Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрооборудование в строительстве. Лабораторный практикум
.pdf
Настройка блока Transfer Fcn выполняется путем ввода коэффициен-
Табл.1. Параметры системы
стабилизации скорости ДПТ НВ
Вариант
К
у1 Ку2 Ксп
Тсп, с
К
осн
Rп, Ом
Δтр
1.
20
100
20
0.006
0.4
0.01
0.30
2.
40
120
18
0.005
0.3
0.02
0.25
3.
60
140
16
0.004
0.2
0.03
0.20
4.
80
160
14
0.003
0.1
0.04
0.15
5.
100
200
12
0.002
0.4
0.05
0.20
6.
120
40
10
0.003
0.3
0.01
0.25
7.
140
60
12
0.004
0.2
0.02
0.30
8.
160
80
14
0.005
0.1
0.03
0.15
9.
180
100
16
0.006
0.4
0.04
0.20
10.
200
120
18
0.004
0.3
0.05
0.25
Рис.4. Настройка блока Transfer Fcn
тов полинома числителя (Numerator coefficient) и знаменателя
(Denominator coefficient) (рис.4) [1,2]. Они указываются как векторы значений, т.е. значения в квадратных скобках, разделенные пробелом. Например, для апериодического звена необходимо ввести: Numerator coefficient
– [Ксп], Denominator coefficient – [Тсп 1], где Ксп и Тсп – числа из табл.1.
Блок Gain (усилитель) предназначен для моделирования усиления
(ослабления) сигнала, т.е. используется в качестве пропорционального
звена [1,2]. В данной модели с помощью блоков Gain моделируются уси-
литель, делитель напряжения, а также падение напряжения в цепи тиристорного преобразователя.
61
з
зн1
110
U
К
у1 сп
зн1
у1 сп осн
КК
К
1 К К К
з
зн2
110
U
К
у2 сп
зн2
у2 сп осн
КК
К
1 К К К
Настройка блока Gain заключается в указании коэффициента пере-
дачи. В частности, в блок Gain U вводится значения коэффициента пере-
дачи усилителя Ку (табл.1), Gain OSN – коэффициент передачи обратной
связи по напряжению К
(табл.1), Gain P – внутреннее сопротивление ти-
осн
ристорного преобразователя – Rп (табл.1).
3. Экспериментальная часть.
3.1. Исследование механической характеристики
(Мс) ДПТ с неза-
висимым возбуждением на верхнем пределе диапазона регулирования (ВПДР).
Требуется построить механическую характеристику ДПТ в системе
стабилизации скорости с обратной связью по напряжению для двух значений коэффициента передачи усилителя Ку1 и Ку2. Для этого нужно провести
две серии вычислительных экспериментов по следующей методике:
1. Введите в блок Gain U значение Ку1.
2. В блоке Step Uz задайте значение
, где
3. Задайте в блоке Step Ms первое значение момента нагрузки, равное
0,1 М
и время подачи воздействия (3 сек). Временная задержка нужна
н
для обеспечения разгона двигателя до скорости холостого хода.
4. Запустите вычислительную модель.
5. После окончания расчета откройте блок Scope w и определите устано-
вившиеся значения скорости до и после подачи нагрузки. В первом
случае это будет скорость холостого хода
, а во втором - скорость
0в
двигателя, работающего под нагрузкой. Занесите полученные значения
в табл. 2.
6. Выполните пункты 3-5 для каждого из значений момента сопротивле-
ния и заполните табл.2. Скорость
достаточно определить один раз.
0в
7. Измените значение в блоке Gain U на значение Ку2.
8. В блоке Step U
введите значение
z
, где
.
9. Повторите пункты 3-6 и заполните табл.3.
