Порядок проведения лабораторной работы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ДГТУ)

 

 

Кафедра «Робототехника и мехатроника»

 

Исследование машины постоянного тока с независимым возбуждением

 

Методические указания к лабораторной работе № 1

по дисциплинам:

«Электрические и гидравлические приводы мехатронных и робототехнических систем»

«Электромеханические и мехатронные системы»

 

Разработал Н.Ф. Карнаухов

 

Ростов-на-Дону

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1

Исследование машины постоянного тока с независимым возбуждением

(с использованием программного пакета Matlab + Simulink)

Цель работы

Исследование машины постоянного тока (МПТ) при работе в двигательном и генераторном режимах.

 

Порядок выполнения работы

К выполнению лабораторной работы следует приступить после изучения необходимых сведений о МПТ {см. разделы гл. 5 в книге [1]: Герман - Галкин С.Г., Кардонов Г.А. Электрические машины: лабораторные работы на ПК. - СПб.: КОРОНА - принт, 2003. - 256 с.}. В качестве дополнительной литературы рекомендуется: книга [2] - П. Гнедин. Power System Вlockset. Перевод. 2001.- 483 c., (см. глава 4, c. 230 - 234).

Содержание работы

3.1. Снятие механической и расчет (рабочих) характеристик машины в двигательном режиме.

3.2. Снятие механической и расчет рабочих характеристик машины в генераторном режиме.

3.3. Снятие механических характеристик при различных напряжениях питания в цепи якоря.

3.4. Снятие механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря.

3.5.Снятие механических характеристик при различных потоках возбуждения.

3.6. Снятие регулировочных характеристик при изменении напряжения якоря.

Описание виртуальной лабораторной установки.

Виртуальная лабораторная установка (ВЛУ) представлена на рис.1. 2

 

ВЛУ включает источники постоянного напряжения (V₁ для питания якоря машины, V₂ для питания обмотки возбуждения из библиотеки Power System Blockset/Electrical Sources), блок Moment для задания момента нагру-зки (блок Constant из библиотеки Simulink/Sources), с машину постоянного тока (блок DC Machine из библиотеки Power System Blockset/Machines), блок для измерения переменных состояния машины Display и осциллограф Scope для визуального наблюдения процессов из библиотеки Simulink/Sinks.

Рис. 1. Модель для исследования машины постоянного тока

С независимым возбуждением

Цепь якоря и цепь возбуждения видны из графического представления (начертания) блока, на вход TL которогоподается момент нагрузки, выход m предназначен для измерения и наблюдения переменных состояния машины в следующей последовательности: угловая скорость (рад/с), ток якоря в (А), ток возбуждения (А), электромагнитный момент (Н*м). В полях настройки машины (рис.2) задаются:

· параметры обмотки якоря — Ra (Ом), La (Гн);

· параметры обмотки возбуждения — R_f (Ом), L_f (Гн);

· коэффициент

· суммарный момент инерции машины и нагрузки — J (кГ*м²). 3

 

Следует подчеркнуть, что параметры (L_f, J) важны при исследовании переходных процессов. В установившихся режимах указанные параметры на результаты исследований не влияют;

Рис. 2. Окно настройки параметров машины постоянного тока

 

· коэффициент вязкого трения — В_т (Нм-с);

· коэффициент сухого трения — (Нм);

· начальная скорость.

Все эти параметры рассчитываются по выражениям (5.15-5.18 из [1], гл. 5)

Таблица 1. Паспортные параметры машин постоянного тока

 

Окно настройки параметров моделирования показано на рис.3.

Рис. 3. Окно настройки - задания параметров моделирования

Порядок проведения лабораторной работы

5.1. Для заданного преподавателем типа машины (или выбранного самостоятельно студентом при работе на ВЛУ) рассчитать значения параметров МПТ и заполнить поля окна настройки (рис. 3).

5.2. Задать параметры моделирования (рис. 3).

5.3. При снятии характеристик по п. 3.1 очередности (порядка) выполнения работы в окне настройки блока Moment последовательно задаются значения момента (от 0 до 1,2 М_н с шагом - 0,2 М_н). Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется таблица 2, в которую следует вписать измеренные и рассчитанные значения параметров.

Таблица 2. Измеренные и рассчитанные значения параметров

Вычисления осуществляются по выражениям:

5.4. При снятии характеристик по п. 3.2 очередности выполнения работы в окне настройки блока Moment последовательно задаются значения момента от 0 до с шагом . Для каждого значения момента осуществля-ется моделирование, а результаты заносятся в таблицу 2 измеренных и рассчитанных значений параметров.. Коэффициент полезного действия в этом случае вычисляется по формуле

5.5. Снятие механических характеристик при различных напряжениях питания в цепи якоря по п. 3.3 содержания работы следует провести для двух значений напряжения на якоре и , где — первоначальное напряжение на якоре, при котором выполнялись п.п. 3.1, 3.2. При этом момент нагрузки следует изменять от до с шагом . Для каждого значения напряжения на якоре и момента проводится моделирова-ние и заполняется таблица 3.

Таблица 3.

5.6. Снятие механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря по п. 3.4 содержания работы следует провести для двух значений сопротивления якоря 2R_Я и 4R_Я, где R_Я первоначальное значение сопротивления. Изменение сопротивления якоря осуществляется в поле окна настройки параметров машины. При этом момент нагрузки следует изменять от до с шагом 0,2 М_н. Для каждого значения сопротивления якоря и момента проводится моделирование и заполняется таблица 3.

5.7. Снятие механических характеристик при различных потоках возбуждения по п. 3.5 содержания работы следует провести для двух значений потока 0,6 Ф_н и 0,8 Ф_н. Для этого в поле Field-armature mutual inductance необходимо установить значение L_af вначале 0,6, а затем 0,8 от первоначальной величины. 6

При этом момент нагрузки следует изменять от до с шагом . Для каждого значения потока и момента проводится моделирование и заполняется таблица 3.

5.8. Снятие регулировочных характеристик при изменении напряжения якоря по п. 3.6 содержания работы 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. Для каждого значения напряжения проводится моделирование и заполняется таблица 4.

Таблица 4.

6. В содержание отчета следует включить

6.1. Схему модели для проведения лабораторной работы.

6.2. Расчетные формулы параметров МПТ.

6.3. Расчетные формулы для мощностей Р₁, Р₂ и КПД.

6.4. Заполненные таблицы.

6.5. Графики рабочих характеристик машины в двигательном и ге­нераторном режимах.

6.6. Графики механической характеристики машины при различных напряжениях на якоре.

6.7. Графики механической характеристики машины при различных сопротивлениях якоря.

6.8. Графики механической характеристики машины при различных потоках.

6.9. Регулировочная характеристика двигателя.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: