Проектирование и расчет электрической передачи троллейбуса с тиристорно-импульсным регулированием

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Белорусский государственный университет транспорта

Кафедра «Электроподвижной состав»

Курсовой проект

по дисциплине «Системы управления электроподвижного состава»

Проектирование и расчет электрической передачи троллейбуса с тиристорно-импульсным регулированием

Выполнил:

студент гр. МГ-51

Никитенко М.М.

Введение

В настоящее время в Республике Беларусь происходит обновление парка ПС ГЭТ. В эксплуатацию поступают разработанные заводом “Белкоммунмаш” троллейбусы 101, 201 моделей, а в перспективе - троллейбус 333 модели. Наряду с устаревшими контакторно-релейными системами управления внедряются более совершенные тиристорно-импульсные системы управления.

Тиристорно-импульсные системы управления позволяют значительно улучшить эксплуатационные показатели ПС, такие как: уменьшение на 25-30 % расхода электроэнергии, повышение ускорений и замедлений, увеличение скорости сообщения, улучшение плавности движения и комфортабельности перевозок.

В данном курсовом проекте произведен расчет электромагнитных процессов в тиристорно-импульсной системе управления троллейбуса 201 модели. На основании этого расчета произведен выбор элементов для силового канала электропривода троллейбуса.

1. Определение требуемой мощности тягового электродвигателя и выбор его типа

Касательная сила F, Н на ободе колеса

,

где (1) - коэффициент инерции вращающихся частей; (1+?) = 1,1;

ау ср - среднее установившееся ускорение, 1,3 м/с2;

- удельное сопротивление движению, 130 Н/кН

тсн - снаряженная масса троллейбуса, тсн = 18 т;

z - число ТЭД; z = 1;

28100 Н.

Предварительная пусковая P, Вт мощность двигателя троллейбуса

,

где vx - скорость выхода двигателя на естественную скоростную характеристику, м/с;

з - общее КПД передачи троллейбуса.

з = зм зкп,

где зм - КПД карданного шарнира, зм = 0,995;

зкп - КПД редуктора, зкп = 0,91.

з = 0,995·0,91 = 0,90;

174000 Вт.

Реальная мощность двигателя Рд, Вт

,

где k - поправочный коэффициент, учитывающий условия пуска принимаем k = 1,5;

Принимаем:

Тип двигателя: ЭК-213Б

Uп = 550 B;

Iч = 275 А;

Передаточное отношение редуктора = 11,5;

Диаметр колеса Dк = 1070 мм;

Рн = 115 кВт;

мп = 1700 об/мин.

2. Расчет и построение электротяговых характеристик передачи

На рисунке 2.1 представлены электромеханические характеристики выбранного двигателя ЭК-213Б.



Рисунок 2.1 - Электромеханические характеристики двигателя ЭК-213Б

По заданной графически электромеханической характеристике снимем 15 точек для каждой зависимости. Полученные данные приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Электромеханические характеристики на валу двигателя

I,A	n1, об/мин	n2, об/мин	n3, об/мин	M1, Н·м	M2, Н·м	M3, Н·м	?1, %	??, %	??, %
125	1991	2956	4197	368	235	140	89,86	88,66	87,19
150	1772	2685	3827	450	295	183	90,29	89,46	88,31
175	1620	2461	3511	541	364	232	90,59	90,05	89,30
200	1511	2261	3223	642	442	288	90,80	90,50	90,20
225	1435	2117	2986	748	524	359	90,85	90,78	90,95
250	1367	1988	2766	858	612	438	90,84	90,98	91,57
275	1317	1887	2580	971	705	526	90,71	91,04	91,99
300	1274	1806	2423	1084	814	617	90,49	91,05	92,21
325	1235	1735	2282	1195	925	708	90,23	91,04	92,33
350	1200	1679	2162	1308	1034	802	89,91	91,00	92,33
375	1172	1627	2064	1420	1143	894	89,59	90,95	92,30
400	1146	1575	1978	1535	1255	989	89,27	90,89	92,25
425	1127	1540	1912	1647	1366	1083	88,84	90,82	92,14
450	1110	1502	1850	1761	1476	1177	88,39	90,74	91,99
475	1097	1464	1795	1876	1579	1268	87,92	90,65	91,78
500	1084	1429	1743	1978	1683	1359	87,44	90,55	91,48

