2 Расчет параметров тягового электродвигателя

В качестве исходных данных берем значения, приведенные в приложении П1 методических указаний [1] для тягового электродвигателя AL4846eT. На основе этих данных производим расчет на ПЭВМ, в результате которого получаем электротяговые характеристики, проведенные на рисунке 2.1, магнитную характеристику (рисунок 2.2) и кривую динамической индуктивности (рисунок 2.3) по данным таблицы 1.

Таблица 1 – Электротяговые, магнитная и индуктивная характеристики тяговых электродвигателей

, А	V, км/ч	,кгс	Ф, Вб
200	163	1600	0,07	0,065
300	122,5	2400	0,092	0,057
400	105	3250	0,106	0,049
500	96,5	4050	0,115	0,042
600	91,4	4880	0,121	0,037
700	88	5700	0,125	0,033

Магнитная характеристика т.э.д. может быть рассчитана по формуле:

где Ф – магнитный поток главных полюсов, Вб;

;

.

где μ – передаточное отношение тягового редуктора; μ=1,52;

р – число пар полюсов т.э.д.; p=3;

N – число проводников обмотки якоря; N=1218;

- диаметр бандажа колесной пары, м; =1,25 м;

а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря; а=3.

Рассчитаем суммарное активное сопротивление всех обмоток т.э.д. Так как обмотки включены последовательно друг с другом, то суммарное сопротивление может быть вычислено по формуле:

где – сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

– сопротивление обмотки якоря, Ом;

– сопротивление дополнительных полюсов, Ом;

– сопротивление компенсационной обмотки, Ом.

Подставив соответствующие значения в выражение (2.1), мы можем рассчитать магнитную характеристику двигателя Ф().

Результаты расчетов магнитной характеристики занесены в таблицу 1.

Статическая индуктивность обмотки возбуждения двигателя определяется по следующей формуле:

где

Результаты расчетов занесены в таблицу 1.

В качестве индуктивности обмотки возбуждения далее в данной работе будем использовать не всю полученную кривую динамической индуктивности, а только значения в одной рабочей точке. Такой точкой обычно выбирают значение большего (пускового) тока I_б, заданного в П1 [1]:

Динамические индуктивности обмотки якоря , дополнительных полюсови компенсационной обмоткиопределяются как доли от динамической индуктивности обмотки возбуджения:

Суммарная индуктивность всех обмоток определяется по формуле:

После подстановки получим:

Эти параметры будут использованы в дальнейшем при определении передаточной функции объекта управления ОУ.

3 Разработка структурной схемы сау и определение передаточных функций устройств и разомкнутой системы

3.1 Упрощенная функциональная схема сау и расчет параметров эквивалентного тягового электродвигателя

Структурная схема подразделяет систему на типовые динамические звенья, из которых состоят функциональные устройства. Таким образом, при составлении структурной схемы САУ за основу принимается ее функциональная схема.

Упростим функциональную схему так, чтобы в ней остался только один канал воздействия на ОУ в соответствии с заданным вариантом, в данном случае это управление напряжения. ОУ также будем рассматривать только один, его эквивалентные параметры рассчитаем ниже. Наконец, в данной работе не будем рассматривать каналы регуляторов индивидуального возбуждения (РВИ) и сами регуляторы. С учетом этих упрощений функциональная схема САУ примет вид на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Упрощенная функциональная схема САУ

Поскольку в упрощенной функциональной схеме остался только один ОУ, необходимо определить его эквивалентные параметры, такие, чтобы при указанном переходе от нескольких ОУ к одному не изменились параметры системы в целом, и, следовательно, ее выходные координаты (в данном случае скорость).

В начале следует учесть, что на э.п.с. постоянного тока с ИППН для согласования пульсаций обмотка возбуждения имеет постоянное шунтирование резистором r_ш. Поскольку шунтирующий резистор r_ш всегда включен параллельно обмотке возбуждения, то эквивалентное сопротивление возбуждения рассчитывается по формуле (3.1).

Сопротивления шунтирующего резистора, в свою очередь, зависят от величины коэффициента β ослабления возбуждения, и в общем случае определяется как:

Подставив в это выражение значение наибольшего возбуждения β_б которое обычно принимают равным 0,95÷0,97, получим сопротивление r_ш постоянного шунта и определим эквивалентное сопротивление по формуле (3.1):

Уточним сопротивления обмоток т.э.д. с учетом того, что сопротивление обмотки возбуждения изменилось и стало равным :

Таким образом, в дальнейших расчетах должно фигурировать уточненное значение сопротивления обмоток т.э.д.

Теперь определим параметры эквивалентного т.э.д., обусловленные упрощением функциональной схемы.

Активное сопротивление всех обмоток эквивалентного т.э.д. при последовательном возбуждении определяем по формуле:

где m – число последовательно включенных т.э.д. (якорей) в одной параллельной ветви от ИсУ;

n – число параллельных ветвей от ИсУ.

Эквивалентную индуктивность всех обмоток эквивалентного т.э.д. при последовательном возбуждении определяем по формуле: