3.3 Программа выполнения работы

 

        3.3.1 Применяя блоки и элементы программного обеспечения Matlab Simulink, набрать модель регулируемого электропривода с импульсным управлением на основе асинхронного двигателя с фазным ротором  ( рисунок 3.2). Установить параметры блоков и элементов модели в соответствии с вариантом задания.

        3.3.2  Снять механические характеристики  ω= f(М) при заданной тактовой частоте задающего генератора  для двух значений ε =1 и ε =0, установив соответствующие параметры в блоке генератора.

         3.3.3  Снять механические характеристики  ω= f(М)  для значений ε = 0,5 и ε =0,75.

         3.3.4 Построить характеристики на одном графике, оценить регулировочные возможности схемы, сделать выводы.

 

3.4 Порядок выполнения работы

 

          3.4.1 В набранной схеме модели установить параметры источника питания, электродвигателя, начальный момент на валу двигателя равный нулю, тактовую частоту задающего генератора. Параметры электродвигателя из таблицы 2 (Приложение А). 

          3.4.2 В меню Simulation установить параметры процесса моделирования (шаг и метод интегрирования, время окончания процесса моделирования).

          3.4.3 Произвести настройку осциллографов (Y_max- максимальное  ожидаемое значение момента при пуске и максимальное значение угловой скорости). Установить ожидаемое время развертки.

          3.4.4 В блоке constant (задается требуемое значение момента нагрузки) установить значение равное нулю. 

         3.4.5 По завершении всех настроек произвести пуск модели и после наступления установившегося режима (окончание переходного процесса наблюдаем по осциллографу, контролирующему процесс изменения скорсти) записать показания установившейся угловой скорости и момента.

          3.4.6 Не останавливая работу модели произвести наброс нагрузки, изменив значение constant,  исходя из параметров электродвигателя. Дождавшись установившегося режима, записать показания приборов. Получить пять - семь точек в пределах от М=0 до М=1.8М_Н .

 

                3.5 Задание для домашней подготовки

          

          3.5.1 Изучить особенности работы схемы импульсного регулирования угловой скорости асинхронного двигателя с фазным ротором, ее области применения и возможности /1/.

          3.5.2 Исходя из заданных параметров электродвигателя, рассчитать значения номинального и максимального моментов.

                3.6 Содержание отчета

 

         3.6.1 Цель и программа работы

         3.6.2 Расчеты необходимых параметров.

         3.6.3 Схемы моделей для получения характеристик.

         3.6.4 Таблицы с данными  проведенных экспериментов, графики.

         3.6.5 Анализ полученных результатов, выводы. 

                

         4 Лабораторная работа №4 Механические характеристики асинхронного электродвигателя при частотном управлении

         

         4.1 Цель работы

 

         Изучить принцип частотного управления асинхронным электродвигателем на основе  инвертора с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Получить механические характеристики электродвигателя при заданном законе частотного управления на модели электропривода. 

 

         4.2 Основные положения к выполнению работы 

         Структура частотно-управляемого электропривода с ШИМ представлена на рисунке 4.1,  где:

 

                                      Рисунок 4.1

 

   В – неуправляемый мостовой выпрямитель,  С – конденсатор;

   И  - инвертор напряжения; СУ- система управления; АД- асинхронный электродвигатель, E_П – напряжение на входе инвертора.

         В инверторе напряжения реализуется заданный закон частотного управления. Для идеализированного электродвигателя, в котором можно пренебречь активным сопротивлением статора, основной закон изменения напряжения при частотном регулировании выражается формулой / 1/

                                          ,                                     (4.1)

где  М_С1  и М_С2  – моменты статической нагрузки, соответствующие работе              двигателя при частотах f₁ и f₂;

U₁₁ U₁₂- напряжение на двигателе при тех же частотах.

         При постоянстве момента статической нагрузки напряжение источника питания должно изменяться пропорционально его частоте.

В этом случае для идеализированного двигателя сохраняется перегрузочная способность (М_к=const) и закон изменения напряжения примет вид:

                                                   U₁/ f₁ = const.                                         (4.2)

         При постоянстве мощности на валу двигателя в процессе регулирования скорости закон изменения напряжения

                                                   U₁/ = const..                                      (4.3)

         При вентиляторной нагрузке напряжение на статоре должно измениться по закону

                                                    U₁/f₁²=  const.                                                (4.4)

Механические характеристики для этих трех случаев представлены на рисунке 4.2.

 

 

                                              Рисунок 4.2

 

           Модуляция выходного напряжения инвертора с ШИМ осуществляется по синусоидальному закону

                                                 U_н,f = E_П  sin_st,                                            (4.5)

        

где  - коэффициент глубины модуляции; _s – круговая частота модуляции.               

         Напряжение источника питания инвертора напряжения с ШИМ

                                        ,                                                       (4.6)

где  U_L- номинальное значение линейного напряжения на статоре двигателя.

         По формулам 4.5,4.6 при заданном законе частотного управления и выходной частоте, определяется коэффициент глубины модуляции  (индекс модуляции), необходимый при настройке модели.