Для пересчёта электромеханических характеристик ТЭД на обод колеса используем следующие формулы для пересчета линейной скорости и силы тяги и КПД соответственно:

;

;

;

где Dк - диаметр ведущих колёс, м;

? - передаточное число редукторов;

Pз - потери в передаче, Вт;

F - сила тяги на ободе колеса, Н;

- коэффициент полезного действия двигателя на ободе.

Потери в передаче определяются по формуле

,

где Рзo - относительные потери в передаче;

U - напряжение на двигателе, 550 В;

I - ток двигателя, А.

Относительные потери в передаче определяются в соответствии с таблицей 2.2.

В соответствии с источником [1] принимаем тип передачи двухступенчатую с муфтой, часовой ток Iч = 275 А.

Таблица 2.2 - Относительные потери в передаче в зависимости от нагрузки

Тип передачи	Относительная величина тока якоря двигателя, I/Iч, %
	200	150	125	100	75	60	50	40	30	25
Двухступенчатая с муфтой	6,6	6,3	6,1	6,0	6,1	6,4	6,9	7,6	10,0	11,6

Результаты пересчета заданных электромеханических характеристик представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Результаты пересчета заданных электромеханических характеристик с вала тягового электродвигателя на обод колеса

I, А	V1, км/час	V2, км/час	V3, км/час	F1, Н	F2, Н	F3, Н	?1, %	?2, %	?3, %	Pз, Вт	Рзо, %	I/Iч, %
125	34,91	51,85	73,62	7424,9	4718	2779,5	82,96	81,76	80,29	4743,75	6,9	50
150	31,07	47,1	67,12	9055,6	5936,8	3642,2	83,89	83,06	81,91	5280	6,4	60
175	28,42	43,16	61,58	10880,7	7332,1	4644,3	84,39	83,85	83,10	5967,5	6,2	70
I, А	V1, км/час	V2, км/час	V3, км/час	F1, Н	F2, Н	F3, Н	?1, %	?2, %	?3, %	Pз, Вт	Рзо, %	I/Iч, %
200	26,49	39,65	56,52	12896,5	8885,1	5767,8	84,72	84,42	84,12	6688	6,08	80
225	25,16	37,13	52,37	15006,1	10540,1	7202,4	84,81	84,74	84,91	7474,5	6,04	90
250	23,98	34,87	48,5	17208,3	12305,6	8797,6	84,84	84,98	85,57	8250	6	100
275	23,09	33,09	45,24	19451,8	14163	10568,9	84,67	85,00	85,95	9135,5	6,04	110
300	22,34	31,67	42,49	21691,1	16359,9	12417,4	84,41	84,97	86,13	10032	6,08	120
325	21,66	30,44	40,03	23867,1	18574,9	14238,8	84,09	84,90	86,19	10975,25	6,14	130
350	21,05	29,46	37,92	26066,5	20764,8	16097,9	83,69	84,78	86,11	11973,5	6,22	140
375	20,55	28,54	36,2	28248,4	22933,8	17932,7	83,29	84,65	86,00	12993,75	6,3	150
400	20,1	27,63	34,69	30486,9	25151,4	19804,9	82,91	84,53	85,89	13992	6,36	160
425	19,76	27	33,54	32666,2	27359,4	21668,5	82,42	84,40	85,72	15006,75	6,42	170
450	19,47	26,35	32,45	34897,9	29529	23527,3	81,91	84,26	85,51	16038	6,48	180
475	19,24	25,68	31,48	37119,6	31552	25307,2	81,38	84,11	85,24	17085,75	6,54	190
500	19,02	25,06	30,56	39081,8	33566,1	27072	80,84	83,95	84,88	18150	6,6	200

