Особливості системи керування електроприводом тролейбусу

ВСТУП

 

Електричний привод є основним споживачем електричної енергії у всіх галузях народного господарства. Розвиток електропривода на сучасному етапі має ряд особливостей, які полягають в розширенні області застосування регульованого електропривода, в інтенсивному підвищенні технологічних вимог до електропривода, у розширенні та ускладненні його функцій, ускладненні систем керування, створенні уніфікованих комплектних електроприводів шляхом використання сучасної мікроелектроніки та комп’ютерної техніки. Аналіз світового досвіду створення нового і модернізації діючого технологічного устаткування показує високу динаміку розвитку регульованих електроприводів, комп’ютерних засобів автоматизації, використання інформаційних засобів. Вона зумовлена прагненням до максимального підвищення продуктивності технологічного обладнання та якості виробленої продукції. Всі провідні електротехнічні корпорації випускають регульовані електроприводи комплектно з комп’ютерними засобами автоматизації у вигляді гнучко програмованих систем, призначених для широкого використання. Крім застосування спільно з технологічними пристроями регульовані електроприводи використовуються в якості засобів регулювання технологічних змінних - рівня, тиску, вологості, температури, дозування, продуктивності.

У цих умовах фахівці з електротехніки та електротехнологій, інженери-електрики повинні знати сучасне обладнання, вміти проводити аналіз технологічних особливостей виробничих механізмів, здійснювати вибір та налаштування електроприводів.

Метою курсової роботи є систематизація і закріплення знань з типового електропривода, освоєння поширення методів розрахунку та вибору силового обладнання, апаратури керування, аналіз статичних, динамічних та енергетичних показників електропривода.

 

РОЗРОБКА ЕЛЕКТРОПРИВОДА ВАНТАЖНОГО ЛІФТА

Вимоги до систем керування і електроприводів ліфтів

 

Для якісного виконання операції з транспортування пасажирів і вантажів за високої продуктивності електропривод ліфта повинен забезпе­чувати:

- реверсивну роботу двигуна;

- плавний пуск і гальмування за умови, щоб прискорення й уповіль­нення, а також їх похідні (ривок) не перевищували встановлені норми;

- мінімальний час перехідних процесів;

- точну зупинку кабіни на рівні підлоги поверху;

- швидкість кабіни ліфта в режимі ревізії не повинна перевищувати 0,36 м/c.

Конкретні значення швидкості під час експлуатації, прискорення (уповільнення), ривка, точності зупинки залежать від гину ліфта (під­йомника) та особливостей його роботи.

Продуктивність ліфта (кількість перевезених пасажирів на годину) пов'язано як з технічними параметрами ліфта, так і режимом його робо­ти. Продуктивність залежить від місткості кабіни, швидкості, приско­рення (уповільнення). Для ліфтів з великими кабінами збільшується час на стоянку. Швидкість ліфта може не досягти номінального значення за її величини більше 2 м/с, якщо ліфт буде зупинятися на кожній зупинці. Тому швидкість вибирається, виходячи з конкретних умов роботи ліфта. Прискорення та ривок визначається з урахуванням рівня комфорту для пасажирів, а точність зупинки від призначення ліфта, умов розвантаження і завантаження.

Прискорення (гальмування) залежно від типу ліфта приймають у межах від 1 м/с² - для лікарняних до 2,5 м/с² - для швидкісних і високошвидкісних ліфтів. Для швидкохідних ліфтів прискорення приймається 1,5 м/с², для тихохідних<0,75 м/с². Ривок обмежується значеннями 3...10 м/с³. Обмеження ривка на швидкісних пасажир­ських ліфтах створює в пасажирів відчуття плавності перехідного процесу, що зменшує неприємний вплив від максимального прискорення.

Точність зупинки для різних типів ліфтів повинна бути не гірше та­ких значень: ліфти швидкісні, лікарняні та вантажні, завантажені з до­помогою підлогового транспорту - 10...20 мм; ліфти інші - 35...50 мм; вантажні підйомники з вагонеткою на рейковому ходу — 5... 10 мм; клі­тьові шахтні підйомники - 50...200 мм.

