Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство транспорту та зв'язку України

Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту

імені академіка В.Лазаряна

Розрахунково-пояснювальна записка

до дипломного проекту

Розробка транзисторного регулятора напруги кіл управління електровоза ВЛ8

Студент гр. 6-ЕМ Кучугурний О.М

Керівник проекту Білухін Д.С

Консультанти: Решетняк Т.П.

Задорожна О.М.

Реферат

Дипломний проект на тему: «Розробка транзисторного регулятора напруги кіл управління електровоза ВЛ8» виконаний на сторінці й містить: додатків - 1, таблиць - , ілюстрацій - , джерел - .

Дипломний проект складається із шести розділів.

У першому розділі дипломного проекту виконаний аналіз існуючих статичних й електромашинних перетворювачів високої напруги, що застосовуються на електрорухомому складі (ЕПС) постійного струму й у промислових пристроях. Сформульовано вимоги, пропоновані до електронних перетворювачів в умовах ЕПС.

У другому розділі виконане проектування структурної схеми перетворювача з обліком існуючих типових структур стабілізаторів напруги й імпульсних перетворювачів. Обрано принцип регулювання напруги за допомогою трифазних й однофазного автономних інверторів й імпульсного стабілізатора напруги.

У третьому розділі спроектована силова схема, що виконує роль перетворення напруги контактної мережі постійного струму в напругу низьковольтних ланцюгів електропоїзда ЕР2 з урахуванням всіх відхилень первинної напруги від середнього значення й забезпечення необхідного струму. Обрано робочу частоту автономного інвертора 900 Гц. Як силові ключі інверторів й імпульсного стабілізатора напруги застосовані біполярні транзистори з ізольованим затвором. Як випрямляч однофазного струму застосована однофазна мостова схема, силові діоди для якої обрані. Вибір всіх напівпровідникових приладів перевірений розрахунками припустимих електричних параметрів. Для поліпшення якості вихідної напруги на виході силової схеми встановлений фільтр, що згладжує.

У четвертому розділі спроектована система керування перетворювачем. Сформульовано вимоги до системи керування й згідно із цими вимогами виконані вибір і розрахунок необхідних блоків для виконання необхідних функцій. Автономними інверторами управляють мікроконтролери, відповідно до необхідного алгоритму роботи. Остаточну стабілізацію виконує імпульсний перетворювач. При цьому враховується необхідність підтримки сталості напруги при коливаннях напруги в контактній мережі. Уведено контур контролю напруги на компараторі, що видає результати на блок керуючої логіки.

У п'ятому розділі розглянутий аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів, що виникають в автоматному цеху, у якому виробляється обслуговування й ремонт компресорів, і способи їхнього усунення.

У сьомому розділі виконаний техніко-економічний розрахунок собівартості статичного перетворювача власних потреб.

Зміст

перетворювач електрорухомий струм імпульс

Вступ

1. Аналіз існуючих схем живлення кіл управління ЕРС

1.1 Надійність джерел живлення систем управління електрорухомого складу залізниць України

1.2 Аналіз властивостей та експлуатаційних показників систем юго регулювання низьковольтних кіл

1.3 Аналіз існуючих схем вузлів керування напругою генераторів управління

1.4 Особливості експлуатації тягової апаратури систем управління

1.5 Перспективні напрямки модернізації генераторних джерел живлення ЕРС

1.6 Про необхідність обмеження струму заряду акумуляторної батареї

2. Розробка структурної схеми живлення

2.1 Аналіз динамічних властивостей системи автоматичного регулювання напруги

2.2 Математична модель розроблювальної системи автоматичного регулювання напруги ланцюгів керування

2.3 Структурна схема системи автоматичного регулювання напруги

2.4 Визначення сталих часу та коефіцієнтів підсилення динамічних ланок

2.5 Розробка структурної схеми системи живлення з лінійним регулятором

2.6 Визначення якості перехідного процесу САРН

3.Проектування елементів принципової схеми регулятора

3.1 Вибір біполярного транзистора підсилювача

3.2 Вибір джерела опорного сигналу

3.3 Вибір елементів диференціального підсилювача

3.4 Сумуючий підсилювач

3.5 Інвертуючий повторювач напруги

3.6 Блок живлення DC/DC

4.Аналіз втрат потужності в колах регуляторів

4.1 Втрати потужності в регулятора напруги СРН-7У-3

4.2 Втрати потужності в регулятора напруги БРН-10

4.3 Втрати потужності в електроном регуляторі

5 Розрахунок річного фонду заробітної плати цеху ПР-2

6 Вимоги безпеки праці під час виготовлення друкованих плат

6.1 Устаткування при пайці хвилею припою

6.2 Роботи виконувані на встаткуванні, при пайці хвилею припою.

6.3 Небезпечні й шкідливі виробничі фактори

6.4 Вимоги до пожаро- і вибухонебезпечності й вентиляції на робочих місцях

6.5 Засоби індивідуального захисту працюючих

6.6 Контроль виконання вимог безпеки

Реферат

Висновок

Список використаної літератури

Додаток А. Специфікація принципової схеми лінійного регулятора напруги

Додаток Б. Зовнішній вигляд панелі управління ПУ-3

Вступ

У теперішній час залізниця України відіграє значну роль в перевезенні вантажів та пасажирів, так як він є найдешевшим із усіх видів транспортних засобів і має добре розвинуту мережу залізниць.

На Україні експлуатаційна довжина залізниць складає 22473 кілометрів. Довжина електрифікованих на постійному струмі ділянок Придніпровської залізниці дорівнює 1882 кілометрів, що складає приблизно третину електрифікованих на постійному струмі ділянок залізниць України. На них здійснюється половина вантажообігу і пасажирообороту.

На Придніпровській залізниці для перевезення вантажів використовуються електровози серії ВЛ8, а для перевезення пасажирів ЧС2 і ЧС7, які вже давно введені в експлуатацію і вже відслужили встановлений ресурс.

Відновлювання фізично та морально застарілого парку електровозів потребує фінансових витрат для закупівлі їх за границею або освоєння виробництва заводами України, що в нашій економічній ситуації дуже непросто. Тому було вирішено продовжити строк служби електровозів.

В нинішній час перевезення вантажів на електровозах ВЛ8 не зменшується, так як він залишається самим дешевшим видом транспорту.

