Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрооборудование в строительстве. Лабораторный практикум
.pdf
Внимание!!! По умолчанию в блоке Scope установлено ограничение на
отображение последних 5000 точек данных. Если при расчете получи-
лось большее число точек, например, 7000, то на графике будут показаны
только последние 5000, а предыдущие 2000 точек будут стерты. Для
отображение всех точек расчетных данных необходимо убирать отметку параметра Limit data points to last.
3. Экспериментальная часть
3.1. Исследование естественной механической характеристики (М)
ДПТ независимого возбуждения
Требуется получить естественную механическую характеристику ДПТ
НВ на основании результатов серии вычислительных экспериментов с базовой экспериментальной установкой (рис.2). Каждый эксперимент состоит из двух последовательных этапов. На первом этапе ДПТНВ запускается на холостом ходу (момент нагрузки Мс=0) и разгоняется до скорости
0 идеального холостого хода (установившееся значение скорости). На
втором этапе подключается нагрузка М
(где i - номер эксперимента) и
с,i
наблюдается установившееся значение скорости якоря двигателя
Методика выполнения экспериментальных исследований:
1. Задайте напряжения источников питания DC Voltage Source равными
номинальным значениям напряжений обмоток якоря и возбуждения
Uа=Uf=110 В.
2. Введите в блок Step следующие параметры:
Initial value – 0;
Final value - первое значение момента нагрузки из табл.2 -
М
=0,1ꞏМн, где Мн – номинальный момент двигателя (табл.1). Это
с,1
поле можно заполнить в виде формулы, например, 1/10*2.4, где «1/10»
– множитель перед Мн, «2.4» - номинальный момент двигателя Мн;
Step time - время подключения нагрузки, tc=3 c. Временная задержка
нужна для обеспечения разгона двигателя до скорости холостого хода.
Если двигатель разгоняется дольше, т.е. за 3 с переходный процесс не
приходит к установившемуся значению, то величину tc нужно увеличить.
3. Запустите расчет, нажав на кнопку . Время расчета задается в чис-
ловом поле на панели инструментов и по умолчанию равно 10 с.
Если длительность моделируемых переходных процессов существенно
меньше 10 с, то для ускорения расчета и удобства его наблюдения это
11
значение целесообразно уменьшить. Если за 10 с переходный процесс
Табл.2. Данные естественной
механической характеристики ДПТ НВ
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1 Мн
М
с,2
=
0,2 Мн
М
с,3
=
0,3 Мн
М
с,4
=
0,4 Мн
М
с,5
=
0,5 Мн
М
с,6
=
0,6 Мн
М
с,7
=
0,7 Мн
М
с,8
=
0,8 Мн
М
с,9
=
1,0 Мн
0
ω0 ω
Рис.6. График переходного процесса для скорости ω
не заканчивается, то время расчета следует увеличить до необходимого уровня.
4. После окончания расчета откройте блок Scope w, подключенный к 1-му
выходу блока Demux, и определите установившиеся значения скорости
до и после подачи нагрузки (рис.6). В первом случае это будет ско-
рость холостого хода
, а во втором – скорость двигателя, работаю-
0
щего под нагрузкой. Занесите полученные значения в табл. 2.
5. Выполните пункты 2-4 для каждого из оставшихся значений момента
нагрузки М
, и заполните табл.2. Скорость
с,2-9
лить один раз!
достаточно опреде-
0
12
На основании экспериментальных данных (табл.2) постройте есте-
Рис.7. Ввод массивов данных в Matlab
Рис.8. Рабочее пространство Workspace
ственную механическую характеристику (М) ДПТ НВ. Этот график
можно построить либо «вручную», либо с использованием программ Excel,
Mathcad, а также с помощью Matlab [2].
Рассмотрим методику использования Matlab для построения двумер-
ных графиков на примере построения естественной механической характеристики (М).
Первым этапом построения любого графика является ввод массивов
данных. В случае построения двумерного графика =f(М) это массивы
функции и ее аргумента М, т.е. третья и первая строки табл.2:
М=[0 М
=[
с,1 Мс,2 Мс,3 Мс,4 Мс,5 Мс,6 Мс,7 Мс,8 Мс,9
0
1
2
3
4
5
6
7
].
8
9
],
Ввод массивов данных и М необходимо выполнять в окне Com-
mand Window программы Matlab (рис.7). Так как в дальнейшем будут
строится и другие механические характеристики, то в именах массивов
будем использовать индекс «1».
Обратите внимание, что при вводе массива М были использованы не
числовые значения, а формулы, что освобождает от надобности вычислять
конкретные значения моментов нагрузки.
После ввода массивы данных попадают в рабочее пространство
Matlab, содержимое которого отображается в окне Workspace (рис.8). Лю-
бой из массивов рабочего пространства может быть открыт и отредактирован в специальном редакторе.
