7.2 Выполнение лабораторной работы в программе Matlab
7.2.1 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.
2) SimPowerSystems, со следующими разделами:
а) Electrical Source;
б) Machine;
в) Measurement;
г) Extra Library.
Блоки разделов соединены по схеме, представленной на рисунке 7.17.
7.2.2 Порядок выполнения работы
Выбрать асинхронный двигатель из таблицы Е.2 приложения E, согласно варианту, данные о двигателе занести в лабораторный журнал.
Определить параметры асинхронного двигателя перед выполнением лабораторной работы на имитационной модели в пакете Simulink.
Расчет параметров схемы замещения асинхронной машины осуществляется по паспортным данным, представленные в таблицах приложения А.
1) Номинальное скольжение
,
где
-синхронная
скорость (скорость вращения магнитного
поля),
-номинальная
скорость вращения двигателя.
2) Критическое скольжение
,
где
- отношение момента короткого замыкания
к номинальному моменту.
3) Конструктивный коэффициент
.
Первоначально конструктивный коэффициент задается в диапазоне с1=1.02-1.05 для предварительного расчета параметров схемы замещения. После расчета индуктивностей, входящих в уравнение 3 необходимо сравнить полученное значение с первоначально выбранным и уточнить расчет. Обычно за две, три итерации удается достичь совпадение принятого и рассчитанного конструктивного коэффициента.
4) Коэффициент вязкого трения
.
В
уравнении 4 механические потери
определяются следующим образом. Задается
изменение
в диапазоне от 0.01 до 0.1 от мощности
номинальной и для выбранного двигателя
строится зависимость I1
от
по
формуле
Истинное значение определяется графически при I1=IH.
5) Сопротивление статора
.
6) Сопротивление ротора
,
где
-отношение
тока короткого замыкания к номинальному
току .
7) Индуктивность статора и ротора
.
8) Индуктивность рассеяния статора и ротора
.
9) Взаимоиндукция
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 Asynchronous Machine pu Units и перенести в поле модели (рисунок 7.15)
Рисунок 7.15 - Элемент DC Machine
Пример задания параметров представлен на рисунке 7.16.
Рисунок 7.16 - Пример задания параметров
В полях окна настройки параметров асинхронной машины последовательно задаются:
тип ротора (Rotor Type), в выпадающем меню задать короткозамкнутый ротор (Squirrel-cage);
система отсчета при анализе (Reference frame) следует задать Stationary;
мощность (Pn), номинальное действующее линейное напряжение (Vn) и частота (fn);
параметры схемы замещения статора (Rs, Lls);
параметры схемы замещения ротора (Rr’, Llr’);
параметры ветви намагничивания (Lm);
момент инерции (J), коэффициент вязкого трения (F), число пар полюсов (p);
начальные условия для моделирования (скольжения, положение ротора, токи статора и их начальные фазы).
Снять
механическую характеристику
для этого:
Собрать схему представленную на рисунке 7.17.
Рисунок 7.17 - Схема эксперимента
Установить:
- в свойствах источников переменного напряжения Ua, Ub, Uc (смотри рисунок 6.17) напряжения и частоты должны соответствовать параметрам асинхронной машины;
- частоту, соответствующую частоте источника питания, в окне настройки параметров блока измерения активной и реактивной мощности (P1,Q1);
- момент равным нулю в блоке Мс (смотри рисунок 7.17).
- 100 в окне stop time (смотри рисунок 7.18).
Рисунок 7.18 - 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:
– угловую скорость вращения ротора (рад/с);
Ia – действующее значение тока статора (А);
M – момент на валу двигателя (Нм);
P1, Q1 – активную и реактивную мощность потребляемая из сети (Вт, ВА).
Изменяя
момент нагрузки от нуля до
с шагом равным
,
измерить момент двигателя
,
частоту вращения
,
ток статора
,
активную мощность потребляемую из сети
и напряжение на статоре
,
показания приборов занести в таблице
7.1.
Таблица 7.1 - Результаты эксперимента
№ п.п. |
Измерено |
Вычислено |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нм |
об/мин |
рад/с |
А |
кВт |
В |
кВт |
кВа |
- |
% |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.2.3 Обработка результатов измерения
По результатам измерения вычислить, мощность на валу двигателя:
;
скольжение:
,
где
об/мин
– синхронная частота вращения;
коэффициент полезного действия:
;
коэффициент мощности:
.
Построить механическую характеристику асинхронного двигателя .
В
одних осях координат построить рабочие
характеристики асинхронного двигателя:
,
,
,
,
и
.
7.3 Выполнение лабораторной работы на стенде ЭВ-4
7.3.1 Описание лабораторной установки
Работа проводится на стенде ЭВ-4 (панель асинхронный двигатель). В работе используются амперметр (7.5 А), вольтметр (250 В) и трехфазный ваттметр, встроенные в схему измерения. Объект исследования – асинхронный короткозамкнутый двигатель. Паспортные данные двигателя указаны на стенде.
7.3.2 Порядок выполнения работы
По
паспортным данным двигателя рассчитать
номинальный момент двигателя
,
потребляемую из сети активную мощность
,
номинальную полную мощность
и номинальное скольжение двигателя
.
Ознакомиться с лабораторной установкой и собрать схему для исследования АД (рисунок 7.19). Амперметр включить на предел измерения 7.5 А.
После проверки схемы преподавателем, кнопкой "Сеть" подать напряжение на измерительные приборы. Кнопку "Агрегат 1 – Агрегат 2" перевести в положение "Агрегат 1", при этом прибор "Момент, нм" должен показывать нулевое значение (в противном случае ручкой "Балансировка момента" стрелку прибора нужно установить на ноль).
Кнопкой "Включение к сети синхронной и асинхронной машины" пустить двигатель, наблюдая при этом за показаниями амперметра. Если ток значительно превышает номинальное значение или равен нулю, необходимо отключить двигатель от сети и проверить схему на обрыв фазы.
5.
Снять механическую характеристику
изменяя момент нагрузки от нуля до
,
измерить момент двигателя
,
частоту вращения
,
ток статора
,
активную мощность потребляемую из сети
и напряжение на статоре
,
показания приборов занести в таблицу
7.2.
Таблица 7.2 – Экспериментальные данные
№ п.п. |
Измерено |
Вычислено |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нм |
об/мин |
А |
кВт |
В |
кВт |
кВа |
- |
% |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
