Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ЭМС / Metodichka _10.12.12

.pdf
Скачиваний:
120
Добавлен:
27.02.2016
Размер:
1.28 Mб
Скачать

Цепь якоря и цепь возбуждения видны из графического начертания блока. На вход TL подается момент нагрузки, выход m предназначен для измерения и наблюдения переменных состояния машины в следующей последовательности: угловая скорость (рад/с), ток якоря в (А), ток возбуждения (А), электромагнитный момент (Нм).

В полях настройки машины задаются:

-параметры обмотки якоря – Ra (Ом), La (Гн);

-параметры обмотки возбуждения – Rf (Ом), Lf (Гн);

-коэффициент взаимоиндукции Laf,

-суммарный момент инерции машины и нагрузки – J (кг·м2).

-коэффициент вязкого трения – Bm (Н·м·с);

-коэффициент сухого трения – T f (Н·м),

-начальная скорость.

Взаимная индуктивность между обмотками возбуждения и якоря определяется из выражений:

I в

=

U в

, M н =

Pн

, I я.н =

Pн

- Iв , Laf

=

M н

 

 

(7.1)

 

 

U н ×ηн

I я.н ×

I

 

 

 

Rв

ωн

 

 

в

Индуктивность обмотки возбуждения при исследовании установившихся процессов может быть принятой близкой к нулю. При исследовании переходных процессов Lв для машин обычного исполнения выбирается из неравенства:

Lв

³ (2...5)

Lя × Rв

(7.2)

Rя

 

 

 

 

 

Момент инерции для двигателей обычного исполнения определяется из

неравенства:

 

 

 

 

 

J ³ (5..10) × Lя × Pн2

 

(7.3)

 

 

Rя2 ×ωн2 × I я2.н.

 

Момент сухого трения и коэффициент вязкого трения определяются из следующих соображений. Общие механические потери для машин обычного исполнения составляют Пмех = (0,5 − 2%)Рн . Кроме того эти потери равны

Пмех = T f ×ωн + Bm ×ωн2 . Если считать, что потери на трение и вентиляционные потери приблизительно равны, то

Tf

»

П

мех

, Bm

»

Пмех

(7.4)

 

ωн

2 ×ωн2

 

2 ×

 

 

 

Паспортные параметры исследуемых машин постоянного тока приведены в таблице 7.1.

31

Таблица 7.1. Паспортные параметры машин постоянного тока

Тип

Pн

U н

nн

ηн

Rя

Rв

Lя

двигателя

[кВт]

[В]

[об/мин]

[%]

[Ом]

[Ом]

[мГн]

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

2ПН90-0.17

0,17

220

750

48,5

27,2

1062

514

2

2ПН90-0.25

0,25

220

1120

57,0

15,47

612

297

3

2ПН90-0.37

0,37

220

1500

61,5

10,61

612

190

4

2ПН90-0.71

0,71

220

2360

70,0

3,99

123

70

5

2ПН90-1.0

1,0

220

3000

72,5

2,52

92

48

6

2ПН100-0.37

0,37

220

750

59,5

11,78

120

343

7

2ПН100-0.5

0,5

220

1000

66,0

7,05

120

222

8

2ПН100-0.75

0,75

220

1500

71,5

3,4

103

104

9

2ПН100-1.2

1,2

220

2200

76,5

1,792

103

53

10

2ПН100-2.0

2,0

220

3000

79,0

0,805

73

26

11

2ПН112-0.6

0,6

220

800

60,5

5,07

61,4

58

12

2ПН112-0.85

0,85

220

950

64,0

3,85

61,4

44

Далее заполняется окно настройки параметров машины постоянного тока (рисунок 7.2):

Рисунок 7.2 – Окно настройки параметров машины постоянного тока

32

7.3 Порядок проведения лабораторной работы

Для заданной преподавателем машины рассчитать значение параметров и заполнить поля окна настройки параметров машины и параметры моделирования.

При снятии характеристик в двигательном режиме в окне настройки блока Moment последовательно задаются значения момента от 0 до 1,2 M н с шагом 0,2M н . Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется таблица 7.2 измеренных и рассчитанных значений.

