Выбрать двигатель постоянного тока из таблицы приложения Д, согласно варианту, данные о двигателе занести в лабораторный журнал.
Рассчитать параметры двигателя постоянного перед выполнением лабораторной работы для имитационной модели в пакете Simulink.
Параметры машины, вводимые в окно настройки, определяются из паспортных данных, указанных в таблице приложения Д. В каталогах на электрические машины постоянного тока приводятся следующие данные:
- мощность [кВт];
- напряжение питания якоря [В];
- напряжение питания возбуждения [В];
- скорость вращения якоря [об/мин];
- КПД [%];
- сопротивление обмотки якоря [Ом];
- сопротивление обмотки возбуждения [Ом];
- индуктивность обмотки якоря [Гн].
Кроме перечисленных параметров необходимо определить взаимную индуктивность между обмотками возбуждения и якоря.
Для машины с независимым возбуждением ее величина определяется последовательным расчетом, используя следующие выражения:
, , , .
Индуктивность обмотки возбуждения при исследовании установившихся процессов может быть принята близкой к нулю. При исследовании переходных процессов значение LВ для машин обычного исполнения выбирается из неравенства
|
|
Момент инерции для двигателей обычного исполнения определяется из неравенства
.
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= . Если считать, что потери на трение и вентиляционные потери приблизительно равны, то
Задать рассчитанные параметры в модель двигателя, для этого:
Запустить программу Matlab приложение Simulink. Создать новую модель.
Открыть библиотеку SimPowerSystems и раскрыть раздел Machines.
В раскрывшемся списке выбрать элемент DC Machine и перенести в поле модели (рисунок 6.5)
Рисунок 6.5 - Элемент DC Machine
Раскрыть свойства элемента двойным нажатием лк на объекте и задать рассчитанные параметры. Пример задания параметров представлен на рисунке 6.6.
В полях настройки задаются:
- параметры обмотки якоря - (Ом), Гн);
- параметры обмотки возбуждения - (Ом), (Гн);
- взаимная индуктивность между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря (Гн);
- суммарный момент инерции машины и нагрузки- J (кг );
- коэффициент вязкого трения- Bm (Нмс);
- коэффициент сухого трения- Tf (Нм);
- начальная скорость (рад/c).
Рисунок 6.6 - Пример задания параметров машины
Снять регулировочную характеристику для ненагруженного двигателя (M=0), для этого:
Собрать схему представленную на рисунке 6.7.
Установить:
- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя;
|
|
- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения;
- момент равным нулю в блоке Мс (рисунок 6.7);
- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной;
- 100 в окне stop time (смотри рисунок 6.8).
Рисунок 6.7 - Схема эксперимента
Рисунок 6.8 - Окно задания stop time
Выполнить расчет, для этого:
Запустить расчет и дождаться установившегося режима.
Расчет выполняется продолжительное время. Результаты расчета выводятся на объектах Display, которые отображают следующую информацию:
w – угловая скорость вращения якоря (рад/с);
Ia – ток якоря (А);
If – ток возбуждения (В);
M – момент на валу двигателя (Нм);
Ua – напряжение на якоре (В);
Uf – напряжение обмотки возбуждения (В).
Изменяя напряжения источника постоянного напряжения Dca от значения установленного ранее до 0,1Uн с шагом 0,1Uн записать показания скорости и напряжения в таблицу 6.1. При каждом шаге изменения напряжения дождаться установившегося режима.
Таблица 6.1 - Регулировочная характеристика n (U) для ненагруженного двигателя (IВ = IВН; М= 0)
U, B | ||||||
n, об/мин | ||||||
, рад/с |
При снятии характеристики необходимо поддерживать ток возбуждения Iв равный номинальному току возбуждении Iвн.
Снять регулировочную характеристики при ослаблении поля, для этого:
Установить:
- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя.
- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения.
- момент равным нулю в блоке Мс (рисунок 6.7).
- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной
- 100 в окне stop time (рисунок 6.8).
Выполнить расчет, для этого:
Запустить расчет и дождаться установившегося режима.
Изменяя напряжения источника постоянного напряжения DСf от значения установленного ранее до 0,5Uн с шагом 0,05Uн записать показания скорости и тока возбуждения If в таблицу 6.2. При каждом шаге изменения напряжения дождаться установившегося режима.
Таблица 6.2 - Регулировочная характеристика для ненагруженного двигателя
Iв, А | ||||||
n, об/мин | ||||||
, рад/с |
Снять регулировочную характеристику для нагруженного двигателя (M=Мн), для этого:
Установить:
- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя.
- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения.
- номинальный момент в блоке Мс (рисунок 6.7).
- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной
- 100 в окне stop time (рисунок 6.8).
Выполнить расчет, для этого:
Запустить расчет и дождаться установившегося режима.
Изменяя напряжения источника постоянного напряжения DСa от значения установленного ранее до 0,1Uн с шагом 0,1Uн записать показания скорости и напряжения в таблицу 6.3. При каждом шаге изменения напряжения дождаться установившегося режима.
Таблица 6.3 - Регулировочная характеристика n (U) для ненагруженного двигателя (IВ = IВН; М= Мн)
U, B | ||||||
n, об/мин | ||||||
, рад/с |
При снятии характеристики необходимо поддерживать ток возбуждения Iв равный номинальному току возбуждении Iвн.
Снять естественную механическую характеристику n (М), для этого:
Установить:
- в свойствах источника постоянного напряжения DCa (рисунок 6.7) номинальное напряжение двигателя;
- в свойствах источника постоянного напряжения DCf (рисунок 6.7) номинальное напряжение обмотки возбуждения;
|
|
- момент равным нулю в блоке Мс (рисунок 6.7);
- начальную скорость двигателя в свойствах объекта DC Machine равную номинальной;
- 100 в окне stop time (рисунок 6.8).
Выполнить расчет, для этого:
Запустить расчет и дождаться установившегося режима.
Изменяя момент на валу двигателя изменяя параметр блока Мс от значения установленного ранее до Мн с шагом 0,1Мн записать показания скорости, момента и тока якоря в таблицу 6.4. При каждом шаге изменения момента дождаться установившегося режима.
Таблица 6.4 - Естественная механическая характеристики n (М)
№ | измерено | вычислено | |||||
М, Нм | n, об/мин | I, A | , рад/с | Р1, Вт | Р2, Вт | h, % | |
… | |||||||