1. Аналіз існуючих схем живлення кіл управління ЕРС

1.1 Надійність джерел живлення систем управління електрорухомого складу залізниць України

Висока надійність систем управління електрорухомим складом - одна з необхідних умов забезпечення безпеки руху поїздів на залізницях України. Без надійної системи живлення кіл систем управління ця умова не може виконуватися взагалі.

На діючому електрорухомому складі залізниць України, який знаходиться в цей час в експлуатації, низьковольтні кола керування живляться постійним струмом напругою 50 або 110 В від генераторів управління або статичних перетворювачів, які резервуються акумуляторною батареєю. На ЕРС змінного струму генератори керування витиснуті статичними перетворювачами давно. Нові електровози та електропоїзди припускають широке впровадження статичних перетворювачів для керування допоміжним, тяговим електроприводом та одержання енергії для низьковольтних кіл. Однак випуск нових локомотивів поки не великий.

Основну масу електрорухомого складу постійного струму залізниць України складають: електровози ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, ЧС2, ЧС7; електропоїзди ЕРІ, ЕР2 в яких застосовано генератор постійного струму для отримання енергії кіл керування. Генератори управління служать для живлення кіл управління, освітлення, сигналізації, пристроїв локомотивної сигналізації та заряду акумуляторної батареї. На вказаних електровозах, в якості стандартної системи напруги управління та допоміжних кіл прийнята система постійного струму напругою 50 В.

Таким чином, джерела живлення систем управління більшості ЕРС постійного струму, який зараз знаходиться в експлуатації на залізницях України, складаються з трьох основних вузлів: генератор постійногоструму, акумуляторна батарея та вузол керування джерелом живлення у вигляді регулятора тієї чи іншої конструкції. Вихід з ладу будь-якого з вказаних вузлів приводе до непрацездатності всієї системи управління одиницею ЕРС.

Досліди показують, що найменш надійними з вказаних вузлів, на цей час залишаються вузли керування. Слід відмітити, що мова ведеться не тільки про повну відмову вузла керування, а і про відхилення робочих параметрів протягом часу, від попереднього налагодження регулятора, веде до виходу з ладу інших вузлів джерела живлення

Рисунок 1.1 - Співвідношення виходу з ладу основних вузлів системи автоматичного регулювання з генераторами постійного струму

Надійність є комплексною властивістю, яке включає в загальному випадку вимовність, ремонтопридатність, довговічність, збереження. В умовах використання апаратів в схемах ЕРС необхідне урахування всіх цих факторів. До основних показників надійності апаратури джерел живлення відносяться безвідмовності (вірогідність безвідмовної роботи, середнє напрацювання на відмову, інтенсивність відмов та ін..) ті довговічності, ремонтопридатності (вірогідність встановлення, інтенсивність встановлення, середній час встановлення та ін.). Уявлення про вивільнення трудових ресурсів на один мільйон км пробігу, які зайняті в теперішній час на обслуговуванні панелей управління на електропоїздах ЕРІ, ЕР2 представлені на діаграмах рисунку 1.2 - 1.3, які складені на основі вибірки робіт з обслуговування та ремонту електричної апаратури у відповідальності до станом на березень 2007 року за методикою, яка запропонована. На діаграмах подано інформацію для одного електропоїзда у складі з п'яти секцій.

Рисунок 1.2 - Норми часу (в нормо-годинах та %) на слюсарні роботи, які виконуються під час ТО3, ПР1, ПР2 електропоїздів ЕР1, ЕР2.

Аналіз діаграм показує, що вартість робіт по ремонту та технічному обслуговуванню панелі управління електропоїзда ЕРІ або ЕР2 на один мільйон кілометрів пробігу складає 33129,5 грн. (див. рисунок. 1.3). Ця сума складає 21,3% від загальних витрат на роботи, пов'язані з обслуговуванням та ремонтом електричної апаратури одного поїзда. Причому основні витрати приходяться на технічне обслуговування ТОЗ.

Таким чином, для підтримки надійності елементів панелі управління,основним елементом якої є регулятор напруги, на необхідному рівні необхідні суттєві витрати.



Рисунок 1.3 - Вартість (в гривнях та %) на слюсарні роботи, які виконуються під час ТО3, ПР1, ПР2 електропоїздів ЕР1, ЕР2.

Відомо, що технічні обслуговування складаються в основному з зачищення контактів, регулювання уставок, перевірки кріплення та ін. А це ручна праця, механізувати та автоматизувати яку в умовах ЕРС складно. Залишається лише використовувати пристрої, які за своєю конструкцією не вимагають в експлуатації робіт по зачищенню та вимірів зносу контактів, регулювання та інших операцій приведення вузла до працездатного стану.

Необхідно максимально скоротити кількість ремонтів та технічних обслуговувань. Тому необхідно розробити для генераторних джерел живлення регулятори напруги, які б володіли значно кращими, у порівнянні з існуючими, показниками надійності. Принциповим рішенням вказаних попередньо завад є використання в схемах живлення вузлів, які не вимагають за своїми технічними даними поточних ремонтів, оглядів, крім того, які дозволяють виконати значно гарнішими показники уніфікації регуляторів напруги для різних моделей ЕРС. Такими можуть бути мікроконтролери та високо надійні напівпровідникові ключі.

1.2 Аналіз властивостей та експлуатаційних показників систем регулювання напруги низьковольтних кіл

Розглянемо основні генератори управління вітчизняного ЕРС постійного струму. Режим роботи генераторів тривалий. Навантаження не постійне і коливається в широких межах в залежності від режиму ведення поїзда, часу доби, стану акумуляторної батареї. Для привода генераторів на електровозах використовують мотор-вентилятори, які працюють безперервно. На електропоїздах для привода генератора використовується двохколекторний двигун паралельного збудження, який одночасно використовується як подільник напруги (дінамотор) для живлення мотор-компресора.

Генератори управління мають паралельне збудження зі слабо насиченою магнітною системою. Підтримка постійної напруги на затискачах генераторів пов'язана зі зміною в широких межах струму збудження. Це є перевагою використання генераторів постійного струму, у зв'язку з можливістю впливу лише на один параметр під час регулювання, в незалежності від зовнішніх факторів, таких як зміна обертання приводного двигуна навантаження.

