Исследование режима пуска дпт с регулированием сопротивления в цепи якоря

Рассчитайте номинальный ток двигателя I_{а n}, номинальную угловую скорость двигателя ω_n, номинальный момент на валу двигателя T_{e n} и номинальный момент сопротивления движению T_{L n}

I_{а n}= P_n /(U_n*η_n),

ω_n=n_n*π/30,

T_{e n}=P_n/ω_n

T_{L n} =η_n * T_{e n}

и запишите результаты расчета в таблицу на бланке. Сравните рассчитанные значения с приведенными в табл.2.1 для Вашего варианта.

Установите Е=220, Ef=220 и введите рассчитанное значение T_{L n} в блок Constant.

Рассчитайте сумму сопротивлений Motor Starter, обеспечивающую ограничение пускового тока двигателя на уровне двойного номинального

R_Д=R1+R2+R3≥ E/(2* I_{а n})- Ra

и распределите эту сумму между резисторами R1>R2>R3 сначала в соотношениях 4:2:1 соответственно.

Откройте блок Motor Starter и установите принятые Вами значения сопротивлений ступеней. Время шага блоков Step1, Step2 и Step3 предварительно до моделирования установите соответственно 1, 2 и 3.

Откройте блок графопостроителя XY- Graph и установите максимальное значение по оси Х и Y такими, чтобы пусковая характеристика (рис 2.3) занимала большую часть планшета (примерно Xmax=3In, а Ymax=1.5ω_n)

Откройте Simulation/Simulation parameter, задайте время моделирования 5, способ моделирования - с переменным шагом и метод расчета – ode 15s и запустите моделирование нажатием кнопки ►.

После завершения процесса моделирования откройте осциллоскоп Scope, включите «Автомасштаб» (рис.2.4,а).

Рис. 2.3. Пусковая характеристика ДПТ

Убедитесь в том, что максимальное значение пускового тока в начале пуска

I_Пмакс = E/(R1+R2+R3+Ra)<2*I_{а n}.

ЭДС якоря Е_a равна произведению тока обмотки возбуждения I_f , взаимной индуктивности между цепью якоря и цепью возбуждения L_af и угловой скорости вращения якоря ω

Е_a = I_f * L_af *ω.

При увеличении скорости вращения двигателя увеличивается ЭДС якоря , а мгновенное значение тока якоря уменьшается

i_П1 = (E- Е_a)/(R1+R2+R3+Ra).

В момент времени t, блок Step1 включает контактор Breaker1, который шунтирует резистор R1. Ток якоря увеличивается скачком

I_П2макс = (E- Е_a)/(R2+R3+Ra),

а далее плавно уменьшается по мере увеличения скорости вращения ω и ЭДС якоря Е_a. Далее процесс повторяется.

Электромагнитный момент машины равен произведению тока обмотки возбуждения , взаимной индуктивности между цепью якоря и цепью возбуждения и тока якоря Т_е = I_f * L_af *I_а и в процессе пуска изменяется пропорционально току якоря.

а) б)

Рис. 2.4. Осциллограммы i_a(t), ω(t) и T_e(t) при пуске ДПТ.

Скорректируйте время шага блоков Step1, Step2 и Step3 и повторите моделирование, добиваясь, чтобы в процессе пуска ток якоря не превышал двойного номинального (рис.2.4,б). Перерисуйте осциллограммы i_a(t), ω(t) и T_e(t) на бланк. Перерисуйте пусковую характеристику с графопостроителя и уточните значения Imax и Imin в точках переключения. При идеальной настройке подбором сопротивлений R1-R3 можно добиться одинаковых значений этих токов.

Исследование механических и рабочих характеристик ДПТ

Механическими характеристиками ДПТ называют зависимость угловой скорости якоря ω от электромагнитного момента на валу двигателя T_e при неизменных значениях напряжения источника питания, сопротивления в цепи якоря и тока возбуждения.

Рабочими характеристиками ДПТ называют зависимость коэффициента полезного действия η от активной мощности на валу двигателя P₂ при неизменных значениях напряжения источника питания, сопротивления в цепи якоря и тока возбуждения.

Пусковыми характеристиками называют зависимость угловой скорости ДПТ от тока якоря при неизменных значениях напряжения источника питания и тока возбуждения.

По результатам моделирования для номинального режима работы ДПТ при T_L = T_{L n} , E=220 B, Ef=220 B, R_П= 0 Ом определите установившиеся значения тока якоря I_a , тока возбуждения I_f, угловой скорости вращения ω, рассчитайте мощности ДПТ потребляемую Р₁=Е*(I_а+I_f), отдаваемую P₂=T_e* ω и коэффициент полезного действия η=Р₂ /Р₁. Заполните первую строку табл. 2.3.

Введите в блок Constant T_L =0.5*T_{L n} , повторите моделирование и заполните вторую строку таблицы.

Таблица 2.3. Механические и рабочие характеристики ДПТ при номинальных значениях напряжения в цепях якоря и возбуждения

E=220 B, Ef=220 B, RП= 0 Ом
TL, Н·м	Tе, Н·м	I a, A	If, A	ω рад/с	P1, Вт	P2, Вт	η

Введите в блок Constant T_L =0, повторите моделирование и заполните третью строку таблицы.

Уменьшите ЭДС источника питания якоря до E_i=220-10*N , повторите моделирование для тех же значений T_L . Результаты поместите в табл. 2.4.

Таблица 2.4 Механические и рабочие характеристики ДПТ при пониженном значении напряжения в цепи якоря

E=......... B, Ef=220 B, RП= 0 Ом
TL, Н·м	Tе, Н·м	I a, A	If, A	ω рад/с	P1, Вт	P2, Вт	η

Восстановите ЭДС источника питания якоря до Е=220. Уменьшите ЭДС источника питания обмотки возбуждения до Ef=220-10*N , повторите моделирование для тех же значений T_L. Результаты поместите в табл. 2.5.

Таблица 2.5 Механические и рабочие характеристики ДПТ при пониженном значении напряжения в цепи возбуждения

E=220.. B, Ef=…… B, RП= 0 Ом
TL, Н·м	Tе, Н·м	I a, A	If, A	ω рад/с	P1, Вт	P2, Вт	η

Восстановите ЭДС источника питания обмотки возбуждения до Ef=220, откройте схему модели стартера и увеличьте сопротивление третьей ступени до R₃=3+N, выдержку времени блока Step3 увеличьте до t₃ = 10 и повторите моделирование для тех же значений T_L. Результаты поместите в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Механические и рабочие характеристики ДПТ при введении в цепь якоря дополнительного сопротивления

E=220 B, Ef=220 B, R3= …… Ом
TL, Н·м	Tе, Н·м	I a, A	If, A	ω рад/с	P1, Вт	P2, Вт	η

Для исследованных режимов работы ДПТ постройте механические характеристики ω(T_e) и рабочие характеристики η (Р₂ ).