в1
62
Табл.2. Экспериментальные данные
механической характеристики ДПТ НВ на ВПДР при Ку1
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
н
М
с,2
=
0,2Мн
М
с,3
=
0,3Мн
М
с,4
=
0,4Мн
М
с,5
=
0,5Мн
М
с,6
=
0,6Мн
М
с,7
=
0,7Мн
М
с,8
=
0,8Мн
М
с,9
=
Мн
0в
в1
Табл.3. Экспериментальные данные
механической характеристики ДПТ НВ при Ку2
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
н
М
с,2
=
0,2Мн
М
с,3
=
0,3Мн
М
с,4
=
0,4Мн
М
с,5
=
0,5Мн
М
с,6
=
0,6Мн
М
с,7
=
0,7Мн
М
с,8
=
0,8Мн
М
с,9
=
Мн
0в
в2
10в нагр1
20в нагр2
1
1
0в
2
2
0в
На основании экспериментальных данных (табл.2 и 3) постройте механические характеристики (М) ДПТ с независимым возбуждением в си-
стеме стабилизации скорости с обратной связью по напряжению на верхнем пределе диапазона регулирования при двух коэффициентах передачи
усилителя Ку1 и Ку2. Методика их построения рассмотрена в п.3.1. лабораторной работы №1.
3.2. Определение абсолютной статической ошибки системы.
Абсолютные статические ошибки системы для двух значений коэффициента передачи усилителя Ку1 и Ку2 можно найти по выражениям [3,4]
где ω
нагр1
, ω
,
– скорости двигателя при номинальном моменте нагрузки
нагр2
при коэффициентах передачи усилителя Ку1 и Ку2.
Сделайте вывод о влиянии коэффициента передачи усилителя на абсолютную статическую ошибку системы на верхнем пределе диапазона регулирования (ВПДР).
3.3. Расчет относительной статической ошибки системы на верх-
нем пределе диапазона регулирования (ВПДР).
Рассчитайте относительные статические ошибки системы на ВПДР
для двух значений коэффициента передачи усилителя Ку1 и Ку2 [3,4]
,
,
где Δω1 и Δω2 – абсолютные статические ошибки (падения скорости) при
коэффициентах передачи усилителя Ку1 и Ку2.
63
3.4. Расчет диапазона регулирования скорости.
1
0н1
тр
2
0н2
тр
0в
1
0н1
D
0в
2
0н2
D
з
зн1 1
110
U
КD
у1 сп
зн1
у1 сп осн
КК
К
1 К К К
На основании заданной относительной статической ошибки Δтр
(табл.1) найдите значения скоростей идеального холостого хода на ниж-
нем пределе диапазона регулирования (НПДР) для каждого значения Ку
[3,4]
,
.
Найдите диапазон регулирования скорости для каждого значения Ку
[3,4]
,
Сделайте вывод о влиянии коэффициента Ку на диапазон регулирования скорости.
3.5. Исследование механической характеристики
(М) ДПТ с неза-
висимым возбуждением на нижнем пределе диапазона регулирования (НПДР).
Требуется построить механическую характеристику ДПТ в системе с
обратной связью по напряжению для двух значений коэффициента пере-
дачи усилителя Ку1 и Ку2 на НПДР. Для этого нужно провести две серии
вычислительных экспериментов по следующей методике:
1. Введите в блок Gain U значение Ку1.
2. В блоке Step U
задайте значение
z
, где
3. Задайте в блоке Step Ms первое значение момента нагрузки, равное
0,1 М
и время подачи воздействия (3 сек). Временная задержка нужна
н
для обеспечения разгона двигателя до скорости холостого хода.
4. Запустите вычислительную модель.
5. После окончания расчета откройте блок Scope w и определите устано-
вившиеся значения скорости до и после подачи нагрузки. В первом
случае это будет скорость холостого хода
двигателя, работающего под нагрузкой. Занесите полученные зна-
н1
, а во втором - скорость
0н
чения в табл. 4.