Генератор керування ДК-405К установлений на електровозах ВЛ8, ВЛ10 і ВЛ10У (випущених до жовтня 1976 р.). Генератор виконаний чотирьохполюсним без додаткових полюсів з паралельним збудженням. Якір генератора насаджений на циліндричний кінець вала двигуна НБ-430А (ВЛ8) або ТЛ-110М (ВЛ10 і ВЛ10У), який являється приводом відцентрового вентилятора. Привод має низьку та високу швидкості обертання. На електровозах установлено по два генератора керування. При високій швидкості вентиляторів обидва генератори забезпечують напругу 50 В, у роботі перебуває один з генераторів. При низької швидкості вентиляторів якоря генераторів керування включені послідовно. При цьому сумарна напруга забезпечує живлення кіл керування.

Суттєвим недоліком використання генератора ДК-405К є його перевантаження в залежності від режиму ведення потягу, часу доби, стану акумуляторної батареї та ін. Струм навантаження електровоза ВЛ8 вдень знаходиться в межах 30...40 А, при русі вночі 70...90 А, а при включенні вночі на розряджену батарею 100... 150 А. Останній режим дає значне перевантаження генератора та частий вихід його з ладу.

Генератори НБ-110 установлювалися на електровозах ВЛ10 і ВЛ10У с жовтня 1976 p. Крім чотирьох головних полюсів має чотири додаткових полюса. Приводом також служить електродвигун ТЛ-110М.

Генератори ДК-604В на електропоїздах ЕРІ, ЕР2. Для привода генератора керування застосовується двохколекторний двигун паралельного збудження ,що одночасно використовується як дільник напруги (динамотор) ДК-604 для живлення двигуна компресора напругою 1500В. Привод є одношвидкісним.

Виходячи з номінального опору обмоток збудження розрахуємо максимальний струм збудження генераторів:

Виходячи з номінального опору обмоток збудження розрахуємо максимальний струм збудження генераторів:

(1.1)

де - номінальна напруга генератора, яка стабілізується регулятором, В;

- номінальний опір обмотки збудження.

Недоліки генераторів керування типові для електричних машин постійного струму. В таблиці 1.1 представлено основні технічні дані генераторів управління.

Таблиця 1.1 - Основні технічні дані генераторів управління

Параметр	Тип генератора
	ДК-405К	НБ-110	ДК-604В
Потужність, кВт	4,5	8	10
Напруга, В	50	64	50
Струм якоря, А	90	125	200
Швидкість обертання (висока), об/хв	990 (875 для ВЛ8)	990	1000
Опір обмотки якоря при 20 °С, Ом	0,0226	0,0222	0,019
Опір обмотки збудження при 20 °С, Ом	5,85	6,01	4,5...5,1
, А	8,547	8,319	11,11

1.3 Аналіз існуючих схем вузлів керування напругою генераторів управління

Для стабілізації напруги на клемах генераторів управління використовується своя схема регулятора напруги для кожної моделі ЕРС. Застосовуються наступні типи регуляторів:

Вугільні вібраційні типу СРН-7У-3 (ВЛ8, ВЛ10). Виконують контроль і регулювання напруги на клемах генератора;

Вугільні вібраційні типу СРН-8А (ЕР1, ЕР2). Виконують контроль і регулювання напруги на клемах генератора і струм заряду акумуляторної батареї;

Релейна схема (ЧС2). Виконує контроль і регулювання напруги і струму якоря.

На основі транзисторів БРН-10 (ВЛ10, ВЛ10У). Виконує контроль і регулювання напруги і струму заряду акумуляторної батареї.

З тиристорним виконавчим органом БРЗГ (ЕР2). Виконує контроль і регулювання напруги і струму заряду акумуляторної батареї.

Всі регулятори напруги знаходяться у складі панелей управління. Панель управління забезпечує сумісну роботу генераторів управління, акумуляторної батареї та надійне живлення кіл управління.

Розглянемо регулятори напруги, які використовуються на вітчизняному ЕРС.

На електровозі ВЛ8 застосована панель керування ПУ-3Г [3], з регулятором напруги типу СРН-7У-3. У якості виконавчого елемента застосовані змінні вугільні контакти, які впливають на контур струму обмотки збудження.

Принципова електрична схема та технічні дані блоку регулювання та захисту БРЗГ представлена на рисунку 1.4.

Рисунок 1.4 - Принципова електрична схема блоку регулювання та захисту генератора БРЗГ

Технічні дані БРЗГ:

Номінальна напруга, В 50

Діапазон зміни уставки регулятора, В 15...50

Відхилення регульованої напруги від уставки, не більше % 5

Номінальний вихідний струм регулятора, А 8

Границі зміни вихідного струму регулятора ,А 0,7...15

Границі зміни вихідної напруги регулятора, В 5...48

Діапазон регулювання уставки захисту, В 50...75

Зовнішній вигляд регулятора напруги СРН-7У-3 представлено на рисунку 1.5.

Рисунок 1.5 - Регулятор напруги СРН-7У-3: 1 - нерухома котушка; 2 - рухлива котушка; 3 - якір; 4 й 6 - нерухомі вугільні контакти; 5 - рухомий вугільний контакт; 7 - регульована пружина

Технічні дані регулятора напруги наступні:

Номінальна напруга 125 В

Напруга уставки 50±2 В

Найбільше допустиме напруження контактів 28 В

Найбільший струм контактів 7 А

Сумарний зазор між рухомим і нерухомим контактами 0,5-1 мм

Номінальний струм котушок 2 А

Маса 5,2 кг

На рисунку 1.6 показана принципова схема ввімкнення вузла управління при використанні регулятора типу СРН-7У-3 в структурі панелі ПУ-3Г

Рисунок 1.6 - Принципова схема ввімкнення вузла управління в панелі ПУ-3Г

Робота вузла керування з регулятором СРН-7У-3 проходе наступним чином.

При напрузі на затисках генератора, яке дорівнює 50 В, рухомий контакт вібрує біля середнього положення. При збільшені напруги генератора струм, який протікає по котушках, збільшується. Рухомий контакт замикається з правим нерухомим і заколочує обмотку збудження генератора. Струм збудження зменшується, а слідом і напруга генератора. Рухомий контакт переходе у середнє положення. Послідовно з обмоткою збудження вмикається опор R3+R4 = 11,75 Ом. Якщо підвищення напруги генератора недостатньо, то рухомий контакт переходе у ліве положення і в колі обмотки збудження залишається реостат R3 = 4 Ом, внаслідок чого збудження зростає далі, напруга підвищується і все повторюється заново.

