СКЕ / Лабораторный практикум

Лабораторная работа 5 Исследование переходных процессов при прямом пуске асинхронного

двигателя Цели и задачи исследования

Исследование переходных процессов при прямом пуске асинхронного двигателя:

переходных процессов,

построение фазовой траектории F2 M с учетом механических и электромагнитных переходных процессов.

Программа выполнения работы

F M

1. Построение фазовой траектории 1 с учетом механических переходных процессов

Вариант исходных данных и все параметры асинхронного двигателя соответствуют уже рассчитанным в лабораторной работе 2 параметрам.

Дифференциальное уравнение движения электропривода:

где M - электромагнитный момент двигателя, Нм; Mc - момент статической нагрузки, Нм; J - момент инерции двигателя, кГм2; - частота вращения

41

42

Рисунок 5.2 - Структурная схема модели асинхронного двигателя с учетом механических переходных процессов

Время моделирования ориентировочно принять равным

2. Построение фазовой траектории F2 M с учетом механических и электромагнитных переходных процессов

В реальном асинхронном двигателе переходные процессы определяются не только механической, но и электромагнитной инерцией. В результате этого реальная фазовая траектория существенно отличает от траектории, полученной в разделе 1.

Математическое описание асинхронного двигателя с учетом электромагнитных переходных процессов достаточно громоздко и сложно. Поэтому при исследовании переходных процессов следует использовать раздел

Simulink - SimPowerSystem.

В разделе SimPowerSystem содержатся следующие основные библиотеки:  библиотека соединений Connectors,

43

библиотека электрических источников Electrical Sources,

библиотека элементов электрических цепей Elements,

библиотека электрических машин Machines,

библиотека измерений Measurements

библиотека силовой электроники Power Electronics

На рис. 5.3 показана структурная схема модели асинхронного двигателя с учетом механических и электромагнитных переходных процессов. Схема реализована на блоках библиотек SimPowerSystem. При построении схемы

АИН - автономный инвертор напряжения (показан пунктиром);

АС - асинхронный короткозамкнутый двигатель;

Machines Measurement Demux - блок, в котором создается вектор

выходных характеристик асинхронного двигателя;

 Uab, Ubc - блоки, конвертирующие сигналы Simulink в эквивалентные сигнал источника напряжения;

vab - блок для измерения напряжения;

Fourier - блок выделения из входного сигнала амплитуды и фазы

гармонических колебаний;

 peak2rms - блок, определяющий действующее значение сигнала по амплитудному значению.

Для работы с моделью необходимо задать параметры асинхронного двигателя (блок АС ), момент статической нагрузки (блок Mc ) и задание на частоту вращения (блок Om * Step (p.u.)).

В блок Mc ввести момент статической нагрузки, равный номинальному моменту двигателя Mc Mн .

Поскольку управление АИН сформировано в относительных единицах, то в блок ввести «1», что соответствует заданию на частоту вращения ротора

o.

В блок АС ввести следующие параметры асинхронного двигателя:

44

АИН

Рисунок 5.3 - Структурная схема модели асинхронного двигателя с учетом механических и электромагнитных переходных процессов

45

Pн - номинальная мощность на валу, Вт;

Uн - номинальное напряжение, В;

f1н - номинальная частота питающего напряжения, Гц;

R1 - активное сопротивление статора, Ом;

Jдв - момент инерции двигателя, кГм2;

Mтр - момент трения, Нм;

z p p - число полюсов.

Время моделирования, в первом приближении, принять равным tм 0.5 с.

3. Содержание отчета

3.1. Наименование работы, цели и задачи исследований. 3.2. Номер варианта. Исходные данные для расчета.

F M

3.3. Построение фазовой траектории 1 с учетом механических

переходных процессов.

3.3.1. Уравнения (5.1), (5.2), (5.3) с числовыми значениями коэффициентов.

46

3.3.2. Структурная схема модели асинхронного двигателя с учетом механических переходных процессов (рис. 5.2) с числовыми значениями коэффициентов.

F M

3.4. График фазовой траектории 1 .

3.4.1 Построение фазовой траектории F2 M с учетом электромагнитных переходных процессов.

3.4.2.Расчет параметров, вводимых в блоки Mc , Om * Step (p.u.), АС .

3.4.3.Структурная схема модели асинхронного двигателя с учетом механических и электромагнитных переходных процессов (рис. 5.3).

3.4.4.График фазовой траектории F2 M .

3.5. Анализ фазовых траекторий, выводы.

47

Лабораторная работа 6 Исследование переходных процессов при частотном скалярном управлении

скоростью асинхронного двигателя Цели и задачи исследования

Исследование переходных процессов при частотном скалярном управлении скоростью асинхронного двигателя:

скалярное управление с положительной обратной связью по току,

скалярное управление с отрицательной обратной связью по скорости.

Программа выполнения работы 1. Исследование переходных процессов при скалярном управлении с

положительной обратной связью по току (скалярная IR -компенсация)

Вариант исходных данных и все параметры асинхронного двигателя соответствуют уже рассчитанным в лабораторной работе 2 параметрам.

Структурная схема системы управления со скалярной IR -компенсацией приведена на рис. 6.1.

48

преобразователь ФП формирует требуемую зависимость между частотой и

напряжением преобразователя, устанавливая один из законов управления E1 .

f1

При скалярной IR -компенсации сигнал управления U y является суммой сигнала регулирования U p и сигнала положительной обратной связи по току

синусоидальных напряжения управления U yA , U yB , U yC , сдвинутые друг

относительно друга на угол 120o, с амплитудами, напряжению управления. Сигналы U yA , U yB , U yC

напряжения на выходе автономного инвертора напряжения

Интенсивность IR -компенсации зависит от параметров апериодического звена, установленного в цепи положительной обратной связи по току:

где Tir - постоянная времени задержки контура тока, с.

На рис. 6.2 показана структурная схема модели скалярного управления скоростью асинхронного двигателя с положительной обратной связью по току. Схема реализована на блоках библиотек SimPowerSystem. Структурная схема модели содержит:

АИН - автономный инвертор напряжения (показан пунктиром);

АС - асинхронный короткозамкнутый двигатель;

Machines Measurement Demux - блок, в котором создается вектор

выходных характеристик асинхронного двигателя;

49