Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Исследование статических и динамических характеристик ДПТ-НВ

Лабораторная работа №3 (Часть 1)

Цель: С помощью математической модели ДПТ-НВ снять его динамические и построить статические характеристики.

В данной работе исследуется пуск двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) включённого по схеме рис.1. Двигатель вращает механизм приведённый суммарный момент инерции которого равен J_å (считается, что момент инерции ротора двигателя входит в J_å). Вращению противодействует активный момент сопротивления Мс.

По условию задания в момент времени t₁=0 двигатель подключается к сети (ключ К замыкается) при этом момент сопротивления на валу двигателя Мс =0. В момент времени t₂ =2сек нагрузка на валу двигателя увеличивается до значения Мс=2Мн. В ходе исследования снимаются зависимости w=f(t), М=f(t), а также снимаются

данные для построения зависи

мости w=f(М).

Рис1.Схема включения двигателя постоянного тока

независимого возбуждения.

Рис. 2. Линеаризованная структурная схема модели ДПТ-НВ.

Задание

1. Соберите структурную схему ДПТ -НВ в программе Matlab/Simulink c параметрами соответствующими варианту задания (приложение2). Порядок расчёта параметров см. ниже в пояснениях. Выход 1 подключите к “Scope” через делитель на 10 для приведения w(t) и M(t) к одному масштабу. Выведите также I(t).

2. Получите графики переходных процессов w(t) и I(t) для чего осуществите прямой пуск двигателя в момент t=0с с Мс =0 при Uя= 220В. В момент времени t = 2c подайте Мс=2Мном. Снимите осциллограммы w(t) и I(t) в одних осях.

3. Используя полученные осциллограммы графически постройте динамическую механическую характеристику (аналогично кривой 2 на рис.4.24 в Приложении 1) при изменении момента скачком от М=0 до М=2Мном и начальном значении скорости соответствующем wо.

4. Снимите данные для построения следующих статических характеристик.

а) Две статических характеристики с параметрами п.1. Первая при Uя= Uя ном, а вторая при Uя= 0.5Uя ном (см. пояснения к порядку выполнения):

б) Три искусственные статические характеристики 1-я с добавочными сопротивлениями Rдоб=10 R_{S дв} ном, при Uя= Uя ном

2-я с Rдоб=10R_{S двном}, при Uя= 0.5Uя ном.

3-я с Uя= Uя ном, R_{S дв=}R_{S двном}, Ф = 0.8Фном.

Данные занесите в таблицу 1. Для каждой построенной характеристики рассчитайте жёсткость b и Т_я=L_я /R_я_S..Все пять характеристик отобразите в одних осях. при изменении момента до 2Мном. Порядок построения указан в п.3 приложения.

Таблица1

№		w при Mс=0	w при Mс=2Mн
	Uя1 и R_{S дв}.
	Uя2 и R_{S дв}.
	Uя1 и R_{S дв1}.
	Uя2 и R_{S дв2}.
	Ф = 0.8Фном.

5. По графику I(t) из п2.определите кратность пускового тока Kп=Iпуск/Iном.

6. Определите величину добавочного сопротивления Rдоб, которое позволяет снизить пусковой ток до величины kп заданного таблицей вариантов. Приведите график пускового тока.

7. Смоделируйте заданный тормозной режим ДПТ-НВ. Результатом моделирования должен быть установившийся участок динамической характеристики с произвольными координатами рабочей точки Мс и w соответствующими моделируемому тормозному режиму работы ДПТ-НВ. Координаты рабочей точки торможения отобразите на графиках п.4.

8. Обрыв цепи питания обмотки возбуждения (на рис.1 не показано) считается для ДПТ-НВ аварийным режимом. Получите соответствующий график w(t).

