Osnovnoy_text_sdelany (Восстановлен) (1230862), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Сигнал с выхода логического элемента ИЛИmin, определяющий задание тока якоря тяговых электродвигателей для контура регулирования тока якоря, поступает на вход задатчика интенсивности ЗИ, который преобразует его в линейно-зависимый от времени выходной сигнал, т.е. обеспечивает плавное нарастание (с заданной интенсивностью, определяемой при настройке БАУ) тока якорей тяговых электродвигателей до заданной величины.
Сигнал с выхода задатчика интенсивности ЗИ поступает на вход ограничителя максимального тока якоря ОРГIя, пропорциональный заданному значению тока якоря, поступает на элемент сравнения ЭС2, где сравнивается с сигналом, поступающим на ЭС2 по цепи обратной связи контура регулирования тока якоря ДТЯ-БИ-027 и соответствующим фактическому значению тока якоря тяговых электродвигателей.
Формирование сигнала, пропорционального фактическому значению тока якоря тяговых электродвигателей в режиме тяги, осуществляется следующим образом. Датчики тока якоря ДТЯ совместно с блоками измерений БИ-027 вырабатывают сигналы напряжения пульсирующего тока в диапазоне БИ-027 вырабатывают сигналы направления пульсирующего тока в диапазоне 0-40 В, пропорциональные току якоря каждого тягового электродвигателя. На электровозе ВЛ65 установлено два блока измерения БИ-027, к каждому из которых подключено по три датчика тока якоря ДТЯ. Блоки измерения БИ-027 при помощи логической схемы ИЛИ выделяют сигнал, пропорциональный току якоря наиболее нагружённого тягового электродвигателя, который и соответствует фактическому значению тока якоря. Таким образом, в режиме тяги поддержание заданного тока якоря ведётся по наиболее нагружённому тяговому электродвигателю.
Элемент сравнения ЭС2 определяет величину рассогласования по току якоря, т.е. разность между сигналом от ОГР Iя, и сигналом от БИ-027, пропорциональным фактическому значению тока якоря тяговых электродвигателей.
Сигнал с выхода ЭС2, пропорциональный величине рассогласования по току якоря, поступает на вход регулятора тока якоря РТЯ, который автоматически регулирует заданное значение тока якоря. Если величина рассогласования по току работает как повторитель напряжения и сигнал на его выходе также равен нулю. Контур регулирования тока якоря работает по принципу стабилизации тока.
Выходной сигнал регулятора тока якоря РТЯ является управляющим и через согласующий элемент СЭ, предназначенный для согласования по уровню выходных сигналов БАУ с входными сигналами БУВИП, поступает на БУВИП. Блок управления выпрямительно-инверторным преобразователем БУВИП, в соответствии с управляющим сигналом от БАУ, вырабатывает определённый алгоритм управления выпрямительно-инверторным преобразователем ВИП, обеспечивающий работу электровоза в режиме тяги.
Для выявления боксования одиночной колёсной пары в системе автоматического управления электровоза ВЛ65 имеется два канала:
1) канал по производной от разности между максимальным и средним значениями тока якоря тяговых электродвигателей;
2) канал по производной от максимальной частоты вращения колёсных пар.
Первый канал образован следующими функциональными блоками и элементами:
- блок измерения БИ-027;
- блок вычисления среднего значения тока якоря тяговых электродвигателей БВСТ;
- элемент сравнения ЭС3;
- дифференциатор ДЦ2;
- логический элемент ИЛИmax2;
- генератор импульсов ГИ;
- блок промежуточных реле БПР;
- цепи лампочки сигнализации «ДБ» и электро-пневматических клапанов песочниц ЭПК.
Выявление боксования одиночной колёсной пары по этому каналу осуществляется следующим образом. От блоков измерения БИ-027 на вход блока вычисления среднего тока БВСТ поступают сигналы, пропорциональные фактическому току якоря каждого тягового электродвигателя. Блок БВСТ определяет среднее значение тока якоря тяговых электродвигателей, и пропорциональный этому значению сигнал с выхода БВСТ поступает на элемент сравнения ЭС3. На этот же элемент сравнения ЭС3 поступает сигнал, пропорциональный току якоря наиболее нагружённого тягового электродвигателя (максимальному току якоря), выделенный схемой ИЛИ блоков измерения БИ-027. Элемент сравнения ЭСЗ вычисляет разность между двумя сигналами: сигналом от БВСТ, пропорциональным среднему значения тока якоря, и сигналом от БИ-027, пропорциональным максимальному току якоря тяговых электродвигателей. Сигнал разности токов якоря с выхода ЭСЗ поступает на вход дифференциатора ДЦ2, который в свою очередь вычисляет производную от этой разности. С выхода дифференциатора ДЦ2 сигнал, пропорциональный производной от разности токов якоря, подаёт на один из входов логического элемента ИЛИmax2.