Таблица 7.2. Измеренные и рассчитанные значения

Задание

Измерения

 

 

 

 

Расчет

 

М [Н·м]

ω [рад/с]

I я [А]

Iв [А]

P1 [Вт]

P2 [Вт]

η

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисления осуществляются по выражениям:

 

 

 

P1 = U × (I я + I в ), P2

= Мн ×ω,η =

P2

 

 

(7.5)

 

P1

 

 

 

 

 

 

 

 

При снятии характеристик в генераторном режиме в окне настройки блока Moment последовательно задаются значения момента от 0 до -1,2 M н с шагом 0,2 M н . Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется таблица 7.2. Коэффициент полезного действия в этом случае вычисляется по формуле

η =

P1

(7.6)

P2

 

 

Снятие механических характеристик при различных напряжениях питания в цепи якоря следует провести для двух значений напряжения на якоре 0,6·Uя и 0,8·Uя где Uя - первоначальное напряжение на якоре, при котором снимались предыдущие характеристики. При этом момент нагрузки следует изменять от -1,2 M н до 1,2 M н с шагом 0,2 M н .

Снятие механических характеристик при различных сопротивлениях в цепи якоря следует провести для двух значений сопротивления якоря 2·Rя и 4·Rя, где Rя – первоначальное значение сопротивления. Изменение сопротивления якоря осуществляется в поле окна настройки параметров машины. При этом момент нагрузки следует изменять от -1,2 M н до 1,2 M н с шагом 0,2 M н .

Снятие механических характеристик при различных потоках возбуждения следует провести для двух значений потока 0,6 Фн и 0,8 Фн. Для этого в поле Field-armature mutual inductance необходимо установить значение Laf вначале 0,6, а затем 0,8 от первоначальной величины. При этом момент нагрузки следует изменять от -1,2 M н до 1,2 M н с шагом 0,2 M н .

Для каждого значения потока, сопротивления в цепи якоря, напряжения питания в цепи якоря и момента проводится моделирование и заполняется таблица 7.3.

33

Таблица 7.3. Механические характеристики

М [Н·м]

 

 

ω [рад/с]

 

 

 

н.у.

0,6·Uя

0,8·Uя

Rя

Rя

0,6 Фн

0,8 Фн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Снятие регулировочных характеристик при изменении напряжения якоря проводится для постоянного момента нагрузки, равного номинальному, и изменению напряжения в цепи якоря от 0,4 до 1,2 исходного значения с шагом 0,2 исходного значения напряжения.

7.4Содержание отчета

1.Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.

2.Схема модели и описание виртуальных блоков.

3.Расчетные формулы параметров машины.

4.Графики рабочих характеристик машины в двигательном и генераторном режимах.

5.Графики механической характеристики машины при различных напряжениях на якоре, различных сопротивлениях якоря и различных потоках возбуждения.

6.Регулировочная характеристика двигателя.

7.Выводы по работе.

7.5Контрольные вопросы

1.Устройство и принцип действия машин постоянного тока.

2.Характеристики машин постоянного тока.

34

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8. ИССЛЕДОВАНИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Цель работы: исследование машины постоянного тока при работе в двигательном режиме.

8.1 Содержание работы

Снятие механической и расчет рабочих характеристик машины в двигательном режиме работы.

8.2 Описание лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка представлена на рис. 8.1.

Рисунок 8.1 – Модель для исследования машины постоянного тока с последовательным возбуждением

Сравнивая модель (рисунок 7.1) с представленной можно убедиться в их полной аналогии. Разница лишь в схеме включения обмотки возбуждения.

Последовательно заполняются окно настройки параметров машины постоянного тока, окно настройки параметров источника питания и окно настройки параметров моделирования.

8.3 Порядок проведения лабораторной работы

Для заданной преподавателем машины рассчитать значение параметров и заполнить поля окна настройки параметров машины и параметры моделирования.