13
Инструменты рабочего пространства позволяют сохранять, загружать
Рис.9. График естественной механической характеристики ДПТ НВ
(после дополнительного оформления)
массивы данных, а также строить графики функций. Для построения графика функции =f(М) воспользуйтесь следующей методикой:
1. Откройте окно Workspace и выделите два массива данных, напри-
мер, w1 и М1. Для выделения второго массива используйте клавишу
Ctrl.
2. Найдите кнопку построения графиков и нажмите на
стрелку для открытия выпадающего списка.
3. Выберите строку «plot(M1,w1)». На экране появится новое окно
Figures-Figure 1, в котором будет показан график. После дополнительного оформления его можно привести к виду, показанному на
рис.9.
Для справки. Команда plot предназначена для построения двумер-
ных графиков и содержит два обязательных операнда: аргумент
14
М1 и значение функции w1. Также могут быть указаны дополни-
тельные операнды, изменяющие настройки отображения графика.
Внимание! Если выбрать plot(w1,M1), то будет построена за-
висимость М=f()!
4. Выполните оформление графика, задав его название (меню Insert -
Title), названия и единицы измерения параметров по осям (меню
Insert – X Label или Y Label).
Для справки. При необходимости более серьезного оформления
графика нужно сначала перейти в режим редактирования (меню
Tools – Edit plot). После этого становится доступным контекстное меню (открывается правой кнопкой мыши), которое позволяет добавить сетку (команда Grid), добавить другие графики
(команда Add Data), открыть расширенный редактор (команда
Show Property Editor). Щелкнув на линии графика можно выделить
ее и открыв контекстное меню, изменить цвет линии, её толщину
и другие параметры.
5. Сохраните построенный график, выполнив команду Save As… в
меню File и выбрав желаемый формат файла.
Внимание! Matlab не поддерживает русских символов в именах
файлов, поэтому при сохранении моделей, графиков, массивов
данных и др. нужно использовать только латинские буквы. В
именах файлов можно использовать цифры, но первым символом в названии должна быть буква!
Для справки. Если вы желаете сохранить возможность редакти-
рования графика в среде Matlab, например, для его более качественного представления, то следует использовать формат .fig. Если в
этом нет необходимости, то рекомендуется использовать либо
растровый формат .jpg (при масштабировании качество изображения будет ухудшаться), либо векторный формат, например,
.emf (при масштабировании качество изображения не изменяется). Также можно воспользоваться командой Copy figure в меню
Edit окна графика для его копирования в буфер обмена и последующей вставки в документ Microsoft Word, т.е. в файл отчета.
15
3.2. Исследование искусственных механических характеристик
Рис.10. Вычислительная модель
экспериментальной установки для п.3.2
ДПТ НВ.
Для получения искусственных (реостатных) механических характеристик ДПТ НВ нужно модифицировать базовую экспериментальную установку, а именно, добавить в цепь якоря (клеммы А) дополнительный рези-
стор. В качестве добавочного резистора следует использовать
блок Series RLC Branch (группа
SimPowerSystems, подгруппа
Elements), где в поле Branch
Type должно быть выбрано R, а
в поле Resistance введена вели-
чина сопротивления. Вычислительная модель экспериментальной установки для получения искусственных характеристик ДПТ
НВ показана на рис.10.
Методика выполнения экспериментальных исследований:
1. Укажите в блоке Series RLC Branch Rad первое значение сопро-
тивления из табл.3 - R
. Его также можно ввести в виде формулы
аd1
0.5*Ra.
2. Установите в блоке Step параметр Final value М
=0,1ꞏМн, осталь-
с,1
ные параметры этого блока оставьте без изменений.
3. Запустите расчет, нажав на кнопку .
4. После окончания расчета откройте блок Scope w и определите уста-
новившееся значение скорости после подачи нагрузки (рис.4) и
занесите его в табл. 3.
5. Выполните пункты 2-4 для каждого из оставшихся значений мо-
мента нагрузки М
и заполните первую часть табл.3.
с,2-9
,
6. Измените сопротивление в блоке Series RLC Branch Rad на значе-
ние R
=Ra и повторите пункты 2-5. Полученные значения скорости
аd2
занесите во вторую часть табл.3.
7. Измените сопротивление в блоке Series RLC Branch Rad на значе-
ние R
=2ꞏRa и повторите пункты 2-5. Полученные значения скоро-
аd3
сти занесите в третью часть табл.3.