Схема керування ліфтами повинна задовольняти такі вимоги:

1) Забезпечувати експлуатаційні режими роботи:

а) нормальний, в якому передбачаються управління з кабіни, виклик кабіни на будь-який поверх, виконання попутних викликів під час руху вгору і вниз;

б) режим ревізії за швидкості не більше 0,36 м/с;

в) керування з машинного залу.

2) Виключати самозапуск ліфта після відновлення живлення.

3) Виключати пуск ліфта за відкритих дверей кабіни та шахти.

4) Забезпечити безпечну роботу ліфта і зупинку у випадках аварії.

5) У разі спрацьовування пожежної сигналізації має відбутися авто­матичне опускання кабіни на перший поверх і відкривання дверей.

 

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА УСТАНОВКИ З НАСОСНОЮ ХАРАКТЕРИСТИКОЮ

ПРОЕКТУВАННЯ ЧАСТОТНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДА

Побудова та дослідження математичної моделі електропривода при

Налаштування конфігурації перетворювача частоти

Проведемо налаштування перетворювача частоти Altivar 71.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

 

Електричний привод є основним споживачем електричної енергії у всіх галузях народного господарства. Розвиток електропривода на сучасному етапі має ряд особливостей, які полягають в розширенні області застосування регульованого електропривода, в інтенсивному підвищенні технологічних вимог до електропривода, у розширенні та ускладненні його функцій, ускладненні систем керування, створенні уніфікованих комплектних електроприводів шляхом використання сучасної мікроелектроніки та комп’ютерної техніки. Аналіз світового досвіду створення нового і модернізації діючого технологічного устаткування показує високу динаміку розвитку регульованих електроприводів, комп’ютерних засобів автоматизації, використання інформаційних засобів. Вона зумовлена прагненням до максимального підвищення продуктивності технологічного обладнання та якості виробленої продукції. Всі провідні електротехнічні корпорації випускають регульовані електроприводи комплектно з комп’ютерними засобами автоматизації у вигляді гнучко програмованих систем, призначених для широкого використання. Крім застосування спільно з технологічними пристроями регульовані електроприводи використовуються в якості засобів регулювання технологічних змінних - рівня, тиску, вологості, температури, дозування, продуктивності.

У цих умовах фахівці з електротехніки та електротехнологій, інженери-електрики повинні знати сучасне обладнання, вміти проводити аналіз технологічних особливостей виробничих механізмів, здійснювати вибір та налаштування електроприводів.

Метою курсової роботи є систематизація і закріплення знань з типового електропривода, освоєння поширення методів розрахунку та вибору силового обладнання, апаратури керування, аналіз статичних, динамічних та енергетичних показників електропривода.

 

ОСОБЛИВОСТІ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ ТРОЛЕЙБУСУ

У тролейбусах застосовуються комплекти тягового електрообладнання з реостатно-контакторною системою управління. Наприклад, комплекти: з двигуном змішаного збудження потужністю 110 кВт для двохосьового тролейбуса; із двигуном послідовного збудження потужністю 170 кВт для шарнірно з'єднаного тролейбуса; із двигуном змішаного збудження і стельовим розташуванням обладнання.

У нових розробках тролейбусів, як і трамваїв, використовується ТЕП з ТІСУ або частотно-регульованим асинхронним двигуном.

Тиристорно-імпульсна система управління має такі особливості і переваги:

- економія електроенергії до 25% в порівнянні з контакторно- резисторними системами управління;

- плавне безступінчасте регулювання швидкості;

- електродинамічне гальмування тяговим електродвигуном до швидкості 2... 3 км / год за відсутності напруги в контактній мережі;

- рух при будь-якій полярності контактної мережі з автоматичним перемиканням прямої і зворотної полярності;

- застосування електромеханічного реверсора в ланцюзі якоря тягового електродвигуна;

- безструмова комутація контакторів;

- самодіагностика з виведенням світлової та звукової інформації;

- швидкодіюча електронна захист від зниженої напруги в контактній мережі, перевантажень і коротких замикань, помилкових дій водія.

Найбільш перспективними електроприводами для міського транспорту є електроприводи змінного струму з перетворювачами частоти.

