高速电动机（共6篇）
高速电动机 篇1
1 额定功率
1号控制柜:55 kW
2号控制柜:110 kW
3号控制柜:200 kW
2 额定输入电压
AC 380/220V, 50Hz
输出电压
输出电压范围:AC 0-380/220V
3 控制柜尺寸
1500 (宽度) ×800 (深度) ×2000 (高度)
(注:此尺寸并非最终设计尺寸, 具体尺寸需视柜内设备情况确定)
4 控制柜结构
4.1可采用单层柜体, 板材厚度不小于1.5mm。
4.2控制柜为前后开门, 便于设备安装和连接。
4.3控制柜应留有地脚、重载脚轮安装孔。
4.4控制柜应设有便于产品运输的起吊设施。
4.5控制柜设有电源缆线 (A、B、C、中线N共四根) 、电枢 (1、2号柜3根、3号柜6根) 及励磁缆线 (2根) 、霍尔位置传感器检测接线 (1束) 用穿线孔。
4.6控制柜采用通风方式散热。柜体上下及左右侧面均应设有百叶窗, 下进风、上出风。左右侧面用于自然通风。
4.7结构组装后整洁、美观, 各焊口应无裂纹、烧穿、咬边、气孔、夹渣等缺陷, 并应及时清除焊渣。
4.8各紧固联接应牢固、可靠, 所有紧固件均应具有防腐蚀镀层或涂层, 紧固联接应采取防松措施。
4.9结构各结合处及门的缝隙应匀称, 门的开启、关闭应灵活自如, 锁紧可靠。门的开启角度不得小于90°。
4.10控制柜具有可靠的锁具、铰链及外壳防护。
4.11控制柜具备防盗性能, 所有的装配螺钉应从机柜内部拆卸。
5 控制柜材料
5.1控制柜材料宜采用优质冷轧钢板。柜体外表面和内表面宜采用粉末喷涂。
5.2用于控制柜的所有金属材料应具备抗腐蚀和电化学反应的能力。
5.3用于控制柜的所有非金属材料应无脱层、空洞等缺陷。在经腐蚀性液体试验后无应力裂纹、无涂层剥落、无脱皮、无颜色改变。
5.4非金属零部件 (包括绝缘电线、电缆、和发泡材料) 应为自熄性材料, 其阻燃性应能通过阻燃试验的要求。
6 绝缘性能
6.1 绝缘电阻
在正常运行条件下, 控制柜的外引带电部分和外露非带电金属及外壳之间, 以及电气上无联系的各回路之间, 其绝缘电阻值, 不低于20MΩ。
6.2 介电强度
在正常运行条件下, 控制柜能承受交流50Hz、2kV, 历时1min工频耐压试验, 无击穿、闪络及器件损坏现象。
6.3 具有防雷击功能。
箱体应与大地连接。
7 温度控制性能
7.1控制柜内的功率电子器件分别置于两块独立的铝散热器上, 散热器上方均设有散热风道。在散热风道上端各配置有采用AC220V供电的换气风扇。
7.2如需特殊应用场合, 也可采用水冷散热方式。
7.3控制柜的温度控制系统具有告警及保护功能, 能够对温度传感器及功率器件的异常工作状态进行告警及保护。温度控制信号包括对下述行为的监视:铝散热器过热、电机电枢绕组过热、电机定子过热等。
8 机械性能
控制柜在经过振动、冲击和碰撞等机械试验后, 不应出现下列缺陷:
(1) 出现影响形状、配合和功能的变形和损坏;
(2) 脱层、翘曲、戳穿和永久变形;
(3) 安装件、紧固件的弯曲、松动、移位或损坏;
(4) 门、盖板等活动部件转动不灵活、关 (锁) 不住、卡死。
9 接线、回路布置要求
(1) 控制柜的设计应满足电缆由柜底引入的要求。
(2) 柜内应配置足够的端子排。端子排、电缆夹头、电缆走线槽均应由阻燃型材料制造。端子排的安装位置应便于接线。
(3) 柜内的接插件应以插拔方便、接触可靠作为主要选择原则。
(4) 柜内所用铜排、导线的电流密度=3A/mm2。
10 联锁功能
控制柜需在门关上之后才可上电并工作, 否则控制柜将被锁死, 直至门关好后方可上电工作。
11 接地
控制柜内宜设置截面不小于100mm2的接线铜排, 并使用截面不小于100mm2的铜缆和电缆沟道内的接地网连接。控制柜内器件的接地端子应用截面不小于4mm2的多股铜线和接地铜排连接。
12 机柜面板布置
13 柜内元件
三种控制柜柜内元件见《控制柜元件明细表》, 所有器件应严格按照清单采购。
摘要：高速发电机具有功率密度大、体积小、效率高等优点, 其应用受到越来越多的重视。因此, 其控制柜的技术要求也显得尤为重要。本文对高速电动机控制柜技术要求进行细致介绍, 希望对相关专业的读者起到一定借鉴意义。
关键词：高速电动机,控制柜,绝缘性能,机械性能
参考文献
[1]范锡普.发电厂电气部分.北京:中国电力出版社[M].1995.
[2]黄纯华.发电厂电气部分课程设计参考资料.北京:水利电力出版社[M].1987.
[3]陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册.北京:中国水利水电出版社[M].2003.
[4]林莘.现代高压电器技术.北京:机械工业出版社[M].2001.
高速电动机 篇2
摘 要： 研究沪金高速的交通状况，对改善上海市城郊间的道路交通问题具有重要意义，文章采用适合高速路交通流的元胞自动机模型模拟奉贤区到上海市区高速道路交通状况的实际问题。通过MATLAB编程方法，实现高速道路单向跟车行驶流量的计算机模拟。模拟结果表明，该方法可以模拟实际道路交通流的情况，对于预测道路行驶状况及时限制车流量具有实际意义。
关键词： 交通流 元胞自动机 MATLAB
上海市奉贤区地处郊区且无地铁线路通过，奉贤大学园区的师生出行十分不便，乘坐校车通往市区或徐汇校区是目前最为重要的交通出行方式之一。沪金高速是最快捷直通市区的高速公路线路，研究该条高速公路上的交通流问题显得尤为重要。在当今城市发展中，交通流是世界各国城市关注的问题，国内外已有很多研究方法，如GM模型、线性跟驰模型、模糊逻辑模型、Payne模型、元胞自动机模型[1]-[5]。其中，元胞自动机模型是有效的方法之一。
交通流[6]具有自由流、大范围移动阻塞、同步流等特点，并呈现出较强的非线性特征。本文主要考察的是车辆在沪金高速公路（S4）单车道上运动形成的交通流，也是上海市城郊间高速道路通行的典型问题。
1.基于元胞自动机的交通流方法
2.沪金高速的道路实况
研究的沪金高速实际道路情况如图1所示。通过测距可以发现沪金高速路段存在限速要求不同的多段桥面，但由于途经的桥长度较短且分布较为分散，对整段道路的车流影响较小，且经过实际调查发现桥面路段不易出现拥堵状况，故忽略由于桥面限速较低对本研究课题的影响。因此，简化后的沪金高速道路状况如图2所示。根据实际调查情况，发现颛桥收费站附近因为有大量车辆汇入车道，导致车道初始密度发生变化，出现拥堵状况，故将整个路段分为两段进行模拟。颛桥收费站以南限速100km/h，颛桥收费站以北限速80km/h。
为了保证调查数据的非相关性，本研究采用随机随机采样的方法，具体方法是选取沪金高速作为研究对象，随机抽取时间段，应用短距离调查法得到车道的实际占有率Rt，再通过公式计算得到其他交通流参数。
经过实地调研该路段，检测时间为1h，同一时间段，第一路段共有900辆车经过，车辆经过检测器的平均时间为0.2s，第二路段共有1080辆车经过，车辆经过检测器的平均时间为2s，经过理论计算可得如表1所示的分析数据。
用MATLAB模拟结果如图4、图5所示。在这个程序中，时间方向自上向下发展运行。图中黑色或灰色的位置代表有车存在，灰度越深则车速越慢，完全黑色则代表该车处于堵塞状态。
观察图4可得出如下结论：前1000个单位距离之内灰度最低，甚至有空白的区域出现。这说明从海湾路收费站进入沪金高速向北行驶5公里这一路段，道路上的车辆基本能够在100km/h的限速范围之内正常驾驶，图4中所标记的射线表示全程时速保持约100km/h时的路况，基本属于畅通无阻的驾驶状况，结合实际情况，这一路段属于上海的郊区，人口密度较小，总体车流量很小，模拟结果符合道路实际情况。
从1000到4000个单位距离之间，道路中分散地出现灰度加深的现象，说明由于道路中有部分匝道口可以汇入新的车流，导致道路中车流密度暂时性的增加。当横坐标为4000左右时灰度变深并且面积变大，说明此处堵塞严重，经换算第4000个元胞距离原点（海湾路收费站）约为22km，实地考察知该处为闵行区通往市区的必经之路。此位置以北高速公路最大限速降低，大量闵行车流需要通过收费站汇入，车流密度急剧增大。图中不等间距斜黑色条纹与初始设置的随机慢化概率有关，这与该段道路上有少量车流汇入，驾驶员肆意从匝道口加塞车辆有很大关系。但条纹宽度不大，说明发生堵塞的概率较小。