Графически результаты пересчета заданных электромеханических характеристик изобразим на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 - Результаты пересчета заданных электромеханических характеристик

3. Определение параметров входного фильтра тиристорного прерывателя

Для систем ШИР и комбинированным регулированием при выборе основных параметров входного фильтра в качестве Lф считают достаточной индуктивность реакторов помехоподавления, которые имеют 3 мГн. Выбор емкости Сф должен производится совместно с выбором схемы регулирования и элементов ТИП. При этом должны быть известны пусковой и тормозной ток, время пуска и торможения ПС, число фаз и частота регулирования тиристоров ТИП.

При расчете фильтра по начальной частоте регулирования во время пуска fнач определяется начальная собственная частота фильтра:

Определим величину Сф при f = 400 Гц.

4. Определение максимальных значений пульсаций напряжения и тока во входном фильтре

Максимальное значение пульсации напряжения на конденсаторе

где I - суммарный ток нагрузки, А; I = 370 A

Затем выбираем напряжение конденсатора Сф с учетом допустимой величины отношения (U~ / Uн) [2] U~ / Uн = 9,3

Учитывая, что:

U~ = 0,7 ;

По кривой 4 [2] определяем удельный эффективный ток = 0,42 А.

Эффективный ток в Сф при длительном режиме

где tn - время пуска, с; tп = 2,8с;

tт - время торможения, с; tт = 120 с;

I - ток нагрузки, А; I = 370 А;

Im - ток, поступающий на выход фильтра при запирании ТИП, А.

nц - число циклов (пусков и торможений) в час, цикл/ч.; принимаем nц = 100 - 120 цикл/ч.

Полученное значение Сф должно удовлетворять неравенству

Ошибка! Закладка не определена..

Если величина Сф не соответствует этому неравенству, то Сф надо увеличить и скорректировать f0 и U'Cф мах. Полученные данные удовлетворяют условию. По этим данным выбираем три электролитных конденсатора ФС-1,0 кВ - 600 мкФ; Uн = 1000 В; f = 500 Гц, которые подключаем параллельно для создания необходимой емкости.

Максимальное значение пульсации тока

электродвигатель троллейбус тиристорный импульсный

5. Определение максимального размаха пульсации тока в ТЭД

Постоянная времени цепи ТЭД, с,

где L - индуктивность цепи ТЭД, 0,01Гн;

r - активное сопротивление цепи ТЭД, Ом.

Период регулирования, с,

где f - частота регулирования, Гц. 400

Максимальный размах пульсаций тока, А,

Наибольший размах пульсаций получается при начальной частоте. По мере повышения частоты уменьшается.

6. Определение параметров коммутирующего контура

Ток разделительного дросселя при максимальном пусковом токе, А,370

где Iмакс - максимальный пусковой ток, А;

Ошибка! Закладка не определена.

Максимальное значение тока тиристора, А,

iTмакс = 4Iр,

Схемное расчётное время, с,

tсх.расч = 1,2 tвык,

где tвык - максимальное время выключения тиристора, мкс; tвык = 40 мкс.

Индуктивность коммутирующего контура, Гн,

Ошибка! Закладка не определена.

Принимаем предварительно Lк = 33 мкГн.

Емкость коммутирующего конденсатора, Ф,

Ошибка! Закладка не определена.

Ошибка! Закладка не определена.

Предварительно принимаем Ск = 60 мкФ.

7. Построение диаграмм мгновенных значений токов и напряжений тиристрного прерывателя

Определение моментов времени мгновенных значений токов и напряжений в схеме на ТИП.

Время коммутации, с,

Время паузы, с,

Время выключения, с,

Время заряда, с,

Ширина импульса, с,

tи = tк0 + tпз + tк + tсх + tз,

Ошибка! Закладка не определена.