64
6. Выполните пункты 3-5 для каждого из значений момента сопротивле-
з
зн2 2
110
U
КD
у2 сп
зн2
у2 сп осн
КК
К
1 К К К
Табл.4. Экспериментальные данные
механической характеристики ДПТ НВ на НПДР при Ку1
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
н
М
с,2
=
0,2Мн
М
с,3
=
0,3Мн
М
с,4
=
0,4Мн
М
с,5
=
0,5Мн
М
с,6
=
0,6Мн
М
с,7
=
0,7Мн
М
с,8
=
0,8Мн
М
с,9
=
Мн
0н
н1
Табл.5. Экспериментальные данные
механической характеристики ДПТ НВ на НПДР при Ку2
М
с,1-9
М
с,1
=
0,1М
н
М
с,2
=
0,2Мн
М
с,3
=
0,3Мн
М
с,4
=
0,4Мн
М
с,5
=
0,5Мн
М
с,6
=
0,6Мн
М
с,7
=
0,7Мн
М
с,8
=
0,8Мн
М
с,9
=
Мн
0н
н2
ния и заполните табл.4. Скорость
достаточно определить один раз.
0н
7. Измените значение в блоке Gain U на значение Ку2.
8. В блоке Step U
введите значение
z
.
9. Повторите пункты 3-6 и заполните табл.5.
, где
На основании экспериментальных данных (табл.4 и 5) постройте механические характеристики (М) ДПТ с независимым возбуждением в си-
стеме регулирования скорости с обратной связью по напряжению на нижнем пределе диапазона регулирования. Методика их построения рассмотрена в п.3.1. лабораторной работе №1.
3.6. Сравнение механических характеристик ДПТ в системе с об-
ратной связью по напряжению.
Постройте на одних координатных осях следующие зависимости
(М):
1) естественная механическая характеристика ДПТ (определена в ла-
бораторной работе №1, п.3.1);
2) механическая характеристика ДПТ в составе системы с обратной
связью по напряжению для верхнего предела диапазона регулирования при
значении Ку1;
65
3) механическая характеристика ДПТ в составе системы с обратной
связью по напряжению для верхнего предела диапазона регулирования при
значении Ку2.
Определите и сравните жесткости β этих характеристик. Методика
определения жесткости механической характеристики приведена в п.3.2
лабораторной работы №1. Какая характеристика обладает наибольшей
жесткостью?
3.7. Исследование динамики системы стабилизации скорости с об-
ратной связью по напряжению по отношению к управляющему
и возмущающему воздействиям.
1. Постройте на одних координатных осях графики переходных
процессов скорости ω(t) для верхнего предела диапазона регулирования
при коэффициентах передачи усилителя Ку1 и Ку2. Нагрузка двигателя
должна быть номинальной.
Определите показатели качества переходных процессов (время и пере-
регулирование) по отношению к управляющему и возмущающему воздействиям и заполните табл.7 и 8.
Оцените влияние коэффициента передачи усилителя на динамические
показатели качества системы на ВПДР скорости.
2. Постройте на одних координатных осях графики переходных
процессов скорости ω(t) для нижнего предела диапазона регулирования
при коэффициентах передачи усилителя Ку1 и Ку2. Нагрузка двигателя
должна быть номинальной. Определите показатели качества переходных
процессов по отношению к управляющему и возмущающему воздействиям и занесите их в табл.7 и 8. Оцените влияние коэффициента передачи усилителя на динамические показатели качества системы на НПДР
скорости.
3. Сравните показатели качества переходных процессов при одинаковых значениях Ку на верхнем и нижнем пределах диапазона регулирования по отношению к управляющему воздействию. Оцените, влияет ли
изменение входного воздействия Uз на динамические показатели качества
системы.
4. Сравните показатели качества переходных процессов при одинаковых значениях Ку на верхнем и нижнем пределах диапазона регулирования по отношению к возмущающему воздействию. Оцените, влияет ли
изменение входного воздействия Uз на динамические показатели качества
системы.
66
Табл.7. Показатели качества системы
по отношению к управляющему воздействию
Предел диапазона регулирования
ВПДР
НПДР
Коэффициент передачи усилителя
К
у1 Ку2 Ку1 Ку2
Время переходного процесса, с
Перерегулирование, %
Табл.8. Показатели качества системы
по отношению к возмущающему воздействию
Предел диапазона регулирования
ВПДР
НПДР
Коэффициент передачи усилителя
К
у1 Ку2 Ку1 Ку2
Время переходного процесса, с
Перерегулирование, %
4. Содержание отчета о выполнении лабораторной работы
1. Название работы;
2. Технические характеристики исследуемого двигателя;
3. Описание этапов экспериментальных исследований, включающее:
3.1. название этапа работы;
3.2. вычислительную модель экспериментальной установки (при
наличии);
3.3. таблицы с экспериментальными данными (при наличии);
3.4. графики статических или динамических характеристик АД (при
наличии);
3.5. выводы о результатах исследования.
