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

Текст из файла (страница 5)

В данном способе мы регулируем скорость вращения двигателя при помощи изменения среднего значения напряжения.

Графики изменения среднего значения напряжения от времени показаны на рисунках 5.1, 5.2, 5.3. Где tц-время цикла, Uср-среднее значение напряжения.

Рисунок 5.1 - Среднее значения напряжения на позиции X1

Рисунок 5.2 - Среднее значения напряжения на позиции X2

Рисунок 5.3 - Среднее значения напряжения на позиции X3

Такое регулирование происходит постепенно и график отображающий общий вид среднего напряжения показан на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 - Общий вид среднего значения напряжения

1. Принципиальная схема силовой цепи и функциональная схемы управления тяговым электроприводом

Принцип управления состоит в том что если двигатель включать на десять секунд каждую минуту, то якорь раскрутится, но далеко не на полную скорость — большая инерция сгладит рывки от включающегося двигателя, а сопротивление от трения не даст ему крутится бесконечно долго.

Чем больше продолжительность включения двигателя в минуту, тем быстрей будет крутится якорь. При ШИМ мы гоним на выход сигнал состоящий из высоких и низких уровней (применимо к нашей аналогии — включаем и выключаем двигатель), то есть нулей и единицы. А затем это все пропускается через интегрирующую цепочку (в аналогии — якорь). В результате интегрирования на выходе будет величина напряжения, равная площади под импульсами.

Меня скважность (отношение длительности периода к длительности импульса) можно плавно менять эту площадь, а значит и напряжение на выходе. Таким образом если на входе сплошные 1, то на выходе будет напряжение высокого уровня, в моем случае это 275 вольт, если нули, то ноль. А если 50% времени будет высокий уровень, а 50% низкий то 137,5 Вольт. Интегрирующей цепочкой тут будет служить масса якоря двигателя, обладающего довольно большой инерцией.

На чертеже 4 изображена схема силовой цепи.

M1, M2, M3, M4 – обмотка якоря тяговых двигателей;

L – обмотка возбуждения тягового двигателя;

SF1 – автоматический выключатель включения аккумуляторной батареи;

SF3 – автоматический выключатель служащий для защиты ТЭД;

С1 – молекулярный накопитель;

Kм1– линейный контактор, служащий для включения молекулярного накопителя;

Kм2– линейный контактор, служащий для включения силовой цепи;

Kм3, Км4– линейные контакторы, служащие для ослабления поля обмотки возбуждения;

R1– токоограничивающий резистор, служащий для первоначальной зарядки молекулярного накопителя;

R2, R3 – реостаты, служащие для ослабления поля обмотки возбуждения;

Rт – тормозной реостат;

VT1- VT4 – транзисторы хода;

VT5 – транзистор торможения;

VD1 – обратный диод зарядки молекулярного накопителя;

VD2, VD3, VD8, VD9, VD10– обратные диоды транзисторов VT1- VT5 соответственно;

VD4 – VD7–диодный мост питания обмотки возбуждения ТЭД;

VD11 – обратный диод тормозного реостата;

ЭБУ – электронный блок управления ТрИСУ ТЭП.

1. Описание оборудования используемого в данной схеме

R2, R3 – ослабление поля применяется для экономичного регулирования скорости (оборудование из старого трамвая).

С1– плотность энергии молекулярного накопителя выше плотности энергии лучших традиционных конденсаторов более чем в 10 раз. Плотность мощности в импульсе в 10 раз выше, чем плотность мощности в импульсе у аккумуляторных батарей. Использование молекулярного накопителя наиболее эффективно, когда требуются отдача большой мощности и, особенно, накопление энергии за относительно короткий промежуток времени ~ 0,1-10 сек., например. Используется для экстренного торможения и открывания дверей при отсутствии внешнего напряжения.

Выбираем молекулярный накопитель серии ИКЭ-40/540 U=540 В.

VT1-VT4 и VT5 в виде транзисторов хода и торможения используем биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ)- трёхэлектродный силовой электронный прибор, используемый, в основном, как мощный электронный ключ в импульсных источниках питания, инверторах, в системах управления электрическими приводами.