观察图5可得出如下结论：该图整体灰度较大，甚至在道路末段出现较为集中的黑色区域。对比图4，正是由于这一路段初存在闵行区通往上海市区方向大量车辆的一个汇入口，导致整体车流密度大幅度上升，交通模拟图才会出现较为明显的变化。颛桥收费站以北的高速道路车辆密度增大，各车之间安全车距减小。同时，在道路末段存在莘庄立交，限速较低且车道减少，故模拟图会出现颜色较深的区域。
图5中斜率较大的射线表示的车速约为6m/s，这是该段道路拥堵时车辆能行驶的最慢车速，由于最慢的车速决定整条路段的堵塞情况，后面来车的速度越快导致车辆数目增大，容易造成堵塞现象更为严重。由图可知，与该射线相比，斜率越小表示车速越快，与黑色区域交汇的长度加长，说明越堵塞，也说明模拟图符合实际道路状况。图中第二条射线表示当车速增加到80km/h（该段最大限速）时，与黑色区域交汇的长度越来越小，此时道路较为通畅，所有车流都能保持最大车速行驶。发生堵塞的概率较小。
从图中两条射线可以看出，如果道路车辆能够按照最大限速向前行驶，则道路末段的拥堵状况波及范围较小，大部分车辆都能尽快驶入莘庄立交之后的路段；如果由于道路车辆增多而车速降低，则道路末段会出现更长路段的拥堵，拥堵范围越广，总路程的耗时则会进一步加长。
4.结语
本文根据元胞自动机模型编制的MATLAB程序，模拟了奉贤沪金高速公路车流情况，计算结果符合实际情况。通过计算可知，采用本文提出的方法，可以模拟出这条高速路上不同情况时车流量的实际情况。因此，该模型可以为奉贤区交通管理部门预测沪金高速道路交通状况，以及对道路拥堵等突发情况进行合理预测提供合理依据。例如，可在模拟图中颜色较深的黑色处通过加车道或限流的方法减小堵塞趋势，在灰度不太大的区域可以增加车辆行驶的其他线路以达到分流的目的。由模拟图可知，造成这条道路后半段堵塞的最大原因是颛桥收费站左右汇入的闵行区车流量过大。针对交通部门，应该在此处规划出新的高速道路达到分流的目的，若能减少该区域汇入车流量，能极大地缓解整条路的交通问题，在规划出新的道路之前，还可以通过在颛桥收费口出限流，每隔一段时间允许一批车流通过。针对高校班车，可以合理规划校车或教职工班车发车间隔时间和发车数量，让发车数量多的时刻与上下班高峰期错开，从而使该条公路上的交通阻塞问题不耽误师生间正常的上课讲座或交流活动，提高工作学习效率。
参考文献：
[1]Gazis，Herman & Rothery.Car fo1lowing Theory of Steady Stale Traffic Flow[J].Operation Research，1959，15：499-505.
[2]Hanken，Rockwell.Amodel of Car Following Derived Empirically by Piece-Wise Regression Analysis[C].Inproceedings of the 3rd international symposium on theory traffic flow，New York，Elsevier，1967：40-41.
[3]Kikuchi & Chakroborty.Car FoIlowing Model Based on A Fuzzy Infercnce System[J].Transportation Research Record，1992，30：82-91.
[4]Payne H.J.Models of Freeway Traffic and Control[C].SimuIation Council Proceedings，1971：51-61.
[5]任达鑫，杜有成，王艺霖，黄立新.基于元胞自动机的交通流分析[J].上海工程技术大学学报，2014，28（2）：128-132.
[6]施俊庆，程琳，褚昭明，刘元林.城市路网交通流元胞自动机模型研究[J].公路交通科技，2015，32（4）：143-149.
[7]肖柳青，周石鹏.随机模拟方法与应用[M].北京：北京大学出版社，2014.9.
