Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Порядок проведения лабораторной работы.

Для машины с независимым возбуждением параметры состояния машины и параметры обмоток определяются по следующим выражениям:

В установившемся режиме индуктивность обмотки возбуждения может быть принята равной нулю. При исследовании динамических процессов значение для машин обычного исполнения выбирается из неравенства:

Момент инерции для двигателей постоянного тока независимого возбуждения может быть определен по выражению:

Момент сухого трения и коэффициент вязкого трения могут быть рассчитаны по формулам:

, .

Для машины постоянного тока запишем уравнения состояния обмоток возбуждения и якоря

при определенных уравнениях связи

и уравнения динамики общая математическая модель машины в операторной форме записи примет вид:

Для исследования механической характеристики машины постоянного тока составим структурную схему и выполним ее расчет в программе
MatLab/Simulink (рис. 4.2).

Модель (рис. 3.39) имеет два задающих сигнала: - управление по цепи возбуждения и - управление по цепи якоря. Нагрузка задается блоком Step2 в относительных единицах. Блок Transfer Fcn моделирует цепь возбуждения (постоянная времени 0.5 с), а блок Transfer Fcn1 моделирует цепь якоря (постоянная времени 0.02). Управление по цепи возбуждения подается раньше для того, чтобы к моменту подачи управляющего сигнала по цепи якоря и нагрузки поток в машине уже установился.

Результаты моделирования двигателя постоянного тока с независимым возбуждением представлены на рис. 4.3.

Имитационное моделирование машины постоянного тока проводится с использованием библиотеки SimPowerSystems пакетного расширения Simulink. Данная имитационная модель приведена на рис. 4.4.

В состав модели входят следующие блоки:

· источники постоянного напряжения для питания обмотки возбуждения и якорной обмотки – DC Voltage Source из библиотеки
SimPowerSystems\Electrical Sources;

· машина постоянного тока DC Machine из библиотеки
SimPowerSystems\Machines;

· блок Constant для задания нагрузки на валу двигателя из библиотеки Simulink\Sources;

· приборы для измерения переменных состояний машины.

В полях настройки задаются:

· параметры обмотки якоря - [Ом], [Гн];

· параметры обмотки возбуждения - [Ом], [Гн];

· взаимная индуктивность между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря - [Гн];

· суммарный момент инерции машины и нагрузки – J [ ];

· коэффициент вязкого трения - [Нмс];

· коэффициент сухого трения - [Нмс];

· начальная скорость [рад/c].

Выход блока DC Machine предназначен для измерения и наблюдения переменных состояний машины в следующей последовательности: угловая скорость [рад/c], ток якоря [А], ток возбуждения [А], электромагнитный момент развиваемый двигателем [Нм].

Для снятия механической характеристики и расчета рабочих характеристик машины в двигательном режиме работы в окне настройки блока Constant последовательно задаются значения момента от с шагом . Для каждого значения выполняется запуск модели. Результаты моделирования представлены табл. 4.2.

Таблица 4.2

Задание	Измерения	Расчет
M [Нм]	, [рад/c]	, [А]	, [А]	, [Вт]	, [Вт]	, [%]

Расчетные значения , .

Коэффициент полезного действия для машины постоянного тока работающего в двигательном режиме рассчитывается по формуле , а в генераторном режиме – .

Снятие механических характеристик при различных напряжениях питания проводятся для двух значений напряжения на якоре и , где - номинальное напряжение на якорной обмотке. Нагрузка на валу машины меняется в диапазоне с шагом . Расчет выполняется для каждого значения напряжения на якоре и момента. Результаты моделирования представлены табл. 4.3. и 4.4.

Таблица 4.3


M, [Нм]	, [рад/с]

Таблица 4.4


M, [Нм]	, [рад/с]

Расчет механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря проводятся для двух значений сопротивления якоря и , где номинальное сопротивление обмотки якоря. Сопротивление якоря осуществляется в поле окна настройки параметров машины. Нагрузка на валу машины меняется в диапазоне с шагом . Расчет выполняется для каждого значения сопротивления якоря и момента. Результаты моделирования представлены табл. 4.5.

Таблица 4.5.

M, [Нм]	, [рад/с]

Аналогично проводится расчет при различных потоках возбуждения и , где - номинальный магнитный поток возбуждения. Изменение потока возбуждения осуществляется в поле Field-armature mutual inductance окна настройки параметров машины. Нагрузка на валу машины меняется в диапазоне с шагом . Расчет выполняется для каждого значения потока возбуждения и момента. Результаты моделирования представлены табл. 4.6. и 4.7.

Таблица 4.6


M, [Нм]	, [рад/с]

Таблица 4.7


M, [Нм]	, [рад/с]

Расчет регулировочных характеристик при изменении напряжения якоря проводится для постоянного момента нагрузки, равного номинальному и изменению напряжения в цепи якоря от 0.4 до 1.2 исходного значения с шагом 0.2 исходного значения напряжения. Результаты расчета представлены табл. 4.8.

Таблица 4.8.

, [В]	, [рад/с]

Содержание отчета

· каталожные данные машины постоянного тока;

· математическая модель машины постоянного тока;

· структурная схема для расчета механической характеристики машины постоянного тока;

· результаты моделирования, представленные динамической характеристикой и ;

· имитационная виртуальная модель с использованием стандартных блоков библиотеки SimPowerSystems.

· заполненные таблицы 4.2 – 4.8;

· графики рабочих характеристик машины в двигательном и генераторном режимах;

· графики механической характеристики машины при различных напряжениях на якоре;

· графики механической характеристики машины при различных сопротивлениях якоря;

· графики механической характеристики машины при различных потоках;

· регулировочная характеристика машины постоянного тока работающей в двигательном режиме при номинальном моменте.

Варианты заданий

№	Тип двигателя	, [кВт]	, [В]	, [об/мин]	, [%]	, [Ом]	, [Ом]	, [мГн]
	2ПН-0.17-110	0.17			47.5	5.84
	2ПН-0.17-220	0.17			48.5	27.2
	2ПН-0.25-110	0.25			56.0	3.99		78.7
	2ПН-0.25-220	0.25				15.47
	2ПН-0.37-220	0.37			61.5	10.61
	2ПН-0.47-110	0.47			61.5	2.52
	2ПН-0.71-110	0.71			69.5	13.99
	2ПН-0.71-220	0.71				3.99
	2ПН-1.0-110	1.0			71.5	0.6
	2ПН-1.0-220	1.0			72.5	2.52
	2ПН-13-220	13.0			78.0	1.3
	112М-1.5-110	1.5				0.42		4.8
	112М-1.5-220	1.5				1.77		19.5
	110М-2-110	2.0			78,5	0,201		6,6
	110М-2-220	2.0				0,805
	112М-2,5-110	2,5				0,196		2,3
	112М-2,5-220	2,5				0,788	39,4	9,3
	112М-3,6-110	3,6			78,5	0,084
	112М-3,6-110	3,6				0,42	33,6	4,8
	132М-4-110	4.0			77,5	0,14		4,8
	132М-4-220	4.0				0,564		4,8
	132М-7-220	7.0				0,067		4,8
	160М-13-440	13.0			86,5	0,279	16,4	4,8
	160М-18-440	18.0			87,5	0,0145	12,6	4,8

Вопросы для самопроверки

1. Машины постоянного тока: принцип действия, конструкция, область применения.

2. Способы возбуждения машины постоянного тока: схемы возбуждения.

3. Математическая модель машины постоянного тока и особенности ее расчета в программе MatLab.

4. Механические характеристики машин постоянного тока с различными способами возбуждения.

5. Способы регулирование скорости вращения якоря двигателя постоянного тока.

6. Имитационная модель Simulink для исследования рабочих характеристик машины постоянного тока.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