По результатам моделирования (ток нагрузки ir2 и напряжение нагрузки ur2) рассчитайте в окне команд MatLab:

мощность нагрузки PR2= IR2 * UR2,

мощность источника PЕ= IR2 * Е,

коэффициент полезного действия цепи kpd= PR2/ PЕ.

Постройте графики зависимостей напряжения нагрузки UR2, мощности нагрузки PR2 и kpd от тока источника I=IR2 и убедитесь в том, что максимум мощности нагрузки соответствует режиму согласованной нагрузки, когда сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника.

Работа 2мL. Исследование двигателей постоянного тока с независимым возбуждением

Цель работы

Исследование механических, пусковых и рабочих характеристик двигателей постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением.

Методические указания

Изучите рекомендации по разработке и исследованию математических моделей электрических цепей и машин в среде Matlab/Simulink (см. Приложение).

Содержание работы

Исследование режима пуска ДПТ со ступенчатым регулированием сопротивления в цепи якоря.

Исследование механических и рабочих характеристик ДПТ:

• при номинальных значениях напряжения в цепях якоря и возбуждения;

• при пониженных значениях напряжения в цепи якоря;

• при пониженных значениях напряжения в цепи возбуждения;

• при введении в цепь якоря дополнительных сопротивлений.

Описание модели

Откройте окно MatLab, нажмите File/Open, откройте папку work/2ML, найдите и откройте файл psb_2ml.

Модель ДПТ с устройством ограничения пускового тока (рис. 2.1) содержит следующие блоки из библиотек Simulink и SimPowerSystem:

• блок DC Machine с обмоткой якоря +А, -А , обмоткой возбуждения +F, -F, входом T_L ввода момента сопротивления движению и выходом т вывода результатов моделирования из SimPowerSystem/Machine;

• источник постоянного напряжения DC Voltage Sourse (E) для питания обмотки якоря ДПТ из SimPowerSystem/Electrical Sources;

• источник постоянного напряжения DC Voltage Sourse (Ef) для питания обмотки возбуждения ДПТ из SimPowerSystem/Electrical Sources;

• заземлители Ground (input) и Ground (output) из Simulink /SimPowerSystems / Connectors;

• блок Constant генерации постоянного сигнала из Simulink/Sourses;

• блок Demux для разделения результатов моделирования машин из SimPowerSystem/ Mashines;

• блок Scope для наблюдения мгновенных значений тока якоря Ia, угловой скорости двигателя w и электромагнитного момента Te из Simulink/Sinks;

• блоки для регистрации установившихся значений тока якоря Ia, угловой скорости двигателя w, тока возбуждения If и электромагнитного момента Te из Simulink/Sinks/ Display;

• блок графопостроителя XY- Graph функции w(Ia)-пусковой характеристики.

Рис.2.1. Схема модели ДПТ с устройством ограничения пускового тока

Устройство ограничения пускового тока Motor Starter (рис.2.2) представлено подсистемой, содержащей:

резисторы R1, R2, R3 из Simulink /SimPowerSystems / Elements/Series RLC Branch; три ключа Breaker1, Breaker2, Breaker3 из Simulink/SimPowerSystems/Elements и три блока управления ключами Step1 – Step3 из Simulink/Sources.

Рис.2.2. Схема модели устройства ограничения пускового тока Motor Starter

Подготовка модели к выполнению исследований

Объект исследования –двигатель постоянного тока с независимым возбуждением серии 2ПН.

Номинальные параметры исследуемых ДПТ по данным каталога приведены в табл. 2.1:

• P_n, номинальная мощность (Вт);

• U_n, номинальное напряжение обмотки якоря (В);

• n_n, номинальная скорость вращения якоря (об/мин),

• η_n, номинальный кпд;

• П_мех , общие механические потери машины.

Параметры модели DC Motor в MatLab включают:

• Rя ,Ra - активное сопротивление цепи якоря;

• Lя , La - индуктивность цепи якоря;

• R_В , Rf - активное сопротивление цепи возбуждения;

• Lf - индуктивность цепи возбуждения;

• Laf - взаимная индуктивность между цепью якоря и цепью возбуждения двигателя;

• J - момент инерции двигателя ;

• Bm - коэффициент вязкого трения;

• Tf – момент сопротивления трению.

Параметры модели DC Motor рассчитаны [3], [7] по данным каталога ДПТ и помещены в табл.2.1.

Откройте таблицу параметров DC Motor на модели и установите параметры Вашего ДПТ в соответствии с заданным вариантом.

Таблица 2.1. Параметры модели DC Motor

Вариант	1	2	3	4	5	6	7
Двигатель	2ПН-100М	2ПН-112М	2ПН-112М	2ПН-160М	2ПН-160М	2ПН-180М	2ПН-180М
		Каталожные данные двигателей
Pn, кВт	2.00	3.60	7	10.50	13	15	26
Un, В	220	220	220	220	220	220	220
nn, об/мин	3000	3000	3000	3000	2120	1500	3000
, %	79	79	83	84	85.5	85.5	89.5
Rя, Ом	0.805	0.42	0.226	0.906	0.081	0.084	0.022
Rв, Ом	73	33.6	111	111	61.5	55.5	55.5
Iян, А	11.51	20.71	38.34	56.82	69.11	79.74	132.05
Iв, А	3.01	6.55	1.98	1.98	3.58	3.96	3.96
Lя, Гн	0.026	0.0048	0.0046	0.0028	0.0022	0.0027	0.00068
J, кг m^2	0.011	0.017	0.037	0.037	0.083	0.2	0.2
Параметры модели
Ra, Ом	0.805	0.42	0.226	0.906	0.081	0.084	0.022
La, Гн	0.026	0.0048	0.0046	0.0028	0.0022	0.0027	0.00068
Rf, Ом	73	33,6	111	111	61,5	55,5	55,5
Lf, Гн	11.79	1.92	11.30	1.72	8.35	8.92	8.58
Laf, Гн	0.18	0.08	0.29	0.30	0.24	0.30	0.16
J, кг m2	0.011	0.017	0.037	0.037	0.083	0.2	0.2
Bm, Н.м.с	1.01E-07	1.83E-07	3.55E-07	5.32E-07	1.32E-06	3.04E-06	1,32E-06
Tf, Нм	3,18E-05	5,73E-05	1,11E-04	1,67E-04	2,93E-04	4,78E-04	4.14E-04
н, рад/с	314	314	314	314	222	157	314
Ten, Нм	6.37	11.46	22.29	33.44	58.59	95.54	82.80
TLn, Нм	5.03	9.06	18.50	28.09	50.09	81.69	74.11
Rд, Ом	8.75	4.89	2.64	1.03	1.51	1.30	0.81