高速电动机 篇3
高速主轴类电动机通常运行在几万转以上,要求拥有很高的机械强度,输出额定转矩时转差率要小。从工作特性看,实心转子感应电动机启动品质因数高,启动时间短,单位电流启动转矩较大[1];从结构上看,实心转子感应电动机机械平衡性好,抗冲击和振动负荷能力强,不会出现普通鼠笼型感应电动机的转子导条断条或端环开环现象。实心转子感应电动机机械性能优于永磁电动机,电磁性能优于磁阻电动机,所以研究实心转子感应电动机具有实际意义[2]。但是,这种电动机的实心转子与轴加工成为一体,当作为高速电主轴电动机运行在几万转以上时,存在损耗大、功率因数低、效率低等缺点,影响着其推广应用。本文主要研究实心转子感应电动机的高速运转性能,用有限元法计算动态磁场,并选择样机进行测试和分析。
1 实心转子感应电动机磁路及M-S曲线
实心转子的基本形式为一个实心圆柱导电导磁体,其与鼠笼转子的区别是合电路与磁路为一体,其基本原理:定子绕组通入对称三相电产生旋转磁场,旋转磁场在转子中产生涡流,涡流与旋转磁场共同作用产生转矩,从而使电动机旋转。
实心转子感应电动机的铁芯兼作磁路和电路,所以对转子的研究至关重要[3]。由于实心转子感应电动机实质上是一种涡流电动机,而涡流的流向是不规则的,即不存在普通感应电动机转子上的确定回路,分析时,要从“场”等效到“路”,求出转子参数。
高速实心转子感应电动机在实际运行时,由于趋肤效应,转子电流集中的渗透层非常薄,电流和磁场的分布情况与普通感应电动机截然不同,转子部分的磁压降可以认为等于转子涡流产生的磁势。可以近似认为定子磁势和转子涡流漏磁通
实心转子感应电动机的转子磁通与转差率S相关,由于涡流现象仅发生于转子表面薄薄的渗透层内,透入深度Δ与S密切相关,转子阻抗也与Δ有关,所以转子参数是随S变化的函数。图1为实心转子感应电动机与鼠笼转子感应电动机M-S曲线的比较,其中M表示转矩。
从图1可看出,实心转子感应电动机的最大转矩发生在临界转差率Sm>1的电磁制动状态。另外,与普通感应电动机叠片铁芯相比,实心转子具有较高的电阻率和较低的磁导率。在普通感应电动机中,当采用工频供电时,铁芯中磁密度不太高,在叠片铁芯中的涡流磁滞损耗很小,而磁通
2 高速实心转子动态过程仿真
2.1 仿真流程
高速感应电动机工作在高频下,转子频率一般是工频的数十倍以上,因此,在较高磁化频率下工作的实心转子的参数特征是研究重点。现以一台转速为4.8×104 r/min的实心转子感应电动机(400 W,220 V,800 Hz)为例,采用Ansoft有限元软件对其变频启动(U/f=220 V/800 Hz)的动态过程进行仿真[4,5],得到空载启动不同时刻的磁场分布、绕组反电势、定转子电流、启动转矩等动态数据,为实心转子感应电动机的设计提供参考,图2为仿真流程图。图中B为磁密,H为磁场强度,Vi为电压,Ei为反电动势,T(n)为电磁转矩,T2为输出参量。
输入量包括电路方程参数、机械方程参数及时间控制量。电路方程参数包括三相电压函数、定转子端部参数等,定转子端部参数需要事先通过磁路的方法计算得到;机械方程参数包括转动惯量、阻尼系数等;时间控制量包括时步法时间步长及计算时间,通过选择时间步长可以控制计算精度。
电路的输入量直接接入二维有限元的定转子绕组。机械方程参数通过机械方程与电磁转矩方程的耦合进行计算[6,7]。二维有限元模型的建立过程包括建模、剖分动态模型、确定时步法步长等,图3为有限元自适应剖分网格图。
由于采用二维有限元计算,首先采用磁路的近似公式方法计算等值电路中端部的漏电抗。该例中定子端部电阻为0.098 134 8 Ω,定子端部电感为0.000 376 347 H;转子相邻导条端部电阻为1.727 04e-006 Ω,电感为3.385 97e-009 H,转动惯量为0.225 833 kg·m2;涡流场时步法计算步长为0.001 s。
2.2 仿真结果
变频启动(U/f=220 V/800 Hz)过程中,模拟变频器分段升频升压加载情况如图4所示,启动过程中不同时刻的磁场分布情况如图5所示。
