Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Исследование статических и динамических характеристик в одномассовой электромеханической системе с двигателем постоянного тока независимого возбуждения
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения подключен по схеме, приведенной на рис. 1.
Рис. 1
Вышеприведенная система математически описывается системой дифференциальных уравнений:
где Uя, Uв, –напряжение на обмотке якоря и возбуждения (ОВД),
iя, iв , –ток якоря и обмотки возбуждения,
R я , Rв –сопротивление якоря и обмотки возбуждения,
L я, Lв –индуктивность якоря и обмотки возбуждения,
Ф –магнитный поток обмотки возбуждения,
K –конструктивный коэффициент,
М –электромагнитный момент двигателя,
Мс - момент статического сопротивления двигателя,
J - момент инерции двигателя,
По приведенным уравнениям составим математическую модель двигателя постоянного тока независимого возбуждения ( рис. 2).
Рис. 2
Исходные данные для двигателя П 61 мощности PН = 11 кВт:
номинальное напряжение питания Uн =220 В,
номинальная скорость вращения n = 1500 об/мин,
номинальный ток в цепи якоря Iя. н. = 59,5 А,
сопротивление цепи якоря RЯ = 0,187 Ом,
сопротивление обмотки возбуждения RВ = 133 Ом,
число активных проводников якоря N = 496,
число параллельных ветвей якоря a = 2,
число витков полюса обмотки возбуждения wв =1800,
полезный магнитный поток одного полюса Ф = 8,2 мВб,
номинальный ток возбуждения обмотки возбуждения
IВ. Н. = 1,25 А,
максимальная допускаемая частота вращения об/мин,
момент инерции якоря J1= 0,56 кгм2,
двигатель двухполюсный Pn=2,
масса двигателя Q = 131 кг.
Произведем необходимые расчеты.
Все полученные данные подставляем в структурную схему (рис. 2) и проведем ее моделирование с помощью программного пакета Matlab. Величины Uя= Uв= Uс подаются на входы схемы ступенчатым воздействием. На выходе снимаем значение скорости вращения двигателя 1. Динамическая характеристика двигателя (график изменения скорости 1(t) при номинальных параметрах и Мс=0) изображена на рис. 3. График показывает выход скорости на установившееся значение при включении двигателя.
График изменения скорости КФ(t) приведен на рис. 4.
d0.4
d0.3
Рис. 3 –Переходная характеристика для одномассовой
системы в режиме холостого хода.
Рис. 4 –Процесс изменения КФ(t).
Из графика находим:
Расчетное значение:
Как мы видим, расчетное значение значительно отличается от значения, полученного экспериментально при моделировании системы. Это объясняется тем, что расчеты мы выполняли по эмпирическим формулам и не учли все параметры модели. Однако для нас наиболее важно получить качественные характеристики, а не количественные. А это наша модель позволяет сделать.
Статическая характеристика двигателя –это изменение установившейся скорости вращения двигателя 1 при изменении тока якоря Iя (электромеханическая характеристика) или нагрузки Мс (механическая характеристика). Для получения электромеханической характеристики последовательно изменяют Ic=0, Iн А и снимают установившееся значение скорости 1. По полученным значениям строят график.
Таким образом получают естественную электромеханическую характеристику. Искусственные электромеханические характеристики получают при изменении Uc, Rя и Ф. Зависимость 1 от этих величин описывается формулой: Итак, значение 1 при Ic=0, нами уже получено ранее (см. рис. 3). Теперь мы изменяем значение Ic, которое становится равным Iн=59,5 А и получаем переходный процесс (см. рис. 5).
Рис. 5
Из графика находим:
Расчетное значение
.
Естественная электромеханическая характеристика приведена на рис. 6.
Рис. 6
Для получения механической характеристики последовательно изменяют Мс=0, Мн Нм и снимают установившееся значение скорости 1. По полученным значениям строят график. Таким образом получают естественную механическую характеристику. Искусственные механические характеристики получают при изменении Uc, Rя и Ф.
Зависимость 1 от этих величин описывается формулой:
.
Итак, значение 1 при Мс=0, нами уже получено ранее (см. рис. 3). Теперь мы изменяем значение Мс, которое становится равным Мн=КФIн.
Получаем переходный процесс (см. рис. 7).
Рис. 7
Из графика находим: Расчетное значение
Естественная механическая характеристика приведена на рис. 8.
Перейдем к построению искусственных характеристик.
. Искусственные электромеханические характеристики при изменении Uя.
Uff = 180
Uff = 200
c5.