Пояснения к ПОРЯДОКУ ВЫПОЛНЕНИЯ

1. Чтобы составить структурную схему рис.2 используя таблицу вариантов рассчитайте необходимые параметры:

· Номинальный коэффициент ЭДС двигателя с=(U_ном - I_номR_я_{S дв ном})/w_ном,

· Номинальный момент двигателя М_ном=I_ном с

2. Если схема собрана правильно, то появятся два графика для скорости и момента аналогичные рис.3.а.

3. Каждая статическая характеристики п.4 строятся по двум точкам снятым с осциллограмм установившегося участка динамической характеристики при Мс=0 и Мс= 2Мном для каждой пары Uя и R_S_дв (Таблица1). Пример построения w=f(M) по двум точкам: (х.х) и (1), приведён на рис.3. Чтобы получить динамические характеристики с Rдоб необходимо Rдоб прибавить к Rя в числителе блока 1 (рис.2) и пересчитать Тя. Коэффициент с считается конструктивным ипоэтомув этом случаене пересчитывается.Пятая характеристика соответствующая Ф = 0.8Фном. строится при параметре схемы

с= 0.8 от номинального значения с.

а) б)

Рис.3. Динамические характеристики – а, статические, построенные по динамическим – б.

В отчёте по лабораторной работе должны быть представлены:

· Структурная схема

· Динамические характеристики п.2, (в одних осях).

· Статические характеристики п.4 (в одних осях)

· Полученные экспериментальные данные

· Выводы

4. Сохраните данные варианта и результаты работы поскольку они потребуются для

выполнения следующей лр.

Вопросы для защиты:

Объясните по пунктам, что делалось и что получено по ходу выполнения л/р.
Краткая характеристика двигателей ДПТ?
Устройство ДПТ-НВ средней и большой мощности?
Объясните как выводится уравнение статической электромеханической характеристик ДПТ?
Объясните, что именно моделирует каждый квадратик структурной схемы и почему?
Что такое противо-э.д.с., как работает и как моделируется?
Почему после пуска двигателя угловая скорость принимает конечное значение, а ток падает до нуля?
Какие динамические характеристики были получены?
Какие статические характеристики были получены и как?
Что такое скорость идеального холостого хода и как рассчитывается?
Дайте краткую характеристику тормозным режимам ДПТ-НВ.
Объясните что изменится в структурной схеме, чтобы в качестве выходной величины

получить Iя вместо М.

От какого источника питается моделируемый двигатель:

а) с возможностью рекуперации т.е. возврата энергии в сеть?

б) без рекуперации?

15. Как смоделировать работу двигателя от другого источника?

16. Как влияет масса механизма на качество переходного процесса?

17. Почему обрыв цепи питания обмотки возбуждения считается для ДПТ-НВ аварийным режимом?

Приложение 1.

Влияние постоянной якоря на переходные процессы при ударном приложение нагрузки для двигателя работающего на естественной характеристике.

Общий характер переходного процесса при ударном приложении нагрузки определяется отношением постоянных времени т и для т = 1 (m=Tm/Тэ где Tm=J_S/b - электромеханическая постоянная времени) иллюстрируется зависимостями w, М =f(t), приведенными на рис. 4.24 а. Физические особенности процесса удобно проследить, сопоставляя естественную характеристику 1 с построенной с помощью графиков на рис. 4.24,6 динамической механической характеристикой для рассматриваемого процесса 2 (рис 4. 24 а) При возрастании скачком момента нагрузки происходит процесс снижения скорости, вызывающий в свою очередь рост тока и момента двигателя. Однако вследствие наличия индуктивности рассеяния нарастание момента двигателя идет медленнее, а скорость снижается в большей степени, чем это определяется статической характеристикой 1. Поэтому при возрастании момента до М = Мс скорость w < wс, что влечет за собой дальнейший рост момента до Ммах. Колебания затухают, и после двух-трех их периодов достигается установившийся режим М =Мс, w =wс.