从图5(b)可看出明显的转子涡流趋肤效应,由于此时定子磁场频率较高,滑差较大,造成表面磁密呈密集化现象。转子磁场的透入深度很小,存在强烈的趋肤效应,转子电流密度J沿径向由表及里逐渐减小。从图5(c)可看出,当启动结束时,趋肤效应消失,J在截面上的分布较为均匀。
在空载启动过程中,反电动势、定子电流、启动转矩、磁链的曲线如图6所示。
从图6可看出:① 启动过程较慢,经过近2 s的空载运行才升至高速。② 稳态时电流很大,损耗远超同功率普通感应电动机。③ 启动过程中反电动势从不对称变为对称,电流及磁链呈不对称分布。
3 高频高速状态下电动机性能测试
3.1 测试结果
采用电力变频器作为驱动电源,用冷却装置来冷却电动机,测试电动机在高频高速状态下的性能。对1号样机(普通鼠笼转子)和2号样机(含铜量为25%的实心转子)在800,600,400 Hz的电源频率下进行测试,输入线电压为220 V、电源频率为800 Hz的情况下,电动机M-S特性曲线、cosϕ -S特性曲线、η -S特性曲线如图7所示。
(a)M-S特性曲线(b)cos-S特性曲线(c)η-S特性曲线
转子电阻值的比例(r1/r2)随频率变化曲线如图8所示,其中r1为鼠笼转子电阻值,r2为实心转子电阻值。频率为800 Hz,转速为4.8×104 r/min的实心转子感应电动机的M-S曲线测试结果与理论分析结果的对比如图9所示。
3.2 结果分析
(1) 从图7(a)的M-S曲线可看出,当S<0.1时,处于同一滑差值的鼠笼转子样机的转矩几乎是实心转子样机的2倍。同样输出额定转矩时,鼠笼转子样机的滑差S为实心转子样机滑差的一半,即鼠笼转子样机的额定滑差为0.02时,实心转子样机的滑差为0.04～0.05,在这样的滑差下,实心转子感应电动机转速下降,损耗增加,输出功率、效率均随之下降。
(2) 随着供电频率的升高,M-S特性曲线、cos ϕ -S特性曲线、η -S特性曲线的特性也随之改变,实心转子感应电动机的cos ϕ,η的值均较鼠笼转子感应电动机偏低。
(3) 图8表明,电源频率在1 kHz以上时,r1/r2仍呈上升趋势,当f=1.6 kHz时,鼠笼转子电阻已达到实心转子电阻的70%左右,这说明:当供电电源频率升高时,实心转子感应电动机的性能更加接近于鼠笼转子电动机的性能,尤其是转矩特性变化较为明显。
(4) 图9表明,当S<0.1时,理论分析曲线与测试曲线比较吻合,而当S>0.1时,2条曲线开始有偏差,出现偏差的原因是未考虑转子阻抗随电源频率的变化而变化。
4 结语
通过仿真及测试分析了实心转子感应电动机运行于转速为4.8×104 r/min时的性能,论证了实心转子感应电动机高速运行的可行性。对于高速实心转子感应电动机,如何尽量减少损耗,提高功率因数和效率,改善实心转子感应电动机性能是需要进一步解决的问题。可以从改进定、转子结构及材料入手,定子尽量采用多槽数、较大的气隙;转子增加端环、轴向开槽;采用低损耗的新型铁芯材料,添加非导磁金属屏蔽环,可采用磁悬浮轴承,由于不存在机械接触,减小了高速旋转时产生的轴承损耗,从而使得电动机能够长时间运行在高频高速系统中。
参考文献
[1]傅丰礼,唐孝镐.异步电动机设计手册[M].2版.北京:机械工业出版社,2007.
[2]周浩.不同转子结构高速感应电机机械与电磁特性对比分析[D].沈阳:沈阳工业大学,2008.
[3]李冰,邓智泉,严仰光.高速异步电动机设计的关键技术[J].微特电机,2002,30(6):7-10,43.
[4]黄劭刚,夏永洪,张景明.基于ANSYS软件的电机电磁场有限元分析[J].微特电机,2004,32(5):12-14.
[5]汤蕴璆.电机内的电磁场[M].2版.北京:科学出版社,1998.
[6]尚静,邹继斌,李梦启,等。基于场路耦合法求解屏蔽电机时变场的暂态问题[C]//中国电工技术学会大电机专业委员会2005年学术交流会,桂林,2005.