Частота регулирования при выходе на автоматическую характеристику при максимальном пусковом токе, Гц,

fп = ,

Диаграмма мгновенных значений токов и напряжений к схеме при постоянных значениях напряжения на входном фильтре и рабочем токе представлена на рисунке 7.1.



8. Описание работы силовой части схемы ТИР троллейбуса 201 модели

Электрическая схема ТИР троллейбуса 201 модели приведена в графической части данной курсовой работы.

Питание схемы в режиме пуска осуществляется через токосъёмники ХА1, ХА2 от КС при включении автоматического выключателя QF1, который также предназначен для защиты схемы от перенапряжений и токов короткого замыкания.

В схеме предусмотрен переключатель полярности SA1.1-SA1.4. При включении схемы на неправильную полярность напряжение происходит автоматическое отключение электропривода от КС и блокируется управление ТИП.

При правильном включении полярности замыкается контактор КМ2 и осуществляется заряд конденсаторов фильтра С1-С3 через реакторы фильтра LR1, LR2 и токоограничивающие резисторы R1, R2. При достижении напряжения на конденсаторе фильтра минимально необходимого уровня (430В) резисторы R1, R2 шунтируются контактором КМ1. Если при этом не нажаты ходовая или тормозная педали, а также включён реверс на контакторах КМ5-КМ8, то достигается исходное состояние готовности тягового электропривода к восприятию команд контроллера хода.

При нажатии на ходовую педаль происходит включение контактора КМ3 и снимается блокировка импульсов управления основным тиристором VS2 ТИП.

После подачи управляющего импульса происходит открытие тиристора VS2 и ток протекает по цепи тягового электродвигателя: XA1-LR1-QF1-SA1.1- KM1-VD1- C1...C3(+) - KM3- PA - QF2- L1- KM5 (KM6) -M1- KM7 (КМ8)-PI-VD3-L3-LM1.1-VS2-C1...C3(-)-SA1.2-QF1-LR2-XA2. На ТЭД подаётся питание и троллейбус разгоняется.

Заряд коммутирующего конденсатора С18 в начальный момент работы ТИР происходит по цепи резисторов R5...R9.

При включении коммутирующего тиристора VS3 начинается перезаряд конденсатора С18 по цепи колебательного контура C18(+)-VS3-L4-VS2-C18(-) до противоположной полярности.

В момент окончания предварительного перезаряда конденсатора С18 напряжение на нем становится равным напряжению питания Uп, если не учитывать относительно малые потери в активном сопротивлении колебательного контура.

Напряжение конденсатора С18 прикладывается к основному тиристору VS2 и коммутирующему тиристору VS3. Начинается процесс коммутации токов из тиристоров (закрытия тиристоров). Процесс коммутации тиристоров не может произойти мгновенно из-за наличия в цепи индуктивности L4.

В момент полного закрытия тиристоров ток основного перезаряда коммутирующего конденсатора начинает протекать по цепи диодов VD8,VD9. Процесс носит колебательный характер и закончится зарядом конденсатора С18 до напряжения больше Uп, так как заряд конденсатора при основном перезаряде осуществляется дополнительно током нагрузки.

Для того чтобы не допустить повышенного напряжения на коммутирующем конденсаторе и других элементах ТИП, в схеме предусмотрен сброс части энергии на конденсаторов фильтра С1...С3. В момент достижения напряжения Uп на конденсаторе С18 при основном перезаряде открывается диод VD2 и большая часть тока колебательного контура (катушки индуктивности L4) заряжает конденсаторы фильтра по цепи L4-VD9-VD2-C1...C3-VD8-L4.

В процессе дроссельного дозаряда конденсаторов фильтра ток нагрузки закорачивается по цепи L1-KM5 (KM6)-M1-KM7 (KM8)-PI-VD3-L3-LM1.1-L4-VD9-VD2-KM3-PA-QF2-L1.

Процесс заряда конденсаторов будет продолжаться до тех пор, пока ток заряда не станет равным нулю (полностью расходуется электрическая энергия запасённая в катушке L4), при этом закроется диод VD8 и напряжение питания приложится к основному тиристору VS2.