При підтриманні напруги 50 В виконується недостатня зарядка акумуляторної батареї. Але ж схема передбачає режим підсиленого заряду. Для цього в коло котушок регулятора, за допомогою рубильника, вводиться додатковий опір R2 =6,75 Ом. Загальний опір реостатів в колі котушок визначається в цьому випадку сумою двох опорів R1+ R2=6,75+10 = 16,75 Ом, що підвищує рівень напруги до рівня 58...60 В. Це дозволяє виконати підсилений заряд батареї, але ж струм заряду регулятором не контролюється і може бути більш припустимого.

Рисунок 1.7 - Принципова схема ввімкнення вузла управління в панелі ПУ-014

Регулятор напруги СРН-7У-3 установлений на панелі керування ПУ-014. Панель керування ПУ-014 установлена на електровозах ВЛ10 до №1860 випуску ТЕВЗ і на ВЛ10У до №327 випуску НЕВЗ. Відмінною рисою панелі керування ПУ-014 від панелі ПУ-ЗУ є відсутність рубильника посиленого заряду батареї. Причиною є введення розроблювачами в коло живлення після загального вузла джерел енергії F, послідовно з навантаженням, баластового резистора Ом (рисунок 1.7). Вимірювальна котушка регулятора напруги вмикається після баластового резистора до вузла S, тим самим, стабілізуючи напругу в колах керування 50±2 В. За рахунок спадання напруги на резисторі R реальна напруга на клемах генератора вище, що дозволяє реалізувати якісний заряд акумуляторної батареї, але викликає втрати енергії в баластовому резисторі . Цей резистор виконано секційним. Причиною є падіння напруги при великому струмі навантаження. Так при струмі 80 А падіння напруги складає 18,4 В і на клемах батареї напруга 68...70 В, що приводе до кипіння електроліту. Тому секція опором 0,06 Ом зашунтована в зимовий період експлуатації, а секція опором 0,11 Ом виводиться з кола автоматично під час роботи збудника генератора рекуперації. Величини ступенів баластового реостата одержані розробниками експериментально.

Рисунок 1.8 - Принципова схема ввімкнення вузла керування з регулятором типу СРН-8А

Регулятор напруги СРН-8А установлений на електропоїздах ЕР1, ЕР2 до 1100. Має схожу конструкцію та параметри з СРН-7У-3. Регулятор контролює напругу на клемах генератора. Для створення необхідної зарядної напруги акумуляторної батареї застосовується групове послідовно-паралельне з'єднання банок. Завдяки введеної додаткової обмотки, послідовно з акумуляторною батареєю, виконується обмеження струму заряду в межах 25…30 А,(рисунок 1.6).

Основні недоліки, пов'язані з експлуатацією вібраційних регуляторів напруги в якості вузлів керування систем автоматичного регулювання напругою низьковольтних кіл ЕРС:

1. Після довгого відстою генератори не дають напруги в результаті відсутності залишкового магнетизму в обмотці збудження. Усувається подачею напруги від плюсового затискача на обмотку збудження до появи напруги на генераторі;

2. Генератор керування дає завищену напругу. Причиною може бути обрив кола в котушці керування або комутуючих резисторах. Усувається або пошуком ушкодження, або перехід на справний регулятор;

3. Блимання ламп, реле зворотного струму працює "дзвінком". Причиною є погана поверхня вугільних контактів, збільшений зазор між ними, вихід з ладу одного з резисторів у колі обмотки збудження. У результаті виникає необхідність у частій заміні вугільних контактів і настроюванню необхідної напруги стабілізації. Зараз, замість реле зворотного струму на ЕРС встановлені потужні напівпровідникові діоди, як це показано на принципових схемах;

4. Порушення нормальної вібрації рухомого контакту, що викликає періодичні перепади напруги. Причиною є ушкодження ізоляції вивідних кінців котушки рухомого контакту;

5. Частий вихід з ладу реостатів, установлених послідовно з обмоткою збудження;

6. Вугільна пил постійно попадає на інші елементи панелі керування, що знижує діелектричні властивості багатьох елементів;

7. Іскріння та електрична дуга вугільних контактів, що приводе до їх інтенсивному зносу та перенапруженням в колах керування;

8. Не якісний заряд акумуляторної батареї та перевантаження

генераторів управління;

9. Значні втрати потужності в колах вузлів керування системи автоматичного регулювання низьковольтною напругою під час роботи вугільних регуляторів напруги СРН-7У-3.

1.4 Особливості експлуатації тягової апаратури систем управління

При освоєнні нової елементної бази для апаратури ЕРС необхідно враховувати специфічні умови її експлуатації.

Умови роботи електричних апаратів в схемах рухомого складу по комутаційним, кліматичним і механічним факторам відрізняються від загальнопромислових умов. Підвищений рівень вібрацій, тряски, підвищена забрудненість, широкий діапазон температур навколишнього середовища та інші фактори повинні бути відображені в конструкції регулятора напруги та любого іншого тягового електроапарату. При цьому маються обмеження по габаритним розмірам та масі.

Напрямки діючих на апарати динамічних зусиль та прискорень неоднакові. Як по напрямку, так і по модулю сили та прискорення мають випадковий характер. Для магістрального рухомого складу вібрації виникають найчастіше в низькочастотному діапазоні в межах 24... 100 Гц. Тягові апарати випробують на виявлення резонансних частот, вібростійкість, тривалу вібростійкість при прискореннях 1g, на вплив одиночних ударних навантажень до 3g.

Більшість тягових електроапаратів практично неможливо повністю захистити від зовнішніх забруднювачів. Вузли керування систем автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл управління ЕРС завжди знаходяться в шафах управління, що значно зменшує попадання пилу та вологи. Але ж для тягових апаратів приймається розрахункова довжина перекриття в 2,5-3 рази більше ніж для апаратів загально технічного призначення. До складу іспитів тягової електроапаратури включено і кліматичні іспити, особливо на вологостійкість.

Для всіх апаратів ЕРС залізниць приймаємо найбільшу температуру с навколишнього середовища +60°С, найменшу -50°С.

На перехідні процеси помітний вплив оказують накопичувачі енергії, які входять до складу електрообладнання - котушки індуктивності, конденсатори. Найбільш характерним для кіл ЕРС є накопичувач енергії у вигляді індуктивності.

Постійна часу котушок контакторів кіл управління не повинна перевищувати значення ф = 0,05 с±15%.

Специфічні умови експлуатації тягової електроапаратури в даний час враховані в вимогах ДСТУ2773-94 [17].

При розробці нової апаратури, в тому і систем автоматичного регулювання ою джерел живлення низьковольтних кіл ЕРС на сучасній елементній базі, ю враховувати вимоги цього документу.