高速电动机 篇4
可靠耐用—高速重型发动机用户的核心需求
潍柴认为, 可靠耐用才是高速重型发动机用户的核心需求, 提高发动机可靠耐用性能, 提升出勤率, 才能最大程度为用户降低运营成本。
潍柴发动机在可靠性的表现, 堪称行业第一, 这是历经多年市场洗礼积累而成的。为了保证产品的高可靠性, 在开发环节, 潍柴有行业最严格的研发流程, 耐久考核指标远远超过同行;在生产制造环节, 也有严谨成熟的加工工艺, 编织了最严密的质量管控网, 从源头消灭故障;在应用配套方面, 潍柴也积累了数十年的经验, 构建起庞大的数据资源库, 保证发动机与整车的完美匹配。
WP9HWP10H:180万公里/3万小时树立高速重型发动机寿命最高标准
潍柴H平台首款产品—WP9H/WP10H发动机, 是卡车、客车、工程机械、工业等领域的理想动力。
WP9H/WP10H作为潍柴全新开发、具有国际领先技术水平的新一代柴油机, 在设计之初就把产品的可靠性放在第一位。依托代表中国内燃机可靠性研发制造最高水平的内燃机可靠性国家重点实验室, 潍柴研发工程师根据市场需求及用户使用情况, 确定整机开发可靠度和寿命目标值, 通过高精度的虚拟样机仿真技术与耐久性加速试验相结合的方式对产品进行设计、开发和验证, 台架验证试验累计超过45000小时;300辆整车, 道路耐久试验累计超过5000万公里!最终实现寿命180万公里/3万小时, 树立起高速重型发动机寿命的最高标准。
此外, 在动力性、经济性、舒适性等指标方面, WP9HWP10H表现同样非常抢眼。其功率覆盖范围290PS~400PS, 极限功率高达700PS;最大扭矩达1900Nm, 升扭矩达200Nm/L, 极限扭矩2300Nm;燃烧优化设计, 同时采用成熟的4气门技术, 新型燃烧室与气道的匹配设计, 最高2000bar的燃油喷射系统使得燃烧更加充分, 最低燃油消耗率185g/ (k W•h) , 同时通过动力总成的优化匹配, 整车百公里油耗可降低2L。
高速电动机 篇5
LonWorks产品包括:Neuron芯片、网络接口及收发器、路由器、网络服务工具、开发工具。
LonWorks网络的拓扑结构如图1所示:
LonWorks网络支持不同的传输介质, 如双绞线、电力线、无线电、同轴电缆、红外线等, 而且可以在同一网络中可以有多种通讯媒介。
LonWorks网络通信速率可达1.25Mb/s, 此时有效通信距离为130m。采用双绞线情况下, 在78Kb/s的速率下直线通信距离可达2700m。
LonWorks网络通信采用面向对象的设计方法:LonWorks网络通信技术称之为“网络变量”, 它使网络通信的设计简化为参数设置, 增加了通信的可靠性。
对等式的通讯网络, 无主节点, 实时性好, 可靠性高, 正是由于上述的技术特点, LonWorks网络技术满足了未来发展对测控系统的要求, 目前, 它的使用已经遍及世界56个国家和地区的工业、楼宇、交通、能源等自动化领域。
目前, 动车组广泛采用基于LonWorks网络的广播系统, 该广播系统整体运行较为平稳, 能够满足用户要求。
1 LonWorks网络在广播系统中的应用
1.1系统框架
动车组广播系统及乘客信息显示系统 (PIS) 使用LonWorks现场总线技术作为车辆的贯通通信线, 采用总线型网络拓扑结构, 双端使用105欧姆的结束端子。网络线缆采用在设备内并接的工作方式, 满足Lonworks关于总线型网络结构分支线不能超过3米的限制。
乘客信息显示器的控制端在AAD, AAD接收MON传送的数据信号, 通过计算得到需要显示的条目内容, 并通过LonWorks网络, 向车厢内的CAMP传送, CAMP内有一个网关, 负责把数据转换为RS485信号传送给各个乘客信息显示屏。具体如图2所示, 点画线型的线缆是广播系统的车辆控制总线;细线型的线缆是车厢内的RS485乘客信息显示屏的RS485控制线;粗线型的线缆是车辆提供的100V电源。
1.2系统功能
旅客信息系统 (PIS) 由车内外显示、公共广播、内部通讯和乘客呼叫4部分组成。PIS由系统主机控制。车厢内的部件由车内、外显示器, 内部通讯站和扬声器组成。
8辆固定编组的动车组PIS还具有2个编组重联模式;16辆固定编组的动车组PIS不再提供2个编组重联模式。
1.2.1显示功能
信息显示的内容由列车乘务员室或司机室内的人机接口进行操作, 如输入车次、上载线路数据库等操作。
PIS初始化后, 信息显示应自动由系统主机控制。PIS主机根据列车当前路线, 自动触发事先定义并存储在数据库中的显示内容。显示器显示相应的内容。
显示的内容采用中、英文两种语言。显示的持续时间可通过软件来调整。