После закрытия основного тиристора VS2 напряжение на нагрузке становится равным нулю и ток протекает в цепи ТЭД за счёт электрической энергии накопленной в индуктивностях L1, L3, LM1.1 по цепям: L1-KM5 (KM6)-M1-KM7 (KM8)-PI-VD3-L3-LM1.1-L4-VD9-VD2-KM3-PA-QF2-L1 и L1-KM5 (KM6)-M1-KM7 (KM8)-PI-VD3-L3-LM1.1-VD5-L2-PA-QF2-L1.

Процесс будет продолжаться до подачи управляющего импульса на основной тиристор VS2. При открытие основного тиристора происходит вытеснение токов из цепей обратных диодов VD5,VD2 и цикл регулирования начнется заново.

В дальнейшем регулирование ТИП повторяется по вышеизложенному описанию с увеличением коэффициента заполнения. В режиме 85%-го заполнения периода регулирования, т.е. напряжение на ТЭД равно 0,85UП, дальнейшее увеличение скорости троллейбуса происходит включением ослабления возбуждения двигателя. Это осуществляется уменьшением тока последовательной обмотки LM1.1 при шунтировании её цепью тиристора VS1 и реостата R19.

При отпускании педали хода подается импульс управления на коммутирующий тиристор VS3, в результате тиристор VS2 закрывается и отключается контактор КМ3 в обесточенном состоянии цепи ТЭД. Электропривод переходит в режим выбега.

В троллейбусе 201 модели применяется реостатное электрическое торможение, которое основано на принципе обратимости электрических машин. При торможении ТЭД в режиме генератора вырабатывает электрическую энергию и преобразует ее в тепловую рассеиваемую на реостатах.

При нажатии на тормозную педаль происходит включение контактора КМ4, снимается блокирование импульсов управления основным тиристором VS2 и блокируется выходной сигнал контроллера хода.

ТЭД в начальный момент торможения (2-4 с) получает возбуждение от независимой обмотки возбуждения LM1.2, подключенной к КС через контакт КМ9.

В режиме торможения под действием электродвижущей силы ТЭД ток в цепи якоря меняет направление и протекает по цепи M1-KM5 (KM6)-L1-QF2-PA-KM4-R11...R17-PI-KM7 (KM8)-M1. Таким образом, якорь двигателя М1 закорочен на тормозной реостат.

При подаче управляющего импульса на основной тиристор VS2 ток, создаваемый ТЭД в режиме генератора протекает по цепи последовательной обмотки возбуждения LM1.1, производя самовозбуждение ТЭД.

Ток возбуждения ТЭД регулируется ТИР аналогично ходовому режиму. При открытом состоянии VS2 ТЭД включен как сериесный генератор, при этом ток протекает по цепи M1-KM5 (KM6)-L1-QF2-PA-KM4-L3-LM1.1-VS2-VD6-PI-KM7 (KM8)-M1. Ток в цепи якоря М1 и обмотки возбуждения LM1.1 возрастает. При подаче управляющего импульса на коммутирующий тиристор VS3 основной тиристор VS2 закрывается. При этом образуются два контура тока: ток в цепи якоря М1 закорачивается на тормозные реостаты R11...R17, ток обмотки возбуждения протекает по цепи LM1.1-VD5-L2-KM4-L3-LM1.1. Так как обмотка возбуждения LM1.1 включена в цепь с большой индуктивностью и малым активным сопротивлением, затухание тока в ней происходит очень медленно.

Разделение токов в этих контурах в режиме торможения происходит разделительным диодом VD3. ТЭД в этом режиме работает как генератор с параллельным возбуждением.

Сочетание последовательного и параллельного возбуждения ТЭД, работающего в режиме генератора, позволяет улучшить процесс торможения и уравнивать ток обмотки возбуждения и ток якоря. При высоких скоростях движения ток обмотки возбуждения меньше тока якоря и при этом в основном применяется параллельное возбуждение. При низких скоростях движения ток обмотки возбуждения плавно возрастает до значения, превышающего ток якоря, в этом диапазоне скоростей в основном применяется последовательное возбуждение. Соотношение продолжительности работы в режимах последовательного и параллельного возбуждения задается законом управления ТИР.

