МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РАПС

отчет

по контрольной работе №1

по дисциплине «Системы управления электроприводом»

Студент гр. 0421		Токарев А.А.
Преподаватель		Константинов К.В.

Санкт-Петербург

2024

Задание на контрольную работу.

Электродвигатель марки 5АИ132М6 приводит во вращение механизм. В ходе контрольной работы необходимо:

1. Построить механическую и электромеханическую характеристики машины.

2. Составить структурную схему системы управления электроприводом, с учетом индивидуального задания, определить характеристики динамических звеньев системы, произвести расчет регуляторов.

3. Составить модель системы электропривода, проверить адекватность моделей элементов, произвести моделирование работы электропривода при заданных нагрузках.

1. Построение механической и электромеханической характеристик двигателя

1. Аналитическое построение

Так как данные двигателя 5АИ132М6 отсутствуют в открытом доступе, то в качестве аналога будем рассматривать двигатель АИР132М6.

Двигатель АИР132М6 имеет следующие паспортные данные [1,2]:

Таблица 1 – Паспортные данные двигателя АИР132М6

Pном, кВт	nном, об/мин	n0, об/мин	КПД, %	cosφном
7,5	960	1000	86	0,77
Iном (380 В), А	Iпуск/Iном	Mкр/Mном	Mпуск/Mном	Момент инерции, кг·м2
17,2	6,5	2,1	2	0,0597

Механическая мощность двигателя равна:

Выразим из формулы (1) номинальный момент двигателя:

Рассчитаем номинальный момент двигателя согласно формуле (2):

Рассчитаем критический момент:

Рассчитаем пусковой момент:

Номинальное скольжение асинхронного двигателя равно:

Рассчитаем номинальное скольжение двигателя согласно формуле (3):

Выражение механической характеристики асинхронного двигателя может быть представлено упрощенной формулой Клосса:

Выразим из формулы (4) критическое скольжение при номинальном моменте и номинальном скольжении:

Подставим в уравнение (5) численные коэффициенты и решим его относительно s_кр:

Берем значение, большее номинального скольжения, соответственно, s_кр = 0,16

Теперь мы можем построить механическую характеристику двигателя с помощью упрощенной формулы Клосса (4). Построим механическую характеристику двигателя АИР132М6. Механическая характеристика представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Механическая характеристика двигателя АИР132М6

Для построения электромеханической характеристики двигателя необходимо минимум три точки. Первая точка – ток холостого хода при нулевом моменте. Ток холостого хода приблизительно равен 30% от номинального, соответственно:

Вторая точка – номинальный ток и номинальный момент, эти величины нам уже известны. Третья точка – критический ток и критический момент. Критический момент нам известен, а критический ток можно рассчитать следующим образом:

Рассчитаем критический ток согласно формуле (6):

Сведем получившиеся результаты в таблицу 3.

Таблица 3 – Данные для построения электромеханической характеристики

	Холостой ход	Номинальный режим	Точка опрокидывания
Электромагнитный момент, Н·м	0	74,6	156,7
Ток, А	5,16	17,2	34,5

По данным таблицы 3 построим электромеханическую характеристику двигателя АИР132М6. Электромеханическая характеристика представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Электромеханическая характеристика двигателя АИР132М6

2. Моделирование в Simulink

1.2.1 Расчет модели. Проверка её на адекватность

Для моделирования асинхронного двигателя в Simulink, нам необходимо рассчитать ряд дополнительных параметров.

Коэффициент жесткости механической характеристики асинхронного двигателя:

Рассчитаем коэффициент жесткости механической характеристики асинхронного двигателя согласно формуле (7):

Электрическая постоянная времени асинхронного двигателя по току:

Рассчитаем электрическую постоянную времени асинхронного двигателя по току согласно формуле (8):

Коэффициент передачи тока двигателя от его нагрузки:

Рассчитаем коэффициент передачи тока двигателя от его нагрузки согласно формуле (9):

Построим модель в Simulink. Схема модели АД представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема модели АД в Simulink

Проверим адекватность модели. Построим графики тока и скорости на холостом ходу и при номинальном моменте. Графики представлены на рисунках 4 и 5.

Рисунок 4 – Ток и частота вращения на холостом ходу

Рисунок 5 – Ток и скорость вращения при номинальной нагрузке

Проверим адекватность построенной нами модели. Установившиеся значения тока ротора и частоты вращения в режиме холостого хода представлены на рисунке 6.

а	б

Рисунок 6 – Установившиеся значения тока ротора и частоты вращения в режиме холостого хода (а) и в номинальном режиме (б)

Как видно из рисунка 6, значение тока в режиме холостого хода почти равно нулю, а частота вращения равна синхронной частоте вращения двигателя. В номинальном режиме ток равен номинальному току, а скорость почти равна номинальной скорости.