临时信息可以通过人工干预方式进行显示, 文本内容应由用户提供。
原理框图如图3 (8编组) 所示:
如图3所示, 客室内的乘客信息显示装置通过RS485接口连接在一起, 每个乘客信息显示装置提供一个可以转接的RS485端口用于RS485通信的串行连接。所有的端口连接到CAMP的RS485输出端口上。
5号车的MON和广播系统的接口连接到PIS系统控制器PAU上。
4号车的MON扩展端口和广播系统的接口连接到PIS系统控制器DBCU的MON端口上。
MON通过和自动广播装置的接口以及备份控制装置的接口向广播系统主机发送相关的运行信息, 广播系统主机把信号重新整理后向各个车厢的CAMP (控制放大器) 中发送。再由各个车厢的CAMP通过RS485端口发送到乘客信息显示装置。
乘客信息显示装置收到显示控制信号后, 翻译成相应的显示条目通过LED显示。
通过广告界面, 广播系统主机将自行控制乘客信息显示装置的广告显示。
在广播系统控制器中提供紧急广播的控制界面, 紧急广播的输入界面的编写和数据填写由乘务员完成操作。
DBCU作为备份的控制装置, 安装在4车的配电柜内, 接口使用Han24DD连接器。其作为备份设备, 具有和PAU一样的MON接口, 内部按照同样的逻辑进行逻辑转换, 同时监视PAU的工作情况。在PAU工作异常的情况下, 向PIS内部控制网络的CAMP发送乘客信息显示控制信号。
CONT作为广播系统的联挂控制器, 其内部具有路由功能。可以对两列车之间的互通信号进行过滤。由于每列车具有自己的备份控制装置DBCU, 在两列车联挂时, 相关的LED显示控制信号不再向联挂车辆转发。而PIS系统的其它控制信号, 和其它列车相关的信号则可以通过CONT。
(1) 车外信息显示
外部显示屏安装在车体两侧。显示屏显示的内容应具有很高的可读性, 并保证其内容在阳光直射的条件下也具有可读性。
旅途中, 显示屏可以根据列车行驶速度自动关闭显示或恢复显示。
车外信息显示屏应显示下列信息:
·车次号;·车厢号;·始发站和终点站
(2) 车内信息显示
车内显示器安装在乘客区, 显示内容参见下文车内信息显示。显示方式:如果单屏不能完全显示, 可以从右往左滚动显示。
(3) 信息显示内容
车外显示内容:车次号、车厢号、始发站和终到站。
1.2.3列车工作人员间的内部通讯
内部通讯通过每个车内设置的固定通讯站可以实现司机-司机, 司机-列车长, 司机-乘务员, 列车长-乘务员, 乘务员-乘务员之间的通讯。共线电话可以实现两部电话之间进行通讯;优先级高的通讯可以将正在进行通讯的优先级低的电话强行挂机。
1.2.4播音的优先权
1.2.5重联模式
2个8辆固定编组的动车组重联时, 重联机制保证下面功能不受影响:
功能在重联后全列有效;
车内外显示信息由主控端动车组的PIS主机控制;8辆单组运行车厢号显示为1-8, 2列8辆编组重联或16辆编组时车厢号为1-16, 车厢号不随司机换端操作而变化。
2 LonWorks总线数据调度
在PIS系统中, 乘客信息显示对于联络和设备状态的传送来说, 其处于最高的优先级, 系统的带宽会优先应用于乘客信息显示, 其信息可以使用优先级控制机制保证优先传送。
2.1带宽分析
LonWorks系统总线带宽分析如下:
系统带宽:78KHz, 每秒钟可以传送大于100个报文 (数据帧) , 而在系统内需要传递的报文数目如下:
·状态信息帧500mS一次, 共9个CAMP, 1个CCU, 共10个设备, 每秒需要传送20个包
·联络控制报文在每次联络时使用, 1次联络启动过程5个包, 由于系统联络的互锁性, 平均5秒完成一次拨号联络过程, 即1包/秒
广播开始/结束2个包/过程, 按照最大1包/秒计算
信息系统AAD向LED发送的信息为1秒1次
总计:24包/秒
2.2传输延迟
从系统的传输路径上我们可以看出, 其他的广播文并不包含对实时性的要求, 只有速度显示为了和当前的速度对照, 需要考虑系统的显示延迟。对于车速显示的延迟, 其最大延迟如下:
摘要：随着高速动车组在我国的广泛运用, 广播系统作为旅客信息系统的一部分, 对系统信息化、自动化、网络化的要求越来越高, 广播系统拥有着列车自动报站、乘务人员间联络通话、紧急广播的重要功能, 一旦发生广播系统故障列车的语音文字信息广播功能将全面失效, 所有面向旅客的信息都需要专门的列车人员对旅客进行原始的口头传播, 给旅客的出行、列车员的工作都带来极大的不方便, 广播系统的稳定性显得尤为重要。
关键词：LonWorks,网络,广播,动车组3-02
参考文献
[1]美国埃斯朗公司.LonWorks系统介绍.