При снятии характеристик в двигательном режиме в окне настройки блока Moment последовательно задаются значения момента от 0,1 до 2,0 M н с шагом, обеспечивающим наилучшее восприятие получаемых данных. Для каждого значения момента осуществляется моделирование и заполняется таблица 8.1. Таблица 8.1. Измеренные и рассчитанные значения

Задание

Измерения

 

 

Расчет

 

М [Н·м]

ω [рад/с]

I я [А]

Iв [А]

P1 [Вт]

P2 [Вт]

η

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

Вычисления осуществляются по выражениям:

P1 = U × I , P2

= М ×ω,η =

P2

(8.1)

P1

 

 

 

8.4Содержание отчета

1.Номер лабораторной работы и варианта, тема, цель.

2.Схема модели и описание виртуальных блоков.

3.Механические характеристики машины ω = f (M ) .

4.Рабочие характеристики машины ω, I , M , P1, ,η = f (P2 )

5.Выводы по работе.

8.5Контрольные вопросы

1.Особенности машин постоянного тока последовательного возбуждения.

2.Характеристики машин постоянного тока последовательного возбуждения.

36

ОТЧЕТ О ПРОДЕЛАННОЙ РАБОТЕ

Отчетом о проделанной работе являются пояснительная записка и набор графиков описывающих характеристики исследуемой машины (электромеханической системы).

Пояснительная записка является текстовым документом работы. Её содержание и оформление должно отвечать требованиям Единой системы конструкторской документации, которые регламентируются ГОСТ 2.105–95 " Общие требования к текстовым документам".

Пояснительная записка должна быть выполнена на стандартных листах писчей бумаги формата А4 (297x210 мм) и сброшюрована вместе с рисунками. Оборотная сторона листов не используется.

Первым листом пояснительной записки является титульный. Со второй страницы следует текст записки. В конце записки при необходимости помещается список используемой литературы по ГОСТ 7.1–84 " Библиографическое описание документа", причем на каждую из приведенных в списке книг должна быть ссылка в тексте записки.

Страницы записки необходимо пронумеровать, графики построить на отдельных листах миллиметровой бумаги того же формата или сложенными до того же формата, что и листы писчей бумаги. Вся записка пишется чернилами или выполняется в машинописном варианте.

При изложении текста должны применяться научно-технические термины, условные обозначения и определения, установленные соответствующими стандартами, а при их отсутствии – общепринятые в научно-технической литературе. Применение в одном документе разных систем обозначения физических величин не допускается.

Единица физической величины одного и того же параметра в пределах документа должна быть постоянной. Не допустимо отделять единицу физической величины от числового значения (переносить на разные строки или страницы), кроме единиц физических величин в таблицах. Между последней цифрой числа и обозначением единицы измерения следует оставлять пробел.

Числовые значения параметров следует указывать с постоянным в пределах документа числом значащих цифр, дробные числа необходимо приводить в виде десятичных дробей.

Уравнения для расчета должны быть представлены сначала в общем виде (в буквенном обозначении). Затем в формулу подставляются числовые значения физических величин, и приводится окончательный ответ.

Пояснения символов и числовых коэффициентов, входящих в формулу, если они не пояснены ранее в тексте, должны быть приведены непосредственно под формулой. Пояснение каждого символа следует давать с новой строки в той последовательности, в которой символы приведены в формуле.

Переносить формулы на следующую строку допускается только на знаках выполняемых операций, причем знак в начале следующей строки повторяют, а при переносе формулы на знаке умножения применяют знак "×".

37

Цифровой материал оформляют в виде таблицы. Название таблицы должно отражать ее содержание и помещаться над таблицей после её номера. Таблицы нумеруются арабскими цифрами.

Для сокращения текста заголовков и подзаголовков граф отдельные понятия заменяют буквенными обозначениями, если они пояснены в тексте или приведены на иллюстрациях.

Цифры в графах таблиц располагают так, чтобы разряды чисел во всей графе были расположены один под другим, если они относятся к одному показателю. В одной графе, как правило, должно быть соблюдено одинаковое количество значащих цифр для всех значений величин. При отсутствии отдельных данных в таблице следует ставить прочерк (тире).

