Лаба 1 / СУЭП_Лабораторная работа №1_Токарев_0421

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра РАПС

отчет

по лабораторной работе №1

по дисциплине «Системы управления электроприводом»

ТЕМА: «Исследование машины постоянного тока как звена системы управления

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

Санкт-Петербург

2024

Цель работы: Построить модель ДПТ по экспериментальным данным.

Схема установки представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема установки

1. Экспериментальное определение параметров ДПТ

1. Определение активного сопротивления якоря

Проведем опыт короткого замыкания и измерим напряжение и ток на якоре. Результаты измерений занесем в таблицу 1

Таблица 1 – Опыт короткого замыкания

Ua, В	19	35	51
Ia, А	0,5	1	1,5

Активное сопротивление якоря двигателя определяется следующим образом:

Рассчитаем активное сопротивления якоря двигателя для трех измерений согласно формуле (1). В качестве примера приведем расчет при первом измерении:

Повторим вычисления для остальных измерений. Результаты расчета занесем в таблицу 2. Найдем среднее значение активного сопротивления якоря:

Рассчитаем среднее активное сопротивления якоря двигателя согласно формуле (2). Результат расчета занесем в таблицу 2:

Найдем среднеквадратичное отклонение для выполненных измерений:

Вычислим среднеквадратичное отклонение согласно формуле (3). Результат расчета занесем в таблицу 2:

Таблица 2 – Расчет активного сопротивления якоря

Ua, В	19	35	51
Ia, А	0,5	1	1,5
Ra, Ом	38	35	34
, Ом	35,7±1,7

2. Определение индуктивности якоря

Снимем переходный процесс тока якоря при опыте короткого замыкания. График переходного процесса представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – График переходного процесса I_a при заблокированном роторе

Проанализируем полученный график в Excel. Аппроксимируем его с помощью линейного фильтра и построим касательную к графику. Опустим перпендикуляр от точки пересечения касательной и значения установившегося режима на ось абсцисс. Таким образом мы получим значение электрической постоянной времени τ_э = 26 мс. Аппроксимированный график представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – График переходного процесса, обработанный в Excel

Индуктивность якоря определяется следующим образом:

Рассчитаем значение индуктивности якоря согласно формуле (4):

3. Определение конструктивной постоянной

Проведем опыт холостого хода. Измерим напряжение и ток на якоре при разных значениях скорости вращения, которые переведем в рад/с. Измеренные величины занесем в таблицу 3.

Таблица 3 – Опыт холостого хода

Ua, В	75	120	171
Ia, А	0,1	0,12	0,15
n, об/мин	574	1008	1508
ω, рад/с	60,1	105,6	157,9

Конструктивная постоянная определяется следующим образом:

Рассчитаем значение конструктивной постоянной для трех измерений согласно формуле (5). В качестве примера приведем расчет при первом измерении:

Рассчитаем значения конструктивной постоянной для остальных измерений. Результаты расчета занесем в таблицу 4. Найдем среднее значение конструктивной постоянной:

Рассчитаем среднее значение конструктивной постоянной двигателя согласно формуле (6). Результат расчета занесем в таблицу 4:

Найдем среднеквадратичное отклонение для выполненных измерений:

Вычислим среднеквадратичное отклонение согласно формуле (5). Результат расчета занесем в таблицу 4:

Таблица 4 – Расчет конструктивной постоянной двигателя

Ua, В	75	120	171
Ia, А	0,1	0,12	0,15
n, об/мин	574	1008	1508
ω, рад/с	60,1	105,6	157,9
СФ	1,19	1,10	1,05
	1,11±0,06

4. Определение механической постоянной времени

Снимем переходный процесс тока при опыте холостого хода. График переходного процесса представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – График переходного процесса тока при М_с = 0

Проанализируем полученный график в Excel. Аппроксимируем его с помощью линейного фильтра и построим касательную к графику. Опустим перпендикуляр от точки пересечения касательной и значения установившегося режима на ось абсцисс. Таким образом мы получим значение механической постоянной времени T_м = 71 мс. Аппроксимированный график представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 – График переходного процесса, обработанный в Excel

2. Моделирование ДПТ в Simulink

Соберем модель ДПТ в Simulink. Модель представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Модель ДПТ

Построим графики тока якоря и скорости вращения ДПТ. Графики представлены на рисунке 7.

Рисунок 7 – Ток якоря и скорость вращения ДПТ

Как видно из графиков, вид переходных процессов соответствует осциллограммам, полученным на лабораторной установке.

Вывод

В результате лабораторной работы были получены следующие характеристики ДПТ:

1. Сопротивление якоря R_a = 35,7±1,7 Ом;

2. Индуктивность якоря L_a = 0,93 Гн;

3. Конструктивный коэффициент СФ = 1,11±0,06;

4. Механическая постоянная времени Т_м = 71 мс;

С использованием этих данных была построена модель в Simulink, вид графиков тока и скорости которой соответствует реальному виду, что говорит об адекватности модели.