1.5 Перспективні напрямки модернізації генераторних джерел живлення ЕРС

Вузли керування систем автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл з генераторами постійного струму, які використовуються на ЕРС можливо поділити на електромеханічні,

електронні та комбіновані. До кожного типу вузла керування необхідно мати запасні частини та елементи при їх експлуатації. Наприклад: вугільні контакти, пружини, напівпровідникові транзистори застарілого типу, тиристори, стабілітрони та ін.

При цих умовах показники уніфікації дуже низькі, що зменшує економічність ремонтного виробництва.

Уніфікація ? одна з найбільш розповсюджених та ефективних різновидів стандартизації. Стандартизація - встановлення і використання правил з метою упорядкування діяльності у визначеній області на користь і при участі всіх зацікавлених сторін, у частковості, для досягнення загальної оптимальної економії при дотриманні умов експлуатації і вимог безпеки.

Аналіз схем вузлів керування джерел живлення низьковольтних кіл дозволяє відмітити наступне: номенклатура використаних регуляторів та запасних частин до них для ремонту достатньо широка, що складає труднощі при виконанні ремонту внаслідок необхідності закупки великої кількості запасних частин та напівпровідникових приборів які давно зняті з виробництва. Крім того, як було відмічено раніш, заміна застарілих напівпровідникових елементів на нові вимагає рахунку схем і веде до зміни експлуатаційних показників при збережені існуючих недоліків.

Найбільш сучасним варіантом є побудова елементів систем керування рухомого складу, у частковості, систем автоматичного регулювання напругою джерел живлення низьковольтних кіл при використанні аналогових та цифрових інтегральних мікросхем, сучасних напівпровідникових ключових елементів.

Обрання тієї чи іншої серії інтегральних мікросхем визначається не тільки функціональною повнотою серії та її електричними параметрами,

але і стійкістю до механічних і кліматичних факторів, що особливо для апаратури, яка встановлюється на ЕРС залізниць. Функції захисту від кліматичних та механічних факторів інтегральної мікросхеми виконує корпус. Вимогам ДСТУ 2773-94 відповідають інтегральні мікросхеми в керамічному та метало скляному корпусах типів 2 і 4.

Переваги цифрової елементної бази найбільш повно відчиняються при використанні мікропроцесорної техніки. Використання мікропроцесорів для проектування і експлуатації регуляторів напруги дозволяє забезпечити можливість програмного управління процесами регулювання напруги, струму заряду акумуляторної батареї, струму якоря генератора.

Використання інтегральних мікросхем дозволяє підвищити надійність вузлів систем керування, виконати уніфікацію регуляторів для декількох

моделей ЕРС, зменшити габаритні розміри та споживану потужність при регулюванні. Окрім того, цифрові пристрої зручніше в налагодженні та не змінюють параметрів, які налагоджені, при коливаннях навколишньої температури.

У вихідному каскаді доцільно зберігати прийняту для безконтактних регуляторів напруги схему ключового підсилювача. Завдяки відомої переваги ? малі втрати потужності на елементах таких підсилювачів та проста методика розрахунку елементів схеми.

В останній час в загально промислових пристроях, в якості комутаційних:в широко використовуються комутаційні напівпровідникові апарати. Це стало можливим завдяки розвитку напрямку силової електроніки, пов'язаному з створенням потужних напівпровідникових апаратів, які повністю керовані (двоопераційні тиристори, потужні біполярні та польові транзистори, силові IGCT- тиристори та IGBT- транзистори). Сучасний рівень технологій дозволяє випускати ці прилади в поєднанні з елементами мікросхемотехніки в єдиному корпусі при невеликій вартості таких модулів.

До переваг безконтактних напівпровідникових комутаційних апаратів, які за використати для створення нових схем регуляторів напруги відносимо:

а) висока частота включень;

б) висока надійність в експлуатації завдяки відсутності рухомих частин та кінематичних зв'язків;

в) незначна потужність управління;

г) висока технологічність, обумовлена можливістю використання блочних конструкцій;

д) зручне сполучення з сучасними засобами автоматики та

обчислювальної техніки.

До недоліків напівпровідникових апаратів відносимо невелику перевантажувальну здатність та низький рівень перенапруг у порівнянні з контактними апаратами, а також, втрати потужності у відчиненому стані.

Повністю відмовитися від електромеханічних реле не можливо. Аналіз схем безконтактних регуляторів напруги показав про необхідність використання звичайних реле в схемах приєднання до джерела живлення та для захисту схем в аварійних режимах. Напівпровідниковий апарат повне розривання кола не дає.

Таким чином, на сучасному етапі розвитку техніки найбільш доцільно створення систем автоматичного регулювання з генераторами постійного струму при використанні напівпровідникових елементів та електромеханічних реле, тобто комбінованих.

В якості підсилювачів, які змінюють струм збудження генераторів, доцільно використання нових напівпровідникових комутаційних апаратів надійність яких значно вища ніж у застарілих моделях регуляторів. Керуючим органом для формування необхідного закону регулювання необхідно використання мікроконтролерів. Сучасні мікроконтролери мають низьку вартість, що зараз не є перешкодою для їх використання в системах управління ЕРС, а також, легко поєднаються з сучасними напівпровідниковими комутаційними апаратами

1.6 Про необхідність обмеження струму заряду акумуляторної батареї

На ЕРС застосовуються нікель-кадмієві акумуляторні батареї. Ці акумулятори володіють великою механічною міцністю і не бояться трясіння, поштовхів, ударів, що відповідає експлуатаційним умовам на ЕРС. В порівнянні з ними, вони витримують великі розрядні струми, не виділяють шкідливих випаровувань, мають меншу масу при однаковій ємності і більший термін. Менш чутливі до перезаряду і недозаряду. Не дивлячись на вказані переваги в кожній моделі ЕРС заряд акумуляторної батареї здійснюється по різним схемам.

В експлуатації акумуляторів заряд їх може здійснюватися наступними методами:

? заряд при незмінному струмі, характеризується великим газовиділенням та великим часом заряду;

? заряд при стабільній напрузі, зменшене газовиділення, тривалість заряду ще більша ніж у попереднього методу, великий стрибок струму на початку заряду,що викликає необхідність обмеження струму. Однак, за перші 10 годин акумулятори отримують більш 0,8 * QH; де QH; - номінальна ємність акумулятора;

? заряд з подвійною стабілізацією параметрів або модифікований заряд. На першому етапі зарядний пристрій працює в режимі стабілізації струму, далі в режимі стабілізації напруги. За 7-8 годин акумулятор одержує 0,95*Q_H;

? законом ампер-годин. Зміну зарядного струму необхідно виконувати по експоненціальному закону і знати кількість електрики віддане за попередній розряд, що урахувати в умовах експлуатації ЕРС не можливо. Переваги це малі газовиділення та швидкість.