З усього різноманіття відомих схем частотно-керованих асинхронних електроприводів найбільш прийнятними варіантами стосовно ТЕП міських тролейбусів можуть бути наступні два:

- з «векторним» способом цифрового управління;

- з аналоговою зворотним зв'язком по ЕРС статора з підлеглим контуром активного струму і впливом на частоту і напругу статора і абсолютне ковзання ротора.

Силова електрична схема першого із зазначених варіантів електроприводу показана на рис. 1.1. У ній прийняті наступні позначення: МП - мікропроцесор, МТ - модуль транзисторний, ДТ - датчик струму, ДН - датчик напруги, ДС - датчик швидкості, ДД - датчик відкриття і закриття дверей.

Трифазний асинхронний двигун з короткозамкненим ротором регулюється від перетворювача на ЮВТ модулях. До складу контролера крім 32-розрядного 08Р-процесора ТМS320132РСМ5 входять постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), виконаний на мікросхемі типу АМ29Р010-120РS, і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) на двох мікросхемах АS7С 1024-15 JS. ПЗП призначений для зберігання робочих програм, реалізуючи математичні функції, використовувані при формуванні алгоритмів «векторного» управління, зокрема перетворення величин з трифазною в ортогональну систему координат і назад. ОЗП використовується для зберігання оперативної інформації, проміжних розрахунків при формуванні тих же алгоритмів. Блок логіки побудований на мікросхемі програмованої логіки типу ХСS30ХL-РQ240 і ПЗУ АТ17с128-10рi. У розглянутому контролері тактова частота 16 МГц. На виході контролера формуються імпульси на включення і виключення напівпровідникових силових елементів інвертора, що підкоряються певному тимчасовому ШІМ-алгоритму, який створює необхідні алгоритми регулювання напруги і частоти на виході інвертора у всіх режимах пуску, розгону, регулювання швидкості і гальмування тягового асинхронного двигуна (АД) з короткозамкнутим ротором, забезпечуючи його найкращі енергетичні та динамічні характеристики (КПД, соs φ, швидкодія).

Для зручності зв'язку контролера з зовнішніми аналоговими сигналами (датчиками струму і напруги) в схемі передбачені аналогово-цифрові перетворювачі та окремі входи для імпульсного датчика частоти обертання та інших датчиків, що забезпечують безпеку пасажирів.

Для організації зворотного зв'язку по частоті обертання в конструкції АД передбачений вбудований імпульсний датчик швидкості високої точності. Асинхронний двигун потужністю 180 кВт типу ТАД-ЗУ має закрите виконання з примусовим охолодженням самообдувом (ступінь захисту IР54).

Рис. 1.2 Силова електрична схема з векторним способом цифрового управління електродвигуном

Відсутність високоточного датчика швидкості в жорстких умовах експлуатації вигідно відрізняє від першого другий варіант схеми (рис. 1.2), в якому зворотний зв'язок по частоті обертання замінений на аналоговий зворотний зв'язок по ЕРС статора з підлеглим контуром активного струму і впливом на частоту і напругу статора і абсолютне ковзання ротора.

 

Рис. 1.2 Силова електрична схема з аналоговім зворотнім зв’язком по ЕРС статора

За рахунок застосування ПІ-регулятора ЕРС, а також створення зворотного зв'язку між активним струмом статора і темпом зміни напруги на виході інвертора система управління обмежує пусковий струм двигуна.

Відсутність датчика частоти обертання в цьому схемний вирішенні обумовлено тим, що він є слабким, ненадійним технічним елементом системи, особливо в умовах роботи в морозну і жарку погоду, при наявності бруду, пилу, солоної води на міських дорогах.

Досить жорстка робоча характеристика АД дозволяє відмовитися від автоматичного регулювання частоти обертання двигуна. У цьому випадку досить задати початкову частоту інвертора і бути впевненим, що до початку обертання двигуна її значення не перевищить значення критичного ковзання. Водій за допомогою педалі руху задає значення основної гармоніки напруги статора, яке буде стабілізуватися методом ШІМ по сигналу неузгодженості щодо ЕРС двигуна. При цьому частота статора визначається автоматично лінійним ланкою по сигналу датчика ЕРС.

В даний час ведуться розробки тролейбуса з автономним ходом. У тяговому приводі застосовані транзисторні перетворювачі з двигуном постійного струму, а в якості накопичувача використовуються іоністорові джерела струму.