Графический материал (экранные формы, иллюстрации, расчетные схемы, эскизы и графики) выполняются карандашом или в электронном варианте при помощи специализированной программы, в масштабе, обеспечивающем легкое восприятие изображения.

Объем графического материала должен быть достаточным для пояснения излагаемого текста.

Графики должны иметь координатную сетку. Оси координат выполняют сплошными линиями, а линии координатной сетки – тонкими сплошными линиями. Оси координат следует заканчивать стрелками, а обозначения размещать вблизи стрелки.

38

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ MATLAB И ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В РАБОТЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ

1.1 Общие сведения

MATLAB является продуктом фирмы The MathWorks, Inc. Первая версия пакета MATLAB была разработана более 20 лет назад. Развитие и совершенствование этого пакета происходило одновременно с развитием средств вычислительной техники. Сейчас возможности системы значительно превосходят возможности первоначальной версии матричной лаборатории Matrix Laboratory. Нынешний MATLAB – это высокоэффективный язык инженерных и научных вычислений. Он поддерживает математические вычисления, визуализацию научной графики и программирование с использованием легко осваиваемого операционного окружения. Уникальность системы MATLAB определяется следующими ее особенностями:

система ориентирована на матричные операции;

наличие большого числа библиотечных функций, делающих ее одновременно специализированной математической системой, предназначенной для решения ряда научных и инженерных задач (анализ и синтез систем управления);

возможность диалога с другими математическими системами (Maple,

Mathcad, MS Excel).

Программа Simulink является приложением к пакету MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым, пользователь на экране из библиотеки стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний требующихся при работе на компьютере и, естественно, знаний той предметной области в которой он работает.

Simulink – интерактивный инструмент для моделирования, имитации и анализа динамических систем. Он дает возможность строить графические блок– диаграммы, имитировать динамические системы, исследовать работоспособность систем и совершенствовать проекты. Simulinkполностью интегрирован с MATLAB, обеспечивая немедленным доступом к широкому спектру инструментов анализа и проектирования.

1.2 Создание модели

Для создания модели в среде SIMULINK необходимо последовательно выполнить ряд действий:

– Создать новый файл модели с помощью команды File/New/Model, или используя кнопку на панели инструментов. Вновь созданное окно модели показано на рисунке П1.1.

39

Расположить блоки

вокне модели. Для этого необходимо открыть соответствующий раздел библиотеки. Далее, указав курсором на требуемый блок и

нажав на

левую клавишу

 

 

“ мыши”

“ перетащить”

 

 

блок в созданное окно.

 

 

Клавишу

мыши

нужно

Рисунок П1.1 –

Пустое окно модели

держать нажатой. На ри-

 

 

сунке П1.2 показано окно

 

 

модели, содержащее блоки.

 

 

 

Далее, если это тре-

 

 

буется, нужно изменить па-

 

 

раметры блока, установ-

 

 

ленные

программой

“ по

 

 

умолчанию”. Для этого не-

 

 

обходимо

дважды

щелк-

Рисунок П1.2 –

Окно модели, содержащее блоки

нуть левой клавишей “ мы-

ши”,

указав курсором

на

 

 

изображение блока. Откро-

 

 

ется

окно

редактирования

 

 

параметров данного блока.

 

 

После внесения изменений

 

 

нужно закрыть окно кноп-

 

 

кой OK. На рисунке П1.3 в

 

 

качестве примера показаны

 

 

окно настройки параметров

 

 

блока Sygnal Generator.

 

 

 

 

После установки на

 

 

схеме всех блоков из тре-

 

 

буемых

библиотек

нужно

Рисунок П1.3 – Окно настройки

выполнить

соединение

параметров блока Sygnal Generator

элементов схемы. Для со-

 

 

единения

блоков

необхо-

 

 

димо

указать курсором

на

 

 

“ выход” блока, а затем,

на-

 

 

жать и, не отпуская левую

 

 

клавишу “ мыши”, провести

 

 

линию

к

входу

другого

 

 

блока. Схема модели, в ко-

 

 

торой выполнены соедине-

 

 

ния между блоками, пока-

Рисунок П1.4 –

Схема модели

40

Соседние файлы в папке ЭМС