Для данной схемы подойдет модуль БТИЗ марки SEMiX302GB066HDs с параметрами 600 В по напряжению и 300 А по току.

По своей внутренней структуре БТИЗ представляет собой каскадное включение двух электронных ключей: входной ключ на полевом транзисторе управляет мощным оконечным ключом на биполярном транзисторе. Управляющий электрод называется затвором, как у полевого транзистора, два других электрода — эмиттером и коллектором, как у биполярного. Такое составное включение полевого и биполярного транзисторов позволяет сочетать в одном устройстве достоинства обоих типов полупроводниковых приборов.

Диапазон использования БТИЗ от десятков до 1200 ампер по току, от сотен вольт до 10 кВ по напряжению.

5.3. Описание данной системы управления

В этом устройстве регулирование напряжения якорной обмотки электродвигателя в процессе разгона транспортного средства осуществляется изменением скважности регулирования транзистора.

На рисунке 5.5 изображено условное графическое изображение БТИЗ.

Рисунок 5.5 - Условное графическое изображение БТИЗ

БТИЗ имеет три внешних вывода: эмиттер (Е), коллектор (С), затвор(G). Сочетание двух приборов в одной структуре позволило объединить достоинства полевых и биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление с высокой токовой нагрузкой и малым сопротивлением во включенном состоянии.

Суть работы БТИЗ заключается в том, что полевой транзистор управляет мощным биполярным транзистором. В результате переключение мощной нагрузки становиться возможным при малой управляющей мощности, так как управляющий сигнал поступает на затвор полевого транзистора.

Внутренняя структура БТИЗ – это каскадное подключение двух электронных входных ключей, которые управляют оконечным плюсом. На рисунке 5.6 показана упрощённая эквивалентная схема биполярного транзистора с изолированным затвором.

Рисунок 5.6 - Упрощённая эквивалентная схема биполярного транзистора с изолированным затвором

Весь процесс работы БТИЗ может быть представлен двумя этапами: как только подается положительное напряжение, между затвором и истоком открывается полевой транзистор, то есть образуется n - канал между истоком и стоком. При этом начинает происходить движение зарядов из области n в область p, что влечет за собой открытие биполярного транзистора, в результате чего от эмиттера к коллектору устремляется ток.

В данном проекте мною был использован единичный модуль БТИЗ изображенный на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 – Схемы БТИЗ модулей: a - единичный БТИЗ; б - двойной модуль; в - коллекторный прерыватель (чоппер); г - эмиттерный прерыватель (чоппер)

Во всех случаях, кроме прерывателя, модуль содержит параллельно каждому транзистору встроенный обратный диод.

1. Заключение

В данной работе была спроектирована принципиальная схема силовой

цепи и функциональная схема управления ТЭД.

Реализация функциональной схемы управления осуществляется с

использованием транзисторной схемы управления, что упрощает функциональную схему и сводит к минимуму количество используемых электрических элементов, а следовательно к повышению надёжности и к уменьшению веса. ТЭД полностью подходит для движения по заданному маршруту с заданным профилем дороги и поэтому остается тем же.

Предусмотрен режим рекуперации электрической энергии, что

способствует уменьшения затрат электроэнергии при движении транспортного средства.

Преимущества полученного транспортного средства следующие:

экономная эксплуатация, хорошие ходовые характеристики, сохранение и повторное использование энергии. Благодаря этому транспортное (трамвай) средство рекомендуется использовать для движения в городских условиях.

7 Список литературы

1. Москаленко В.В. «Электрический привод». Москва 2007г.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. «Общий курс электропривода», М., Энергоиздат, 1981 г.

3. Терехов В.М., Осипов О.И., «системы управления электроприводов», Москва 2006г.

4. Конспект лекций по дисциплине «Электропривод».

8 ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

РКСУ-реостатно контакторная система управления;

ТИСУ-транзисторно импульсная система управления;

КПД-коэффициент полезного действия;

ТД-тяговый двигатель;

ТЭД-тяговый электродвигатель;

ЭП-электропривод;

НСУ-непосредственная система управления;

ШИМ-широтно импульсная модуляция;

ЧИМ-частотно импульсная модуляция;

БТИЗ- биполярный транзистор с изолированным затвором.

53

Характеристики

Список файлов ВКР