4. Выводы по работе.
5. В отчете должны быть представлены следующие графики:
1) механические характеристики (Мс) ДПТ с независимым возбуждением в системе стабилизации скорости с обратной связью по напряжению
на ВПДР при двух значениях К
(п.3.1);
у
2) механические характеристики (Мс) ДПТ с независимым возбуждением в системе стабилизации скорости с обратной связью по напряжению
на НПДР при двух значениях Ку (п.3.5);
67
3) естественная механическая характеристика ДПТ (определена в лабораторной работе №1, п.3.1);
4) переходные процессы для скорости на ВПДР при вариации коэффициента передачи Ку усилителя (п.3.7);
5) переходные процессы для скорости на НПДР при вариации коэффициента передачи Ку усилителя (п.3.7).
5. Контрольные вопросы
1. Как влияет величина коэффициента передачи усилителя на статиче-
скую ошибку системы стабилизации скорости?
2. Изменяется ли время переходного процесса при вариации коэффи-
циента передачи усилителя?
3. На каком из пределов диапазона регулирования абсолютная статиче-
ская ошибка больше?
68
Библиографический список
1. Черных, И. В. Моделирование электротехнических устройств в
MATLAB. SimPowerSystems и Simulink [Электронный ресурс] / И.
В. Черных. — Электрон. текстовые данные. — Саратов : Профобразование, 2017. — 288 c. — 978-5-4488-0085-6. — Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/63804.html
2. Дьяконов, В. П. MATLAB. Полный самоучитель [Электронный ре-
сурс] / В. П. Дьяконов. — Электрон. текстовые данные. — Саратов :
Профобразование, 2017. — 768 c. — 978-5-4488-0065-8. — Режим
доступа: http://www.iprbookshop.ru/63590.html
3. Емельянов, А. П. Электропривод машин и оборудования [Электрон-
ный ресурс] : учебное пособие / А. П. Емельянов, В. И. Вершинин,
А. Е. Козярук. — Электрон. текстовые данные. — СПб. : Санкт-Петербургский горный университет, 2017. — 300 c. — 978-5-94211-
784-9. — Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/78137.html
4. Никитенко, Г. В. Электропривод производственных механизмов
[Электронный ресурс] : учебное пособие / Г. В. Никитенко. — Электрон. текстовые данные. — Ставрополь : Ставропольский государственный аграрный университет, АГРУС, 2012. — 240 c. — 978-5-
9596-0778-4. — Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/47399.html
5. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник/ А.Э. Кравчик, М.М.
Далаф, В. И. Афонин, Е. А. Соболенская. — М.: Энергоиздат, 1982.
—504 с.
69
Содержание
1. Введение ................................................................................................ 3
2. Лабораторная работа №1 «Исследование статических и
динамических характеристик двигателя постоянного тока
независимого возбуждения» ............................................................. 4
3. Лабораторная работа №2 «Исследование статических и
динамических характеристик реостатного пуска двигателя
постоянного тока независимого возбуждения» ......................... 30
4. Лабораторная работа №3 «Исследование статических и
динамических характеристик асинхронного
короткозамкнутого двигателя»....................................................... 39
5. Лабораторная работа №4 «Исследование статических и
динамических свойств асинхронного двигателя с фазным
ротором».............................................................................................. 52
6. Лабораторная работа №5 «Исследование статических и
динамических характеристик системы стабилизации
скорости двигателя постоянного тока независимого
возбуждения с обратной связью по напряжению» ..................... 58
7. Библиографический список............................................................. 69
8. Содержание......................................................................................... 70
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]