Исследование двигателя постоянного тока: Методические указания к выполнению лабораторной работы

Страницы работы

Содержание работы

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

Балаковский институт, техники, технологии и управления

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу

«Электромеханические системы» для студентов специальности 210100 всех форм обучения

Одобрено

редакционно-издательским советом

Балаковского  института техники,

технологии и управления

Балаково 2008

 

ВВЕДЕНИЕ


Электроприводом называется электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую энергию поступательного либо вращательного движения и включающее электромеханический преобразователь (двигатель) и устройство управления двигателем. По роду тока электропривод разделяется на привод переменного и постоянного тока. В электроприводе постоянного тока в  качестве электромеханического преобразователя используется двигатель постоянного тока (ДПТ). ДПТ имеет различные схемы включения: с независимым, параллельным и последовательным возбуждением. В данной работе исследуется двигатель постоянного тока с независимым возбуждением при управлении по цепи якоря.

Цель работы: разработка модели двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в Simulink и исследование механических и динамических характеристик.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Основные уравнения для двигателя постоянного тока независимого возбуждения (рис.1) при управлении по цепи якоря в динамическом режиме могут быть записаны в виде:

;

(1)

;

(2)

;

(3)

,

(4)

где     Uя - напряжение на якорной обмотке двигателя, В;

Е - электродвижущая сила (ЭДС) якоря, В;

Iя- ток якоря, А;

Ф - поток, создаваемый обмоткой возбуждения, Вб;

M - электромагнитный момент двигателя, Н м;

MС - момент сопротивления движению, Н۬ м;

ω - скорость вращения вала двигателя, с-1;

RЯ - активное сопротивление якорной цепи, Ом;

LЯ - индуктивность якорной цепи, Гн;

J - суммарный момент инерции якоря и нагрузки, кг м2;

се - конструктивный коэффициент ЭДС двигателя,

см - конструктивный коэффициент момента двигателя.

Обмотка возбуждения

Якорь

 

Рис.1. Схема включения ДПТ с независимым возбуждением

При использовании управления по цепи якоря магнитный поток Ф следует считать постоянным. Введем обозначение:

;

(5)

,

(6)

где     ke – коэффициент ЭДС, В с;

          kм – коэффициент момента, Н м А-1.

          Данные коэффициенты ЭДС ke и момента kм являются либо справочными величинами, либо рассчитываются по нижеприведенным формулам, исходя из номинальных параметров двигателя:

;

(7)

.

(8)

          Запишем уравнения (1)-(4) с учетом (5), (6) в операторной форме:

;

(9)

;

(10)

;

(11)

.

(12)

С точки зрения будущей модели выделим следующие переменные:

1. Входные воздействия:

- напряжение якоря Uя;

- момент сопротивления движению MС.

2. Выходные переменные:

- электромагнитный момент двигателя M;

- скорость вращения вала двигателя ω.

3. Переменные состояния (переменные, стоящие под знаком производной):

- ток якоря IЯ, который из (9) может быть выражен следующим образом:

;

(13)

- скорость вращения вала двигателя ω, которая может быть выражена из уравнения (10) следующим образом:

.

(14)

Остальные переменные, входящие в состав уравнений (9)-(12), кроме ЭДС Е, являются параметрами, численные значения которых необходимо задавать при проведении расчетов.

В паспортных данных на электродвигатели приводятся основные параметры, такие как: мощность на валу РН (кВт); частота вращения nН (об/мин);  напряжение питания UН (В); ток якоря IЯН (А); сопротивление обмотки якоря RЯ (Ом); момент номинальный МН (Н·м); момент инерции J (кг·м2), на основе которых рассчитываются дополнительные.

Номинальная угловая скорость вращения вала ωН,с-1

.

(15)

Индуктивность цепи якоря LЯ, Гн

,

(16)

где     р – число пар полюсов двигателя.

Коэффициент ЭДС ke, В с

.

(17)

          Коэффициент момента kМ, Н м А-1

.

(18)

СВЕДЕНИЯ О ПРОГРАММНОМ ПРОДУКТЕ

На основании уравнений (9)-(12) с учетом выражений (13), (14) строится Simulink-модель двигателя (рис.2) с использованием стандартной библиотеки пакета.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
1 Mb
Скачали:
0