Таким чином по вказаних методах можливе заряд акумуляторів тільки на зарядних станціях при наявності необхідних джерел живлення. Розглянемо як здійснюється зарядження акумуляторів на ЕРС під час експлуатації.

На електровозах ЧС2 і ВЛ8 акумуляторна батарея включена паралельно генератору. Це приводить до великих зарядних струмів у разі сильно розрядженої батареї ,інтенсивному газовиділенню і нагріву електроліту, що, веде за собою, до робочих циклів. Стрибок струму для батареї розрядженої до 40 В перевищує нормальний зарядний струм у 6-8 разів. Для повного заряду потрібна напруга 60...75 В [3, 35], що регулятором не забезпечується внаслідок необхідного обмеження напруги на елементах кіл управління. В схемі батареї відсутній контроль струму заряду та його обмеження.

На електровозах BЛl0 і ВЛ10У з регулятором СРН-7У-3 забезпечено підвищену напругу заряду шляхом введення в коло навантаження баластового резистора, що аналізувалось у першому розділі, але струм і напруга заряду не контролюються.

На електропоїздах ЕРІ і ЕР2 підвищення напруги заряду здійснюється за рахунок перегрупування елементів акумуляторної батареї.

Для обмеження стрибків зарядного струму до котушок регулювання напруги регулятора СРН-8, послідовно з колом заряду акумуляторної батареї введено струмову обмотку, яка при досягненні струму 25…30 А впливає на зменшення напруги генератора.

При використанні БРЗГ на електропоїзді ЕР2 підвищення напруги здійснюється попереднім методом, а ввімкнення датчика струму.

Схема контролює падіння напруги на реостаті R = 0,05Ом від струму заряду та виконує обмеження також на рівні 25...30 А.

Найбільш якісний заряд акумуляторної батареї здійснюється на електровозах ВЛ10та ВЛ10У де встановлені регулятори БРН-10. Заряд здійснюється за схемою у відповідності у нормальному режимі на високій швидкості приводу вентиляторів. Акумуляторна батарея з'єднається на два паралельних кола, в кожному колі послідовно знаходиться реостат опором 1,2 Ом. Живлення відбувається від другого генератора, який підтримує на клемах зарядного кола напругу в межах 35...48 В. Сигнал зворотного зв'язку, у вигляді падіння напруги на одному з реостатів, поступає до БРН-10 і виконується обмеження зарядного 25...30 А. Після зменшення струму заряд здійснюється напругою. Таким чином,у нормальному режимі на електровозах ВЛ10 та ВЛ10У де встановлені йори БРН-10 виконується модифікований метод заряду.

На електровозах ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10У де встановлені вузли керування з регулятором типу СРН, ЧС2 з релейним регулятором, та не передбачені перегрупування елементів акумуляторної батареї модифікований метод заряду не виконується, метод заряду стабільною напругою також не відбувається завдяки низькому рівню напруги. Крім того відсутнє обмеження струму на початку заряду. Впровадження нового вузла керування дозволяє виконувати заряджання неповним модифікованим методом. Неповнота виявляється у можливості першої частини цього метода ? незмінним стабільним струмом, а другу виконати не можливо завдяки не можливості підвищення напруги в колах управління поза припустимих меж. Крім того, модифікований заряд вимагає годинного циклу, а для цього електровоз повинен знаходитися з постійно працюючими генераторами, що не відповідає звичайному робочому циклу під час однієї зміни.

На електропоїздах ЕРІ і ЕР2 метод заряду також можливо віднести до неповного модифікованого, тобто стабільним струмом на початку заряду, а далі в залежності від часу безперервної роботи.

В експлуатації рекомендується виконувати заряд лужних акумуляторів типу НК при стабільному струмі [36]. Нормальним зарядним струмом приймається струм:

(1.2)

де - номінальна ємність акумуляторної батареї, .

У таблиці 1.2 приведені необхідні зарядні струми акумуляторних батарей та результати розрахунку стрибка зарядного струму, якщо відсутнє його обмеження, розраховане з умов, що при напрузі UАБ = 40 В можливе співвідношення:

Таблиця 1.2 - Необхідні зарядні струми акумуляторних батарей електрорухомого складу

Модель ЕРС	Тип АБ	,	Із, А
			Обмеження, яке існує в експлуатації	Розраховано за (3.1)	Стрибок при UАБ=40 В
ЧС2	NKT-120	120	-	30	180
ЕР1, ЕР2	40НК-125	125	25…30	31	-
ВЛ8	33НК-125	125	-	31	186
ВЛ10, ВЛ10У з СРН	40НК-125	125	-	31	186
ВЛ10, ВЛ10У з БРН-10	40НК-125	125	25…30	31	-

Виконаний аналіз підтверджує необхідність використання контуру використання зарядного струму в функціональній схемі САРН низьковольтних кіл. Це дозволяє підтримувати якісний стан акумуляторної батареї під час експлуатації, та запобігти перевантаження генератора, шляхом зменшення складової загального струму генератора, яка втрачається на заряд розрядженої батареї.

Розрахований необхідний зарядний струм для всіх розглянутих моделей ЕРС майже однаковий, це дозволяє виконати обрання єдиного датчика струму, що значно підвищує ступень уніфікації.

2. Розробка структурної схеми живлення

2.1 Аналіз динамічних властивостей системи автоматичного регулювання напруги

Аналіз показує, що сучасна елементна база дозволяє створювати вузли керування систем автоматичного регулювання напруги низьковольтних кіл з регуляторами, що володіють характеристиками будь-якого виду. Розглянемо вплив різних типів характеристик регулятора вузла керування на динамічні властивості всієї системи автоматичного регулювання напруги.

Розглянуті в дипломній роботі вузли керування напруги низьковольтних ланцюгів ставляться до нелінійних систем автоматичного регулювання. До нелінійних елементів у структурі системи САРН ставляться ланцюги генератора постійного струму й вузол керування, що працює в режимі релейного елемента. Основні завдання дослідження нелінійних автоматичних систем зведені до пошуку можливих станів рівноваги системи й дослідженню їхньої стійкості, визначенню періодичних рухів й аналізу їхньої стійкості, дослідженню процесів переходу системи до того або іншого сталого стану при різноманітних початкових відхиленнях. Дослідження нелінійних систем завжди складається з розгляду стійкості й виявлення наявності або відсутності режиму автоколивань.