Второй канал выявления боксования отдельной колёсной пары электровоза образован следующими функциональными блоками и элементами:
- блок датчиков скорости БДС;
- логический элемент ИЛИmax1;
- дифференциатор ДЦ3;
- компаратор К;
- логический элемент ИЛИmax2;
- генератор импульсов ГИ;
- блок промежуточных реле БПР;
- цепи лампочки сигнализации «ДБ» и электропневматических клапанов песочниц ЭПК.
Логический элемент ИЛИmax2 координирует работу двух каналов выявления боксования одиночной колёсной пары электровоза и пропускает на выход больший из двух указанных выше сигналов: сигнал, пропорциональный производной от разности токов якоря, или сигнал, пропорциональный производной от максимальной частоты вращения колёсной пары.
Выходной сигнал с определённой частотой (частота следования импульсов 1-3 Гц) подаёт питание на реле в блоке промежуточных реле БПР, включающие клапаны ЭПК песочниц и лампочку сигнализации «ДБ» на пульте машиниста.
Если по второму каналу боксование отдельной колёсной пары не выявлено, т.е. входной сигнал компаратора К от дифференциатора ДЦЗ меньше, то на выходе компаратора также присутствует постоянное по величине напряжение, поступающее на вход логического элемента ИЛИmax2 Величина этого напряжения определяет уставку срабатывания защиты от боксования по первому каналу. Если сигналом с выхода ДЦ2 больше этой уставки, то первый канал выявляет боксование и сигнал с выхода ДЦ2 больше этой уставки, то первый канал выявляет боксование и сигнал с выхода ДЦ2 проходит на выход логического элемента ИЛИmax2, запуская генератор импульсов ГИ. В противном случае, т.е. при отсутствии боксования и по этому каналу, логический элемент ИЛИmax2 выдаёт запрет на запуск генератора ГИ.
Синхронноебоксование всех колёсных пар электровоза выявляется по каналу, образованному следующими функциональными блоками и элементами:
- блок датчиков скорости БДС;
- логический элемент ИЛИmin2;
- дифференциатор ДЦ1;
- блок воздействия на регулятор БВР;
- элемент сравнения ЭС2.
Защиту от аварийных токов в режиме тяги обеспечивает блок токовой защиты БТЗ. Защита осуществляется путём запрета прохождения импульсов управления от блока управления выпрямительно – инверторным преобразователем БУВНП на все выпрямительно- инверторные преобразователи электровоза ВИП. Блок токовой защиты БТЗ функционирует следующим образом. Отблоком измерения БИ-027 на вход блока токовой защиты БТЗ поступает сигнал, пропорциональный максимальному току якоря тяговых электродвигателей, который сравнивается с уставкой по максимальному току якоря, равной 1450±50А. Если максимальный ток якоря меньше или равен величине уставки, то контакт «К» в блоке БТЗ разомкнут и импульсы управления с выхода БУВИП поступают на входы ВИП. Если максимальный ток якоря превышает величину уставки, то контакт «К» в блоке токовой защиты БТЗ замыкается и запрещает прохождение импульсов управления от БУВИП на входы ВИП. При этом сигнал от блока токовой защиты БТЗ поступает также на вход блока промежуточных реле БПР, подавая питание на реле, включающее на пульте машиниста лампочку сигнализации «СИ». Для ликвидации возможной звонковой работы реле в БТЗ обеспечивается его самоподхват через контакт KV91. Для восстановления блока токовой защиты БТЗ необходимо установить штурвал контроллера машиниста в положение «0», при этом KV91 отключается, разрывает цепь питания реле в БТЗ, снимая запрет на прохождение импульсов управления от БУВИП на ВИП, теряет питание реле в БПР и лампочка сигнализации «СИ» гаснет.
1.6 Поставка задачи исследования
Задачей, поставленной в данном дипломном проекте, является исследование, разработка, и создание системы регулирования тока тяговых электродвигателей, аналогичной вышеописанной САУ электровоза ВЛ65. При этом разработанная система должна обеспечивать наглядность, простоту использования, а также быть оптимизирована для наименьшего потребления ресурсов вычислительных машин учебного класса.
В качестве среды моделирования системы выбирается программная среда Multisim.
NationalInstrumentMultisim 12 - чрезмерно мощная программа для моделирования процессов и расчёта электронных устройств на аналоговых и цифровых элементах. Большой выбор виртуальных генераторов, осциллографов.
Особенностью программы является присутствие контрольно-измерительных приборов, по наружному виду и характеристикам приближённых к их промышленным аналогам. Программа просто осваивается и довольно удобна в работе. После составления схемы и её упрощения путём оформления подсхем моделирование начинается щелчком обычного выключателя.