[2]曲非非, 綦希林.LonWorks控制网浅析[J].测控自动化, 2004:20 (9) .
高速电动机 篇6
某日发动机装配车间在正常生产时, 两个冷试台架同时出现批量高速油压偏低故障, 标准为150~460 k Pa, 实测130~149 k Pa。
首先对设备进行检查, 维修更换油压探头, 更换高速油压传感器, 仍有发动机油压测试不合;接着标定油压传感器并更换油压传感器线, 仍然有阶段性出现油压测试不合格。为确认是否是发动机本体问题将发动机进行热试测试, 2台故障机在热试750 r时油压值均在40 k Pa左右, 测试不合格。
排除设备影响则可能是发动机油道问题。此发动机采用的是压力润滑, 主要是利用机油泵, 将具有一定压力的润滑油不断地送往摩擦表面。机油首先经油底壳的滤油器, 被机油泵泵出, 到达主油道, 主油道有通向曲轴颈、凸轮轴、连杆的分油道, 把机油泵到工作部位, 然后还有各回油道, 机油从回油道返回油底壳。
为确认问题将故障发动机进行拆解分析, 对涉及油道的零件进行对换, 如油底壳、集滤器、缸体、缸盖、连杆组件等, 验证数据见表1。通过零件对换, 发现验证十一油压值变化明显, 由此判断问题零件可能出在轴瓦或者连杆组件上。
下一步对验证十一进一步细化, 将主轴瓦进行对换, 冷试油压值变化明显, 之后又验证了五台发动机, 显示现象与验证结果相符, 因此将故障件锁定在主轴瓦。首先对主轴瓦中央壁厚等关键尺寸进行测量, 中央壁厚偏薄, 为验证其是否是主因, 将检测壁厚合格的轴瓦进行装机, 但冷试测试油压仍不合, 排除壁厚影响。对比冷试测试合格与不合格发动机的主轴瓦, 发现轴瓦倒角处有异常。冷试测试不合格发动机两片主轴瓦对接处形成的V字槽明显大于合格发动机 (见图1) , 对主轴瓦倒角尺寸进行测量, 油压低轴瓦倒角为0.6~0.7 mm, 油压高轴瓦倒角为0.25~0.35 mm (见表2) , 推测该尺寸影响油压低可能性比较大。拆解一台油压测试合格的发动机, 将其主轴瓦倒角处进行打磨, 之后进行重装, 油压测试不合格, 且变化明显, 判断发动机高速运转过程中油从倒角形成的V槽处泄漏。
倒角大小对油压值的影响, 我们通过计算来进行说明:
计算前数据确认:
a.油槽的横截面积S1:
厚度为2 mm, 其他尺寸见图2。
所以S1= (a+b) ×h/2= (2+3.15) ×1/2=2.575
b.V字槽的横截面积S2, S3:
V字槽相关尺寸见图3。
合格产品a的平均值:a1=0.35
本次超差产品a的平均值:a2=0.69
所以合格产品为:
超差产品为:
c.泄漏量计算:
由于一台发动机有4缸, 有5对轴瓦, 且每对轴瓦有2个V字槽。
所以正常产品的泄漏量为:
在这种情况下油压能达到300~400 MPa。
到倒角过大时的泄漏量为:
在这种情况下油压基本在100 MPa左右, 无法满足发动机正常使用要求。
经过以上的验证及计算, 从而证实主轴瓦倒角不合是导致发动机冷试测试高速油压偏低的根本原因。
参考文献
[1]关文达, 吴明, 王羽, 等.汽车构造[M].北京:北京清华大学出版社, 2009.