Максимальное динамическое падение скорости Dwмах при этом превышает статическое падение Dwс в тем большей степени, чем больше жесткость статической характеристики и чем больше Тэ. Таким образом, отклонения скорости от требуемого значения из-за электромагнитной инерции существенно увеличиваются, что для механизмов с ударной нагрузкой в ряде случаев по условиям технологии является неблагоприятным. Заметим, что вывод о влиянии электромагнитной инерции уже был получен при частотном анализе динамической жесткости механических характеристик электропривода. Увеличение модуля динамической жесткости в широком диапазоне частот влечет за собой уменьшение динамического перепада скорости при ударном приложении нагрузки.

Рис: 4.24; Переходный процесс приложения нагрузки

Приложение 2

Таблица вариантов для л-р Эмс3-3

(Данные двигателя и момента инерции). Исправлено 26/13/06.

№	U_ном _(В)	P_ном _(кВт)	I_ном _(А)	w_ном _(рад_/_с)	Kп=Iп/Iном	R _я_S_дв_ном _(Ом)	Тя (сек)	J_S _(КГ· _М²₎	Тип торможения
						0.045	0.06	4.3	Динамический
					2.2	0.045	0.055	4.3	Противовключ.
					2.1	0.040	0.055	4.2	Рекуперативный
					2.3	0.05	0.06	4.1	Динамический
					2.4	0.044	0.051	4.0	Противовключ.
					2.5	0.044	0.052	4.1	Рекуперативный
					2.0	0.043	0.053	4.2	Динамический
		31.2			1.9	0.042	0.054	4.3	Противовключ.
						0.041	0.055	4.4	Рекуперативный
		31.5			2.1	0.042	0.05	4.5	Динамический
					2.2	0.043	0.056	4.6	Противовключ.
		32.1			2.3	0.044	0.057	4.7	Рекуперативный
					2.4	0.045	0.058	4.8	Динамический
					2.5	0.046	0.059	3.9	Противовключ.
					1.9	0.047	0.06	4.0	Рекуперативный
		27.8			2.0	0.048	0.059	4.1	Динамический
					2.1	0.049	0.058	5.0	Противовключ.
					2.2	0.05	0.057	3.9	Рекуперативный
					2.3	0.049	0.056	3.8	Динамический
					2.4	0.048	0.055	4.7	Противовключ.
		29.4			2.5	0.047	0.054	4.6	Рекуперативный
		29.2			1.9	0.044	0.053	4.5	Динамический
					2.0	0.046	0.052	4.4	Противовключ.
					2.1	0.045	0.054	4.3	Рекуперативный
		28.8			2.2	0.044	0.055	4.2	Динамический
		28.8			2.3	0.043	0.056	4.5	Противовключ.
		28.4			2.4	0.042	0.057	4.3	Рекуперативный
		34.1			2.5	0.041	0.058	4.4	Динамический
					2.4	0.043	0.059	4.7	Противовключ.
		33.7			2.3	0.044	0.06	4.8	Рекуперативный
		33.4			2.2	0.045	0.056	3.9	Динамический
		33.2			2.1	0.046	0.054	4.2	Противовключ.
					2.0	0.047	0.053	4.4	Рекуперативный
					2.1	0.048	0.059	4.3	Динамический
		33.6			2.2	0.049	0.06	4.7	Противовключ.
		32.1			1.8	0.049	0.06	3.8	Рекуперативный
					2.0	0.049	0.055	4.0	Динамический
					2.1	0.049	0.056	4.7	Противовключ.
					2.2	0.049	0.057	4.1	Рекуперативный
					2.3	0.049	0.058	4.2	Динамический
					2.4	0.046	0.059	3.9	Противовключ.
					2.2	0.047	0.06	4.5	Рекуперативный
					2.3	0.049	0.061	4.7	Динамический
					2.2	0.048	0.057	4.8	Противовключ.
					2.3	0.05	0.058	4.9	Рекуперативный
					2.2	0.051	0.059	4.6	Динамический