Дослідження нелінійних систем автоматичного регулювання можна вести точними й наближеними методами. Точні методи використають у тих випадках, коли наближені методи дають невірні результати або отримані з їхньою допомогою рішення мають значні погрішності. Разом з тим точні методи досить громіздкі й вимагають значних витрат часу.

Найбільш широке використання в теорії автоматичного регулювання одержали точні методи, засновані на розгляді фазової площини й картини протікання перехідних процесів у часі. Наближені методи більше універсальні, зручні й прості. Однак існує ряд обмежень при їхньому використанні, без обліку яких можна одержати невірні кінцеві результати. До найпоширеніших наближених методів ставиться 2-й метод Ляпунова, а також методи засновані на гармонійній лінеаризації. Крім того, наближені методи дозволяють розширити діапазон досліджень при аналізі автоматичних систем [10, 12]. На підставі викладеного виконуємо аналіз роботи системи автоматичного регулювання напруги ланцюгів керування ЕРС методом гармонійної лінеаризації. Метод не дозволяє одержати абсолютно точні результати обчислень, однак, дозволяє виявити наявність стійких або не стійких автоколивань у системі або їхня відсутність у широкій зміні параметрів кола навантаження. Уточнення результатів методу гармонійної лінеаризації виконаємо побудовою перехідного процесу в системі, що ставиться до точних методів, однак, для широкого діапазону зміни параметрів ланцюга навантаження необхідно побудови великої кількості однотипних кривих, що ускладнює рішення завдання пошуку точних параметрів автоколебаний у всьому діапазоні.

2.2 Математична модель розроблювальної системи автоматичного регулювання напруги ланцюгів керування

Для дослідження динамічних властивостей і режимів роботи САРН будемо використати загальновідомий математичний апарат теорії автоматичного регулювання. Предметом даного дослідження є штатний режим функціонування системи харчування ланцюгів керування, тому будемо думати що всі ситуації, що приводять до ненормальної роботи системи харчування, виключаються аварійною автоматикою.

Більшість систем автоматичного регулювання напруги є одноконтурними з одним коригувальним зворотним зв'язком у вигляді твердого зворотного зв'язку. Такі системи автоматичного регулювання ставляться до систем, які зводяться до елементарного кола регулювання.



Рисунок 2.1 - Схема регулювання напруги

На рисунку. 2.1 показана схема регулювання напруги на затисках генератора постійного струму за допомогою вузлів керування на основі регуляторів типів СРН-7В-3, БРН-10, БРЗГ. На вузол керування по лінії зворотного зв'язку надходить напруга на навантаження, де воно рівняється з опорною напругою й у вигляді сигналу неузгодженості надходить на формувач регулюючого впливу. У зазначених типах регуляторів регулюючий вплив являє собою східчасту зміну напруги , що прикладає до обмотки збудження генератора. Таким чином, вимірювальний пристрій сполучений із пристроєм завдання на керовану координату, струм порушення формувача регулюючого впливу є керуючою величиною. неконтрольованими впливами, Що Обурюють, є зміна частоти обертання вала генератора, спадання напруги в обмотці якоря генератора від струму навантаження й ін.

При розробці САРН електровозів постійного струму можна зневажити впливом коливання напруги в контактній мережі на частоту обертання генератора керування. Це порозумівається тим, що в розглянутому випадку як приводний двигун генератора керування використається мотор-вентилятор [4]. А, як відомо [9], момент сил опору обертанню вентилятора пропорційний квадрату частоти обертання. Ця обставина приводить до зниження впливу коливань напруги контактної мережі на частоту обертання двигуна в такій мері, що практично не роблять помітного впливу на динамічні властивості в САРН. На електропоїздах постійного струму як приводний двигун генератора керування використається дільник напруги, у якому для стабілізації частоти обертання застосована обмотка паралельного збудження [5].

У силу викладеного вище при визначенні динамічних властивостей САРН як значимий фактор приймається струм навантаження.

На рисунку 2.2 представлена спрощена структурна схема САРН із вузлом керування БРН-10.

Рисунок 2.2 - Функціональна схема САРН

Для оцінки динамічних властивостей САРН необхідно формалізувати рух окремих її елементів і системи в цілому, а також скласти структурну схему САРН.

Безпосередньо об'єктом регулювання є напруга кіл керування, а виконавчим органом САРН є обмотка збудження генератора. Відхилення напруги на навантаженні від номінального значення усувається зміною струму обмотки збудження.

Генератори керування постійного струму мають ненасичену магнітну систему. У таких випадках, як відомо з теорії електропривода й теорії автоматичного керування, передатні характеристики якоря й обмотки збудження є простими інерційними ланками. На підставі сказаного математичний опис кола обмотки збудження представимо у вигляді диференціального рівняння:

, (2.1)

де - напруга на обмотці збудження;

- струм обмотки збудження;

и - індуктивність та активний опір обмотки збудження.

Для кола якоря генератора справедливе рівняння

, (2.2)

де - е.р.с. генератора;

- струм кола якоря;

- напруга навантаження;

и - індуктивність та активний опір обмотки якоря.

Е.р.с. генератора й магнітний потік Ф зв'язані співвідношенням [9, 10]:

, (2.3)

де - конструктивний коефіцієнт;

n- частота обертання якоря.

Приймаючи на основі раніше викладеного частоту обертання якоря незмінною, а магнітний коло генератора ненасичене, е.р.с. генератора представимо у вигляді:

, (2.4)

де - передаточний коэффициент, який визначаємо по характеристиці холостого ходу генератора [4, 9].

На рисунку 2.1 навантаження представлене опором загального виду. Далі буде показано, що навантаження системи живлення кіл власних потреб має активно-індуктивний характер. З урахуванням цього фактора, диференціальне рівняння для контрольованої величини запишеться в такий спосіб:

, (2.5)

де и - індуктивність та активний опір кола навантаження;

- струм кола навантаження;

- падіння напруги в колі якоря.

В схемі представленої на рисунку 2.1 відхилення напруги генератора визначається за допомогою безінерційного елемента порівняння як різниця напруги й опорної напруги, тобто як напруга розузгодження:

. (2.6)

З появою сигналу розузгодження з виходу регулятора на обмотку збудження подається напруга . Рівняння регулятора описується релейною характеристикою.

