1.3 Содержание отчета
1.3.1 Цель и программа работы
1.3.2 Расчеты необходимых параметров.
1.3.3 Схема модели.
1.3.4 Результаты измерений, осциллограммы
1.3.5 Анализ полученных результатов, выводы.
2 Лабораторная работа. Применение метода структурного моделирования при исследовании работы электродвигателя постоянного тока
Цель работы: с помощью программного обеспечения Matlab на базе математического описания электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением набрать модель электродвигателя и исследовать его работу.
2.1 Основные положения к выполнению работы
На рисунке 2.1 схематически показан двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Уравнения, которыми описываются электромагнитные и электромеханические процессы в этом двигателе при постоянном магнитном потоке имеют вид / 2 /
,
,
(2.1)
e = cω,
M = c i,
Мс = сIc,
где e, i, rz ,Lz –соответственно э.д.с. , ток, сопротивление и индуктивность якоря двигателя; М – вращающий момент развиваемый двигателем; Мс – момент сопротивления на валу; с= кф - коэффициент определяющий магнитный поток двигателя (обмотка возбуждения ОВ).
i
ОВ
iB
u uB
Рисунок 2.1- Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением
Учитывая, что Тя = Lя / rz -электромагнитная постоянная времени якоря двигателя, а Тм= Jrz / с2- электромеханическая постоянная времени двигателя запишем уравнения (2.1) в операторной форме (d / dt = s).
U – cω = rя (Тz s +1) i, (2.2)
i – Ic
=
sω
или
i
=
,
(2.3)
ω
=
.
Уравнениям (2.3) соответствует структурная схема модели, представленная на рисунке 2.2, которая состоит из двух последовательно включенных типовых звеньев - апериодического 1/Тzs+1 и интегрирующего 1/Тм s.
Модель имеет два
входа управления
-управление
по цепи якоря и вход Ic-
возмущение по моменту нагрузки.
Управление по цепи якоря подается несколько раньше для того, чтобы к моменту подачи возмущающего воздействия скорость уже установилась. Все время моделирования принимается равным 10с.
Параметры электродвигателя: rя, Lя, J берутся из Приложения А по заданию преподавателя. Коэффициент двигателя с рассчитывается из уравнения электромеханической характеристики [2].
;
.
(2.4)
2.2 Программа работы
2.2.1 По заданному преподавателем варианту (Приложение А) выписать необходимые параметры электродвигателя и рассчитать требуемые для моделирования значения ( с , Тя , Тм , см. п.2.2).
2.2.2 Применяя блоки и элементы программного обеспечения Matlab Simulink, набрать модель (см. рисунок 2.2). Установить параметры блоков и элементов модели в соответствии с вариантом задания. Произвести настройку параметров моделирования и регистрирующих приборов.
2.2.3 Произвести пуск модели и зарисовать полученные осциллограммы процесса набора скорости и изменения момента на валу двигателя в процессе пуска и наброса нагрузки. (Момент нагрузки задается в блоке Step 1)
2.2.4 Постепенно увеличивая момент (от 0 до 1) и фиксируя величину установившейся скорости для каждого момента нагрузки, получить зависимость ω = f (I), называемую электромеханической характеристикой.
2.2.5 Набрать схему (см. рисунок 2.3) на основе виртуальной электрической машины постоянного тока, имеющейся в библиотеке блоков Simulink (Machines). Установить номинальные параметры электрической машины и повторить проведенные ранее эксперименты.
2.2.6 Уменьшить напряжение на якоре электрической машины на 50%. Запустить модель и зафиксировать изменение скорости от номинальной.
2.2.7 Ослабить поток возбуждения машины уменьшив напряжение возбуждения на 30%, при номинальном напряжении якоря. Зафиксировать изменение скорости от номинальной.
2.2.8 По полученным результатам сделать выводы.