Принцип тиристорно-импульсного регулирования

В данной системе привода используется тиристорное регулирование напряжения на якоре двигателя. Сущность его заключается в периодическом открывании и закрывании ключевого элемента - тиристора на высокой частоте.

Ввиду необходимости получения широкого диапазона регулирования напряжения применяется сочетание частотной и широтной модуляции.

В начале регулирования, когда для выбора зазоров в механической передаче необходимо получить выходное напряжение более 5 В, реализуется минимальная длительность включения основного тиристора (tвкл = 200 мкс), частота коммутации при этом fком = 25…30 Гц (рисунок 8.1а).

При увеличении задания тока происходит увеличение частоты модуляции при неизменной (минимальной) продолжительности включения основного тиристора (рисунок 8.1б). В режиме fном = 400 Гц; tн = 200 мкс, среднее напряжение составляет не более 10% от входного.

При дальнейшем увеличении задания тока происходит широтная модуляция, то есть увеличивается длительность открытого состояния тиристора по отношению к неизменному периоду коммутации. При этом увеличивается среднее напряжение на якоре двигателя, происходит разгон привода (рисунок 8.1в). Максимальное напряжение в режиме широтной модуляции ограничивается временем коммутации, которое нельзя бесконечно уменьшать. Поэтому среднее выходное напряжение в этом случае составляет примерно 84% (рисунок 8.1г). Переход в этом режиме на полное открытие основного тиристора вызовет бросок тока и толчок привода.

При дальнейшем увеличении напряжения управления происходит снижение частоты модуляции с 400 Гц до 25_30 Гц (рисунок 3.1 д). При этом среднее напряжение на выходе преобразователя составляет около 96% от напряжения контактной сети, и поэтому можно переходить на полное открытие тиристора без существенного броска тока.

При дальнейшем увеличении напряжения происходит снятие импульсов с коммутирующего тиристора и полное открытие ключевого элемента - к якорю двигателя прикладывается полное напряжение контактной сети (рисунок 8.1 е).

По данным таблицы 4.2 строим графики переходных процессов выбранной схемы (Рис. 4.1 - 4.8).

9. Выбор и краткая характеристика электрических аппаратов, силовых полупроводниковых приборов, друх элементов и кабелей силовых цепей электрической передачи

На основании расчетов пункта 4.2 производим выбор полупроводниковых элементов системы управления. Элементы подбираем по следующим критериям:

- длительный рабочий ток;

- максимальная амплитуда тока в открытом состоянии;

- допустимое обратное напряжение.

По условиям выбора полупроводниковых элементов задается трехкратный запас по длительному рабочему току и напряжению.

По данным рисунка 8.2 и 8.3 выбираем тиристоры VS2 и VS2, которые имеют следующие характеристики: ТБ353-1000-20-732-2,5; таблеточное исполнение; Iос.ср = 1000 А; Uобр = 2000 В; Uзс/t=1000 B/мкс; tвыкл = 40мкс (не более); tвкл = 3,2мкс (не более); Uос.и =2,5В.

По данным рисунка 8.4 выбираем диоды VD5, VD8 и VD9, которые имеют следующие характеристики: ДЧ 143-1000-20(18)-2; Iпр = 1000 А; Uобр = 2000(1800)В; tвыкл = 2мкс.

По данным рисунка 8.7 выбираем диод VD2, который имеет следующие характеристики: ДЧ133-320-20-3; Iпр = 320 A; Uобр = 2000 В; tвыкл = 1,5мкс.

Выбор всех остальных элементов схемы производился в соответствии с реальной моделью троллейбуса и приведены в перечне элементов на графическом листе 1.