Так, приміром , вузол керування з регулятором БРН-10 являє собою біполярний транзисторний ключ, що працює в релейному режимі й забезпечує регулювання струму порушення за рахунок зміни величини опору резисторів, що включають у ланцюг обмотки збудження. Більш детально блок регулювання напруги БРН-10 розглянутий у додатку Б. Еквівалентний електричний ланцюг протікання струму для даного випадку показана на рисунку. 2.3, де транзистор замінений ключем V.

Рисунок 2.3 - Регулювання струму в колі обмотки збудження генератора управління в схемі з регулятором БРН-10.

Таким чином, напруга на затисках обмотки збудження залежно від значення розузгодження може приймати два значення:

? мінімальне при опорі введеного в коло обмотки збудження резистора Ом (при );

? максимальне при опорі введеного в коло обмотки збудження резистора Ом (при ).

Значення й у сталому режимі роботи відповідають:

, (2.7), (2.8)

Таким чином, характеристика регулятора вузла керування має вигляд графіків, показаних на рисунку 2.4 і визначається як:

. (2.9)



Рисунок 2.4 - Характеристика регулятора типу БРН-10

На точність регулювання заданої величини напруги в схемі вузла керування БРН-10 впливають опір потенціометра вимірювального органа, коефіцієнти підсилення біполярних транзисторів, динамічний опір стабілітрона. Крім того, резистори на повній схемі являють собою групове паралельне з'єднання резисторів типу ПЭВ-50, що приводить до росту споживаної потужності кіл вузла керування, зниженню показників надійності схеми.

Рисунок 2.5 - Ідеальна релейна характеристика регулятора

У цей час комутують токи, що, і напруги напівпровідниковими приладами значно вище в порівнянні із застосованими в схемі БРН-10. Це дозволяє виключити резистори, а регулювання здійснювати подачею й зняттям напівпровідниковим ключем повної напруги ланцюгів керування до обмотки збудження. Крім того, сучасні мікроконтролери дозволяють застосувати ідеальну релейну характеристику регулятора, виключивши тим самим гістерезис. Характеристика регулятора вузла керування має вигляд графіків, показаних на рисунку. 2.5 і визначається як:

(2.10)

де U - напруга кіл управління.

На рисунку 2.5 представлена характеристика регулятора вузла керування, що є несиметричною ідеальною релейною характеристикою [12]. Така характеристика не може виконуватися існуючими в експлуатації вузлами типу БРН-10 і БРЗГ, тому що в якості вимірювального органа, що порівнює, застосований нелінійний вимірювальний міст, нелінійність якого полягає в наявності гістерезисної релейної характеристики.

Рисунок 2.6 - Можливі характеристики уніфікованого регулятора САРН

Використання в пропонованому вузлі управління мікроконтролера дозволяє, не змінюючи схемних рішень, застосувати ще два типи характеристик релейного типу: релейна несиметрична характеристика з гістерезисною петлею, релейна несиметрична характеристика з гістерезисною петлею змінної ширини представлені на рисунку 2.6 а та б.

На рисунку 2.5, 2.6 відповідно до прийнятого в теорії автоматичного керування [10, 12] прийняті наступні позначення: U - стан виходу замкнутого реле, у нашому випадку ця напруга кіл керування, що подається на обмотку збудження; U - ширина петлі гістерезису релейного елемента, В; A - амплітуда автоколивань у системі з релейним елементом.

З обліком вищевикладеного математична модель системи автоматичного регулювання напруги кіл управління ЕРС з генераторами постійного струму представимо у вигляді системи рівнянь

(2.11)

2.3 Структурна схема системи автоматичного регулювання напруги

Системі рівнянь (2.11) відповідає показана на рисунку 2.7 структурна схема САРН, побудована у вигляді передаточних функцій. Традиційно, запис рівнянь динаміки зручно вести в операторній формі. Такий запис широко використовується при згортанні системи рівнянь до одного рівняння, при складанні передатних функцій систем, при дослідженні динамічних властивостей систем зі змінними параметрами й систем, що перебувають під впливом випадкових впливів. При подальших міркуваннях всі початкові умови покладаються нульовими, оскільки визначенню підлягають передатні функції конкретних ланок системи регулювання [63-68].

Зробивши перетворення за Лапласом рівнянь системи (2.11), одержимо вираження:

, (2.12)

, (2.13)

, (2.14)

, (2.15)

які забезпечують перехід до структурної схеми, що дозволяє аналізувати систему на основі положень теорії автоматичного керування.

Рисунок 2.7 - Структурна схема САРН

З рівнянь (2.12 - 2.15) одержуємо передатні функції структурної схеми системи керування:

обмотка збудження генератора

; (2.16)

генератора:

; (2.17)

навантаження

; (2.18)

якір генератора

; (2.19)

де - коефіцієнт передачі обмотки збудження;

- коефіцієнт передачі обмотки якоря;

- коефіцієнт передачі кола навантаження;

- стала часу кола обмотки якоря;

- стала часу кола обмотки збудження;

- стала часу кола навантаження.

2.4 Визначення сталих часу та коефіцієнтів підсилення динамічних ланок

Для дослідження перехідних процесів у колах САРН необхідно визначити стали часу й коефіцієнти підсилення блоків структурної схеми.

Використовувані як генератори управління машини виконуються з ненасиченою магнітною системою. При дослідженні перехідних процесів у таких машинах індуктивність обмотки якоря приймається постійної й не враховується вплив вихрових струмів, гістерезис у сталі якоря й реакція струму якоря. Останні фактори враховуються у випадках, коли струм якоря досягає значень, в 7 - 8 разів перевищуючих номінальне [76].

При зазначених припущеннях електромагнітна інерція якірного кола генератора визначається індуктивністю обмотки якоря, що відповідає основному магнітному потоку, а електромагнітна стала часу обмотки якоря визначається по відомій формулі:

, (2.20)

де ? опір постійному струму кола обмотки якоря;

? індуктивність обмотки якоря.

Індуктивність може бути визначена експериментально шляхом осцилографування процесу наростання струму в часі кола якоря при включенні її на джерело живлення. Однак при не насиченому магнітному колі із прийнятної для практичних розрахунків точністю індуктивність обмотки якоря можна визначити за допомогою напівемпіричної формули Уманського ? Ленвилля [71, 75, 76]