6.2 Выполнение лабораторной работы в программе Matlab

6.2.1 Описание лабораторной установки

Работа проводится в среде визуального моделирования MATLAB по вариантам. В данной лабораторной работе используются библиотеки:

1) Simulink, со следующими разделами:

а) Sinks;

б) Source;

в) Signal Routing.

2) SimPowerSystems, со следующими разделами:

а) Electrical Source;

б) Machine;

в) Measurement.

Блоки разделов соединены по схеме, представленной на рисунке 6.17.

6.2.2 Порядок выполнения работы

Выбрать двигатель постоянного тока из таблицы приложения Д, согласно варианту, данные о двигателе занести в лабораторный журнал.

Рассчитать параметры двигателя постоянного перед выполнением лабораторной работы для имитационной модели в пакете Simulink.

Параметры машины, вводимые в окно настройки, определяются из паспортных данных, указанных в таблице приложения Д. В каталогах на электрические машины постоянного тока приводятся следующие данные:

- мощность [кВт];

- напряжение питания якоря [В];

- напряжение питания возбуждения [В];

- скорость вращения якоря [об/мин];

- КПД [%];

- сопротивление обмотки якоря [Ом];

- сопротивление обмотки возбуждения [Ом];

- индуктивность обмотки якоря [Гн].

Кроме перечисленных параметров необходимо определить взаимную индуктивность между обмотками возбуждения и якоря.

Для машины с независимым возбуждением ее величина определяется последовательным расчетом, используя следующие выражения:

, , , .

Индуктивность обмотки возбуждения при исследовании установившихся процессов может быть принята близкой к нулю. При исследовании переходных процессов значение L_В для машин обычного исполнения выбирается из неравенства

Момент инерции для двигателей обычного исполнения определяется из неравенства

.

Момент сухого трения и коэффициент вязкого трения определяются из следующих соображений. Общие механические потери для машин обычного исполнения составляют П_мех=(0.5-2%)Р_Н. Кроме того эти потери равны П_мех= . Если считать, что потери на трение и вентиляционные потери приблизительно равны, то

Задать рассчитанные параметры в модель двигателя, для этого:

Запустить программу Matlab приложение Simulink. Создать новую модель.

Открыть библиотеку SimPowerSystems и раскрыть раздел Machines.

В раскрывшемся списке выбрать элемент DC Machine и перенести в поле модели (рисунок 6.5)

Рисунок 6.5 - Элемент DC Machine

Раскрыть свойства элемента двойным нажатием лк на объекте и задать рассчитанные параметры. Пример задания параметров представлен на рисунке 6.6.

В полях настройки задаются:

• параметры обмотки якоря - (Ом) , Гн);

• параметры обмотки возбуждения - (Ом), (Гн);

• взаимная индуктивность между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря (Гн);

• суммарный момент инерции машины и нагрузки- J (кг );

• коэффициент вязкого трения- Bm (Нмс);

• коэффициент сухого трения- Tf (Нм);

• начальная скорость (рад/c).

Рисунок 6.6 - Пример задания параметров машины

Снять регулировочную характеристику для ненагруженного двигателя (M=0), для этого:

Собрать схему представленную на рисунке 6.7.

Установить:

- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя;

- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения;

- момент равным нулю в блоке Мс (рисунок 6.7);

- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной;

- 100 в окне stop time (смотри рисунок 6.8).

Рисунок 6.7 - Схема эксперимента

Рисунок 6.8 - Окно задания stop time

Выполнить расчет, для этого:

Запустить расчет и дождаться установившегося режима.

Расчет выполняется продолжительное время. Результаты расчета выводятся на объектах Display, которые отображают следующую информацию:

w – угловая скорость вращения якоря (рад/с);

Ia – ток якоря (А);

If – ток возбуждения (В);

M – момент на валу двигателя (Нм);

Ua – напряжение на якоре (В);

Uf – напряжение обмотки возбуждения (В).

Изменяя напряжения источника постоянного напряжения Dca от значения установленного ранее до 0,1Uн с шагом 0,1Uн записать показания скорости и напряжения в таблицу 6.1. При каждом шаге изменения напряжения дождаться установившегося режима.

Таблица 6.1 - Регулировочная характеристика n (U) для ненагруженного двигателя (I_В = I_ВН ; М= 0)

U, B
n, об/мин
, рад/с

При снятии характеристики необходимо поддерживать ток возбуждения Iв равный номинальному току возбуждении Iвн.

Снять регулировочную характеристики при ослаблении поля, для этого:

Установить:

- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя.

- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения.

- момент равным нулю в блоке Мс (рисунок 6.7).

- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной

- 100 в окне stop time (рисунок 6.8).

Выполнить расчет, для этого:

Запустить расчет и дождаться установившегося режима.

Изменяя напряжения источника постоянного напряжения DСf от значения установленного ранее до 0,5Uн с шагом 0,05Uн записать показания скорости и тока возбуждения If в таблицу 6.2. При каждом шаге изменения напряжения дождаться установившегося режима.

Таблица 6.2 - Регулировочная характеристика для ненагруженного двигателя

Iв, А
n, об/мин
, рад/с

Снять регулировочную характеристику для нагруженного двигателя (M=Мн), для этого:

Установить:

- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя.

- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения.

- номинальный момент в блоке Мс (рисунок 6.7).

- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной

- 100 в окне stop time (рисунок 6.8).

Выполнить расчет, для этого:

Запустить расчет и дождаться установившегося режима.

Изменяя напряжения источника постоянного напряжения DСa от значения установленного ранее до 0,1Uн с шагом 0,1Uн записать показания скорости и напряжения в таблицу 6.3. При каждом шаге изменения напряжения дождаться установившегося режима.

Таблица 6.3 - Регулировочная характеристика n (U) для ненагруженного двигателя (I_В = I_ВН ; М= Мн)

U, B
n, об/мин
, рад/с

При снятии характеристики необходимо поддерживать ток возбуждения Iв равный номинальному току возбуждении Iвн.

Снять естественную механическую характеристику n (М), для этого:

Установить:

- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя;

- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения;

- момент равным нулю в блоке Мс (рисунок 6.7);

- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной;

- 100 в окне stop time (рисунок 6.8).

Выполнить расчет, для этого:

Запустить расчет и дождаться установившегося режима.

Изменяя момент на валу двигателя изменяя параметр блока Мс от значения установленного ранее до Мн с шагом 0,1Мн записать показания скорости, момента и тока якоря в таблицу 6.4. При каждом шаге изменения момента дождаться установившегося режима.

Таблица 6.4 - Естественная механическая характеристики n (М)

№	измерено			вычислено
	М, Нм	n, об/мин	I, A	, рад/с	Р1, Вт	Р2, Вт	, %
1
2
3
4
…
10