Multisim 12 - последняя версия среды схемотехнического проектирования и моделирования. Простая в применении среда разработки Multisim предлагает графический подход, позволяющий уйти от употребления традиционных методов моделирования схем, и обеспечивающий преподавателей, студентов и профессионалов мощным инструментом для оценки схем.
Multisim 12 позволяет специалистам оптимизировать собственные проекты, минимизировать ошибки и снизить число итераций при разработке. В сочетании с новым NI Ultiboad 12 – программным снабжением для разработки топологии печатных плат, Multisim являет собой платформу сквозного проектирования. Тесная интеграция со средой графической разработки NI LabVIEW позволяет специалистам различного уровня внедрять собственные алгоритмы анализа и улучшать верифекацию своих проектов.
Многие университеты, технические колледжи и облюбовали Multisim благодаря наличию интерактивных компонентов, возможности контроля и снятия данных с измерительных приборов в процессе моделирования схем, а ещё благодаря возможности проведения измерений аналоговых и циыровых сигналов.
Ключевое различие Multisim 12.0 ProfessionalEdition от других сред моделирование – комфорт и простота. В комплект инструментов моделирования входят настраиваемые процедуры оценки на языке NI LabVIEW и обычные средства SPICE.
Разработка системы выполняется на основе цифровых микросхем, так как цифровые регуляторы обеспечивают реализацию высоких показателей надёжности, качества регулирования, расширение функциональных возможностей при ограниченных габаритах и потребляемой мощности , а также повышение технико-экономической эффективности автоматических систем. Поэтому исследование таких регуляторов в учебном процессе является наиболее перспективным.
В качестве основы для системы выбирается четырёхразрядный регулятор скорости. Четырёхразрядный цифровой код обеспечивает наглядность работы системы при неплохой точности регулирования. Немаловажным аспектом при выборе именно четырёхразрядной системы является её небольшая требовательность к ресурсам вычислительной машины, в отличии от систем с более высокой разрядностью.
Для исследования работы системы выбираются такие же контуры регулирования, как и в САУ электровоза ВЛ65, два замкнутых контура регулирования: по току, и по скорости. При этом схема САУ упрощается: из схемы исключаются контуры обнаружения боксования и юза, а также блок токовой защиты, так как они не имеют большой ценности при исследовании цифровой системы автоматического регулирования в учебном процессе.
2 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
2.1 Разработка функциональной схемы САР стабилизации тока
На рисунке 2.1 представлена функциональная схема системы автоматического регулирования тока и скорости двигателя. Для наглядности функциональные связи в схеме разделены на 3 типа:
- цифровой четырёхразрядный сигнал (обозначен красными линиями);
- аналоговый сигнал (обозначен синими линиями);
- импульсный сигнал (обозначен зелёными линиями).
Система состоит из следующих функциональных блоков:
- блок задатчиков (БЗ), который содержит задатчики тока и скорости;
- блок автоматического управления (БАУ), осуществляющий управление выпрямителем, и поддерживающий заданное значение тока тягового электродвигателя.
- блок нагрузки (БН) содержит силовые элементы схемы, включая выпрямитель и тяговый электродвигатель.
- блоки индикации и осциллографы, необходимые для индикации значений тока, а также для снятия исследуемых показаний.
Ниже рассматриваются элементы функциональных блоков, их работа, и назначение. Так, в состав блока задатчиков входят следующие элементы: Задатчик тока (ЗТ), с помощь которого задаётся необходимый ток. С выходов задатчика тока четырёхразрядный цифровой сигнал подаётся на элемент сравнения тока (ЭСТ) для сравнения с фактическим значением тока, а также на блок индикации тока (БИ-Т), для отображения заданного значения тока. В состав блока автоматического управления входят следующие элементы: Элемент сравнения тока (ЭСТ), вычисляющий величину рассогласования между заданной от задатчика тока (ЗТ), и фактической от чувствительного элемента (ЧЭ). Результат сравнения с выхода ЭСТ подаётся на вход регулятора тока (РТ) в виде четырёхразрядного цифрового сигнала. Регулятор тока (РТ) осуществляет выдачу управляющего воздействия на узел фазового регулирования (УФУ) в зависимости от результата измерений рассогласования между заданной величиной тока, и фактической. При отрицательной разности регулятор увеличивает управляющее воздействие. Если разность между заданной величиной тока и фактической положительна- управляющее воздействие уменьшается. Помимо узла фазового регулирования с выхода регулятора тока снимается аналоговый сигнал для отображения величины управляющего воздействия на осциллографе XSC2.
Рисунок 2.1- Функциональная схема САР тока двигателя
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