10. Описание принципа работы системы автоматического управления ТЭД

Система управления тиристорно-импульсным регулятором (СУ ТИР) должна обеспечивать оптимальный режим работы электропривода на основе сигналов задания водителя и системы обратных связей по току ТЭД и напряжениям КС и элементов коммутирующего контура. Предназначена для выработки импульсов управления силовыми тиристорами и контакторами в зависимости от заданного режима работы.

Входными сигналами для блока управления являются сигналы контроллеров хода (КХ) и торможения (КТ); сигналы включения управления вперед (ВП) и назад (НЗ); сигналы датчиков тока якоря (ДТЯ); сигналы датчиков напряжения фильтра (ДНФ) и коммутирующего конденсатора (ДНКК).

Выходными сигналами блока управления являются:

_ импульсы управления основным тиристором импульсного преобразователя VS2;

_ импульсы управления коммутирующим тиристором VS3;

_ импульсы управления тиристором ослабления поля VS1;

_ управление линейным контактором хода КМ4;

_ управление контакторами заряда фильтра КМ1, КМ2;

_ управление линейным контактором тормоза КМ5;

_ управление контактором шунтовой обмотки КМ3.

Блок управления реализует следующий алгоритм функционирования.

При правильной полярности входного напряжения блок гальванической развязки включает контактор КМ2, блок-контакт которого дает разрешение на включение контактора КМ1.

При достижении напряжения на фильтре величины 250 В датчик напряжения фильтра дает сигнал наличия минимально допустимого напряжения на фильтре. Выполнено второе условие включения контактора КМ4. Контактор КМ4 включается и своими блок-контактами дает разрешение на включение режимов хода или торможения.

При нажатии на ходовую педаль включается контактор хода КМ4 и своим блок-контактом дает разрешение на выдачу управляющих импульсов на основной тиристор VS2. Управляющие импульсы могут блокироваться внешними блокировками (включение остановочного тормоза, открытие двери пассажирского салона, аварийное сопротивление изоляции, включение режима разрешения на открытие дверей пассажирами).

При нажатии на тормозную педаль включается тормозной контактор КМ5 и своим блок-контактом разрешает выдачу управляющих импульсов на тиристор VS2.

При напряжении на фильтре более 720 В вводится ограничение на ток в тормозном режиме (чем больше напряжение превышает 720 В, тем меньше становится ток торможения, и при 800 В ток торможения равен нулю, а также происходит отключение контактора торможения КМ5. (Защита элементов привода от повышения напряжения в КС).

При напряжении на коммутирующем конденсаторе менее 250 В блокируются импульсы управления основным тиристором (недостаточное напряжение для коммутации тока нагрузки).

При напряжении от 250 до 380 В датчик напряжения коммутирующего конденсатора ограничивает величину тока, как в ходовом, так и в тормозном режиме в функции напряжения, т.е. чем больше напряжение на коммутирующем конденсаторе, тем большая величина тока может быть сформирована контроллером управления. При напряжении больше 380 В снимается ограничение, и током якоря управляют только контроллеры хода и торможения.

При превышении напряжения на фильтре величины 800 В в режиме хода происходит отключение ходового режима и отключается ходовой контактор КМ4.

Система управления формирует также сигналы световой индикации на пульте водителя:

_ недопустимое напряжение контактной сети (менее 250 В или более 800 В);

_ повышенный разряд аккумуляторных батарей (напряжение аккумулятора менее 17,5 В. При дальнейшем снижении произойдет отключение привода);

_ включение режима ослабления возбуждения ТЭД (задание режима максимальной скорости).

Структурная схема СУ ТИР троллейбуса 201 модели представлена на рисунке 3.2. В состав СУ ТИР входят следующие функциональные блоки:

_ контроллер хода КХ;

_ контроллер торможения КТ;

_ субблок логики и коммутации СЛиК;

_ блок контакторов реверса БКР;

_ блок контакторов и реле БКиР;

_ блок гальванической развязки БГР;

_ субблок питания СП;

_ субблок формирования задающих напряжений СФЗН;

_ субблок регулирования СР;

_ субблок защиты СЗ;

_ датчик тока якоря ДТЯ;

_ датчик напряжения на конденсаторах фильтра ДНФ;

_ датчик напряжения на конденсаторах коммутирующего контура ДНКК.

