеристики сведем в таблицу 3.2 и 3.3.
Таблица 3.2 – основные характеристики транзисторов
| КТ3102Б | BC547B | |
| IKMAX, A | 0,1 | 0,1 |
| UKЭRMAX, B | 50 | 45 |
| UKБ0, B | 50 | 50 |
| PKMAX, мВт | 250 | 500 |
| TПMAX, C | 125 | 150 |
| h21Э | 200…500 | 450 |
| IКБ0, мкА | 0,05 | 5 |
| FГР, МГц | 150 | 300 |
| СК, пф | 6 | 2,5 |
| RT, C/Вт | 400 | 250 |
Таблица 3.3 – основные характеристики транзисторов
| КТ814Г | BD140 | |
| IKMAX, A | 1,5 | 1,5 |
Продолжение таблицы 3.3
| UKЭRMAX, B | 80 | 80 |
| UKБ0, B | 100 | 100 |
| PKMAX, Вт | 10 | 8 |
| TПMAX, C | 125 | 150 |
| h21Э | 30 | 40…250 |
| IКБ0, мА | 0,05 | 0,0001 |
| FГР, МГц | 3 | 75 |
| RT, C/Вт | 10 | 10 |
Для транзистора КТ3107Б выбираем 2SA1015 [22]. Основные характеристики сведем в таблицу 3.4.
Таблица 3.4 – основные характеристики транзисторов
| КТ3107Б | 2SA1015 | |
| IKMAX, мA | 100 | 150 |
| UKЭRMAX, B | 45 | 50 |
| UKБ0, B | 50 | 50 |
| PKMAX, мВт | 300 | 400 |
| TПMAX, C | 150 | 125 |
| h21Э | 120…220 | 70 |
| IКЭR, мкА | 0,3 | 0,1 |
| FГР, МГц | 200 | 80 |
| RT, C/Вт | 420 | 250 |
В системе установлены диоды КД509А. Рекомендуемый аналог 1N3064 [22]. Сведем основные параметры диодов в таблицу 3.5.
Таблица 3.5 – основные характеристики диодов
| Диод | IПРM, А | IОБРМ, мкА | UОБРМ, В | UПРМ, В | tВОСОБ, нс | CД, пф |
| КД509А | 0,1 | 5 | 50 | 1,1 | 0,01 | 4 |
| 1N3064 | 0 | 0,1 | 75 | 1 | 4 | 2 |
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