16
На основании экспериментальных данных (табл.3) постройте семей-
Табл.3. Данные искусственных
механических характеристик ДПТ НВ
1
Добавочное сопротивление R
аd1
=0,5R
a
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1 Мн
М
с,2
=
0,2 Мн
М
с,3
=
0,3 Мн
М
с,4
=
0,4 Мн
М
с,5
=
0,5 Мн
М
с,6
=
0,6 Мн
М
с,7
=
0,7 Мн
М
с,8
=
0,8 Мн
М
с,9
=
1,0 Мн
2
Добавочное сопротивление R
аd2=Ra
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1 Мн
М
с,2
=
0,2 Мн
М
с,3
=
0,3 Мн
М
с,4
=
0,4 Мн
М
с,5
=
0,5 Мн
М
с,6
=
0,6 Мн
М
с,7
=
0,7 Мн
М
с,8
=
0,8 Мн
М
с,9
=
1,0 Мн
3
Добавочное сопротивление R
аd3
=2Ra
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1 Мн
М
с,2
=
0,2 Мн
М
с,3
=
0,3 Мн
М
с,4
=
0,4 Мн
М
с,5
=
0,5 Мн
М
с,6
=
0,6 Мн
М
с,7
=
0,7 Мн
М
с,8
=
0,8 Мн
М
с,9
=
1,0 Мн
ство искусственных механических характеристик (М) при различных сопротивлениях якорной цепи: R
аd1
, R
аd2
и R
. Для этого рекомендуется ис-
аd3
пользовать методику, описанную в п.3.1, но доработанную с учетом построения нескольких графиков на одних координатных осях.
Загрузка массивов w1, w2 и w3 выполняется также, как описано в п.3.1.
Так как все значения этих массивов были определены при одних и тех же
значениях моментов нагрузки, то для построения графиков 1=f(М1),
2=f(М2) и 3=f(М3) достаточно загрузить один массив М1.
Построение первого графика функции 1=f(М1) ничем не отличается
от описанного в п.3.1. Для добавления графиков функций 2=f(М2) и
3=f(М3) на координатные оси графика 1=f(М1) сделайте следующее:
1. Перейдите в режим редактирования графика (меню Tools - Edit plot)
2. Щелкните правой кнопкой мыши в свободную область графика (не
на линию!) и выполните команду контекстного меню Add Data.
3. Выберите в поле X Data Source массив М1, а в поле Y Data Source
массив w2 (рис.11) и нажмите ОК.
17
М
Рис.11. Добавление нового графика
4. Аналогично добавьте данные массива w3 и постройте третью линию
на графике
5. Для дополнительной настройки атрибутов линий графиков щелк-
ните по нужной линии правой кнопкой мыши и примените команды
контекстного меню, показанные на рис.12:
Color – изменение цвета линии;
Line Style – изменение стиля линии (сплошная, пунктирная и
т.п.);
Line Width – изменение толщины линии;
Marker – добавление маркеров на линию (крестики, звездочки
и т.п.);
Marker Size – задание размеров маркеров.
Вычислите значения жесткости для каждой механической характеристики по формуле [3,4]
здесь ΔМ=Мн-0, Δ=(Мн) - (0) или Δ=(Мн) -
Сделайте вывод о том, как влияет значение сопротивления якорной
цепи на жесткость механической характеристики двигателя.
, (1)
.
0
18
Рис.12. Настройка отображения линий графиков
3.3. Исследование механических характеристик ДПТ НВ при измене-
нии потока возбуждения.
Для моделирования изменения потока (или тока) возбуждения необходимо использовать добавочный резистор, включенный последовательно в
цепь обмотки возбуждения.
Вычислительная модель экспериментальной установки для получения
механических характеристик ДПТ НВ при изменении потока возбуждения
показана на рис.9. Для ее получения необходимо модифицировать базовую
экспериментальную установку, включив в цепь обмотки возбуждения
(клеммы F) блок Series RLC Branch.
В якорной цепи двигателя (клеммы А) блока Series RLC Branch
быть не должно!
19
Рис.13. Вычислительная модель
экспериментальной установки для п.3.3
Методика выполнения экспериментальных исследований:
1. Укажите в блоке Series RLC Branch Rfd первое значение сопротив-
ления из табл.4 – R
. Его также можно ввести в виде формулы
fd1
0.5*Rf.
2. Установите в блоке Step параметр Final value М
=0,1ꞏМн, осталь-
с,1
ные параметры этого блока оставьте без изменений.
3. Запустите расчет, нажав на кнопку .
4. После окончания расчета откройте блок Scope w и определите уста-
новившиеся значения скорости до и после подачи нагрузки
(рис.4). В первом случае это будет скорость холостого хода 0, а во
втором - скорость двигателя, работающего под нагрузкой. Зане-
сите полученные значения в первую часть табл.4.
5. Выполните пункты 2-4 для каждого из оставшихся значений мо-
мента нагрузки М
и заполните первую часть табл.4.
с,2-9
,
6. Определите значение тока возбуждения Iв1 при любом значении Мс
и занесите его в первую часть табл.4.
7. Измените сопротивление в блоке Series RLC Branch Rfd на значе-
ние R
=0,8ꞏRf и повторите пункты 2-5. Полученные значения ско-
fd2
ростей 0 и занесите во вторую часть табл.4.
8. Определите значение тока возбуждения Iв2 при любом значении Мс
и занесите его во вторую часть табл.4.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]