Задание режима работы электропривода троллейбуса осуществляется контроллерами КХ, КТ, которые сocтоят из бесконтактных элементов на датчиках Холла преобразующих положение педали в задающие напряжения UДХ, UДТ. Контроллеры имеют также индуктивные датчики концевого положения педали, которые задают управляющие сигналы ХКВПХ, ХКВПТ для задания режима хода или торможения, поступающие на СЛиК.

СЛиК на основе поступающих на него сигналов с концевых выключателей педалей хода и торможения, сигналов выбранного направления движения (вперед и назад) формирует требуемые режимы работы: ходовой, тормозной; включает соответствующие силовые контакторы КМ1-КМ4, реализует необходимые блокировки между ходовым и тормозным режимами (приоритет торможения), формирует различные блокировки и защиты (если не собрана силовая схема, например не включился какой-либо контактор), используя сигналы блок-контактов силовых контакторов.

БКР вырабатывает сигнал выбора направления движения (включение контакторов реверса) ХРЕВ.

БКиР представляет собой блок силовых контакторов. В БКиР входят линейные контакторы КМ1, КМ2, контактор хода КМ3, тормозной контактор КМ4 и контактор КМ9 включения параллельной обмотки возбуждения ТЭД.

БГР определяет наличие и полярность входного напряжения привода и при наличии и правильной полярности реле выдает сигнал на включение контактора КМ2.

СП предназначен для формирования гальванически развязанного напряжения +15 В для питания микросхем и операционных усилителей, а также для контроля уровней напряжения +15 В; -15 В; +24 В. В случае недопустимого уровня любого из напряжений, происходит безаварийное отключение всего привода и формирование сигнала неисправности блока питания.

СФЗН и блок выходных усилителей предназначен для формирования сигналов задания тока для ходового и тормозного режимов в зависимости от сигналов контроллеров и накладываемых ограничений, а также для усиления управляющих импульсов на силовые тиристоры.

СР является центральным блоком системы регулирования и выполняет следующие основные функции:

_ выработка сигналов управления основным и коммутирующим тиристорами (зоны допустимой работы VS2 и VS3);

_ формирования опорного напряжения;

_ обработка сигналов ДТЯ (прецизионное выпрямление и усиление).

СЗ выполняет следующие основные функции:

_ организация защиты от снижения напряжения на коммутирующем конденсаторе (блокировка импульсов на основной тиристор);

_ защита от превышения напряжения в контактной сети (отключение ходового и тормозного режима);

_ защита от аварийного тока якоря - отключение всего тягового оборудования;

_ защита от перерегулировки тока якоря (ток якоря больше тока задания)

- асинхронная выдача импульсов на коммутирующий тиристор;

_ формирование сигнала на тиристор VS1 - ослабление возбуждения ТЭД, в том числе и по сигналу «проезд стрелки под током»;

_ формирование длительности и ширины управляющих импульсов защиты на основной тиристор VS2 и коммутирующий VS3;

_ формирование сигналов индикации на пульт управления водителя.

ДТЯ используется для организации обратной связи по току и организация защит от токов короткого замыкания и перегрузки.

В системе управления приводом используются сигналы двух датчиков напряжения (ДНФ и ДНКК). Сигналы указанных датчиков используются в СФЗН и СЗ для организации различных блокировок и защит.

Литература

1. Тяговые расчеты на городском электрическом транспорте. Методические указания к курсовой работе. Гомель. БелГУТ. 1998.

2. И.С. Ефремов, Г.В. Косарев Теория и расчет троллейбусов (Электрическое оборудование) Ч. 2.: Учебное пособие для ВУЗов. - М.: Высшая школа, 1981. - 248 с.

Размещено на Allbest.ru