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直流電機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)

作者: 時(shí)間:2013-04-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2 電機(jī)的控制原理與總體方案

隨著我國城市軌道交通的發(fā)展,對軌道客車在電氣化、智能化、節(jié)能化以及舒適性、便捷性等方面的要求越來越高,其中的內(nèi)外端門的自動控制是待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。軌道客車門是軌道客車的一個(gè)重要組成部分,也是涉及安全和環(huán)保的重要關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。其類型很多,按動力源可分為:液壓傳動、氣動和電動三種。從發(fā)展趨勢看,液壓系統(tǒng)已趨于淘汰。氣動和電動占據(jù)著主要市場。

氣動的主要由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的空氣壓縮機(jī)、汽缸、活塞、螺旋副、轉(zhuǎn)臂、蓄電池及電磁閥等組成。其工作原理是:電磁閥門開啟后,來自空壓機(jī)的具有一定壓力的氣源經(jīng)輸氣管道進(jìn)入汽缸,推動活塞及其上的螺桿上行,驅(qū)動螺母外的套管作逆向回轉(zhuǎn),使固連于該套管上的轉(zhuǎn)臂帶動車門關(guān)閉;在關(guān)門過程中,乘客被夾住時(shí),光電傳感器將采集的信號經(jīng)電控系統(tǒng)傳給電磁閥,使氣壓反向,驅(qū)動車門退回后再關(guān),直到被夾狀態(tài)消除后關(guān)門到位。開門時(shí),電控使氣源從反向進(jìn)入氣缸,運(yùn)動與上述相反,則帶動車門開啟;當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法打開車門時(shí),可操作“應(yīng)急”按扭,將氣缸的氣體放掉,用人工推開車門,使乘客安全脫離。氣動門能實(shí)現(xiàn)車門開、關(guān)及防夾自動化,功能齊全 。但其缺點(diǎn)也十分明顯:(1) 控制裝置體積大,占用了車內(nèi)很大空間,式樣也很不美觀;(2) 消耗了較大的發(fā)動機(jī)能量,并增加了排放量,不利于節(jié)能減排;(3)由氣路、電路雙路控制,故障點(diǎn)多,尤其在冬季,密封件易老化而導(dǎo)致氣體泄漏,使功能喪失,可靠性差;(4)采用空壓泵(機(jī))、電磁閥、電瓶、氣控裝置等,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,總成本高。為了解決氣動門系統(tǒng)的弊端。

本論文采用電動作為軌道客車門的驅(qū)動源。相比與氣動,采用電動作為門系統(tǒng)的驅(qū)動有以下特點(diǎn):

(1) 電動門的系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性和環(huán)境適用性較氣動門系統(tǒng)高;

(2) 電動門系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)空間尺寸小,有利于節(jié)約城市軌道客車的空間;

(3) 省略了大量的機(jī)械裝置,噪音小,有利于提高車輛的舒適性。

2.1 電機(jī)調(diào)速方法簡介

電機(jī)由于其優(yōu)良的控制特性而使其得到了廣泛的應(yīng)用。目前,雖然交流電機(jī)動機(jī)的調(diào)速問題已經(jīng)解決,但由于設(shè)備的投入和改造需要一個(gè)相當(dāng)長的過程,因此其調(diào)速控制尚未普及,直流電機(jī)動系統(tǒng)仍在普遍使用。直流電機(jī)可分為有換向器的有刷直流電機(jī)和無換向器的無刷直流電機(jī)。雖然無刷電機(jī)在效率和使用壽命上比有刷直流電機(jī)都要突出,但其控制較為復(fù)雜。有刷直流電機(jī)的控制簡單、調(diào)速性能好。因此這里我們還是選擇有刷直流電機(jī)作為電能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換的載體。

直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速n和其他參量的關(guān)系可表示為:

直流電機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)

(2-1)

其中Ua為電樞供電電壓(V);Ia為電樞電流(A),

直流電機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(一)

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