 |
Двигателя постоянного тока независимого возбуждения
|
|
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1_ПЭ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НА МАКРОУРОВНЕ
ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ
1. Составить математическую модель прямого пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения на макроуровне.
2. Выполнить моделирование в основной библиотеке MATLAB/SIMULINK динамики прямого пуска электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения предварительно определив по справочным данным своего варианта следующие параметры двигателя: номинальный ток Iн, номинальную угловую скорость wн, номинальный момент Мн, пусковой момент Мк.з, пусковой ток Iк.з. (в начале пуска скорость ротора w равна нулю, поэтому пусковой ток и пусковой момент максимальны), угловую скорость идеального холостого хода wo, жесткость механической характеристики b, суммарный момент инерции ротора и механической части электропривода J.
3. Повторить п.п. 2, составив на основе математической модели программу на языке высокого уровня или текстовом языке MATLAB, выбрав метод численного интегрирования в соответствии с номером варианта:
1) метод Эйлера (1-го порядка);
2) исправленный метод Эйлера (2-го порядка);
3) модифицированный метод Эйлера (2-го порядка);
4) метод Рунге-Кутта (4-го порядка);
5) метод прогноза и коррекции 2-го порядка;
6) исправленный метод Эйлера (2-го порядка);
7) модифицированный метод Эйлера (2-го порядка);
8) метод Рунге-Кутта (4-го порядка);
4. Показать адекватность математической модели и правильность реализации численного метода.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Использовать справочные данные двигателя постоянного тока независимого возбуждения серии 2П (Справочник по электрическим машинам, под ред. И.П. Копылова, читальный зал). Мощность двигателя, округленная до целого числа, равна номеру варианта.
|
|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Моделирование прямого пуска электропривода с двигателем независимого возбуждения на холостом ходу (Мс =0), а затем ступенчато нагружать двигатель моментом сопротивления, Мн, 2Мн, 3Мн. Увеличение момента выполнять после выхода двигателя на очередной установившийся режим. Построить динамические характеристики w(t), I(t), w=f(I). Построить статическую характеристику w=f(I) на одной координатной плоскости с динамической.
Математическая модель динамических процессов в электроприводе с двигателем независимого возбуждения в Форме Коши:
где U-напряжение питания; I – ток якоря; с – постоянная машины; r – суммарное сопротивление якорной цепи двигателя; Ф – магнитный поток; L - индуктивность рассеяния обмотки якоря; w - угловая скорость ротора и механизма; М = c×Ф×I - электромагнитный момент; Мс – момент сопротивления на валу (момент нагрузки электропривода); J – суммарный момент инерции ротора и механизма.
Так как при моделировании магнитный поток Ф принимается постоянным, можно ввести промежуточную константу
С=с×Ф.
Уравнение статической электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения:
.
Используя это уравнение, можно определить скорость идеального холостого хода, пусковой ток и момент двигателя.
Характер движения электропривода в переходных режимах определяется соотношением между электромеханической и электромагнитной постоянными времени электропривода:
.
Электромеханическая постоянная времени: Тм=J/b.
Электромагнитная постоянная времени: Тэ = L/r.
Жесткость механической характеристики b определяет изменение скорости электропривода при изменении нагрузки:
.
Для двигателя независимого возбуждения с линейной механической характеристикой жесткость можно определить как
|
|
|
.
Следует вычислить для своего варианта момент инерции J таким образом, чтобы соотношение между электромеханической и электромагнитной постоянными времени равнялось шести (m=6). В этом случае электропривод выходит на установившийся режим без колебаний (процесс пуска и разгона апериодический).
При моделировании конечное время расчета выбрать (4-5)Тм, а шаг интегрирования 
.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет должен содержать математическую модель, моделируемые электрические схемы, требуемые теоретические расчеты, блок-диаграмму модели в MATLAB, программный код, анализ адекватности модели, результаты моделирования по каждому пункту, сравнение результатов, необходимые выводы.
|
|
|
