Модели двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет

имени П. О. Сухого

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

ОТЧЁТ

по лабораторной работе №2

«Модели двигателей постоянного тока независимого

и последовательного возбуждения»

                        Выполнил студент гр. ЭП – 32

                        Блинков М.В.

                        Проверил преподаватель

                        Захаренко В.С.

Гомель 2010

Цель работы: – ознакомиться с алгоритмами моделирования статических

 элементов систем автоматического управления;

– ознакомиться с приемами моделирования динамических элементов;

– получить практические навыки составления программ моделирования.

Ход работы

28. Блинков Максим Валерьевич

Двигатель 2ПН90M (независимое возбуждение). , .

Моделирование по системе уравнений. Метод Рунге-Кутта.

Справочные данные двигателя:

Напряжение на обмотке якоря

:  220 В

Сопротивление якоря и добавочных полюсов:  15,07 Ом

Индуктивность якоря: 297 мГн

Частота вращения ротора двигателя:  1120  об./ мин.      

Число пар полюсов:  1

Инерция якоря:  0,004

КПД:  57 %

При постоянстве магнитного потока ( kФ =  kФ_Н = const ) из полной модели двигателя можно исключить цепь возбуждения.

На схеме обозначено:

u_Я – напряжение якоря,

e_Я – ЭДС якоря,

i_Я – ток якоря,

M – момент двигателя,

M_С – момент сопротивления,

ω – угловая скорость вращения,

R_ЯД – активное сопротивление якорной цепи двигателя,

T_ЯД – постоянная времени якорной цепи

L_ЯД – индуктивность якорной цепи двигателя.

Моделирование по системе уравнений. Метод Рунге-Кутта.

Таблица описания переменных:

Переменная	Описание
u_nom	Напряжение на обмотке якоря
a	Число параллельных ветвей якоря
r	Сопротивление якоря и добавочных полюсов
L	Индуктивность якоря
n	Частота вращения ротора двигателя
p	Число пар полюсов
J	Инерция якоря
d	КПД
t,dt	Шаг расчета
w	Угловая скорость вращения
I_nom	Номинальный ток
T_z	Постоянная времени якорной цепи
M_nom	Номинальный момент двигателя
k	Конструктивная постоянная двигателя
kFn	Произведение конструктивной постоянной на номинальный магнитный поток
t_start, t_full, t_stop, t_revers	Время пуска, работы, торможения и реверса
i, kol	Номер шага расчета, количество шагов
f	Значение производных (правых частей дифф. уравнений)
y, yp, yp1, yp2	Значения переменных модели, для которых есть дифференциальные уравнения, на текущем и предыдущем шагах расчета, соответственно

Кодпрограммы

unit Unit1;

interface

uses

  Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

  Dialogs, Menus, StdCtrls, jpeg, ExtCtrls, Gauges;

type

  TForm1 = class(TForm)

    Edit_u: TEdit;

    Label1: TLabel;

    Edit_r: TEdit;

    Label_r: TLabel;

    Edit_n_ob: TEdit;

    Label6: TLabel;

    Button2: TButton;

    Button3: TButton;

    Button4: TButton;

    Edit_p: TEdit;

    Label8: TLabel;

    Label_J: TLabel;

    Edit_J: TEdit;

    Edit_dt: TEdit;

    Label_dt: TLabel;

    Label2: TLabel;

    Edit_kpd: TEdit;

    Button1: TButton;

    Label_L: TLabel;

    Edit_L: TEdit;

    procedure Button4Click(Sender: TObject);

    procedure Button2Click(Sender: TObject);

    procedure Button3Click(Sender: TObject);

    procedure Button1Click(Sender: TObject);

  private

    { Private declarations }

  public

    { Public declarations }

  end;

var

  Form1: TForm1;

implementation

uses Unit2, Unit3, Unit4;

{$R *.dfm}

Type

  DArray=array[1..2] of double;

procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject);

begin

close;

end;

procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);

var

n,p,U_nom,w,I_nom,t_start,t_full,t_stop,t_revers,

r,alpha,L,kFn,T_z,M_nom,J,t,dt,d,k:double;

y,yp,yp1,yp2,f:darray;

i,kol:integer;

function Moment(t,M_nom:double):double;

var

M:double;

begin

if t<=0 then M:=0

       else if t<t_start then M:=0.5*M_nom

               else if t<t_full then M:=M_nom

               else M:=M_nom;

Moment:=M;

end;

function u(t,U_nom:double):double;

begin

u:=0;

if t<=0 then u:=0

       else if t<t_start then u:=u_nom

       else if t<t_full then u:=u_nom

       else if t<t_revers then u:=-u_nom

       else if t<t_stop then u:=0;

end;

function sign(x:double):double;

begin

if x>0 then sign:=1

       else

       if x=0 then sign:=0

              else sign:=-1;

end;

procedure scheme(t:double; y:darray; var F:darray);

begin

f[1]:=((u(t,U_nom)-y[2]*kFn)*(1/r)-y[1])/T_z;

f[2]:=(y[1]*kFn-moment(t,M_nom)*sign(y[2]))/J;

end;

procedure method(yp:darray; t,dt:double; var y:darray);

var

x:integer;

f:darray;

f11,f051,f052,y05p:darray;

begin

scheme(t-dt,yp,f);

for x:=1 to 2 do

  y05p[x]:=yp[x]+(dt/2)*f[x];

scheme(t-0.5*dt,y05p,f051);

for x:=1 to 2 do

  y05p[x]:=yp[x]+(dt/2)*f051[x];

scheme(t-0.5*dt,y05p,f052);

for x:=1 to 2 do

  y[x]:=yp[x]+dt*f052[x];

scheme(t,y,f11);

for x:=1 to 2 do

  y[x]:=yp[x]+(dt/6)*(f[x]+2*f051[x]+2*f052[x]+f11[x]);

end;

begin

n:=strtofloat(Edit_n_ob.Text);

U_nom:=strtofloat(Edit_u.Text);

r:=strtofloat(Edit_r.Text);

L:=strtofloat(Edit_L.Text);

p:=strtofloat(Edit_p.Text);

d:=strtofloat(Edit_kpd.Text);

J:=strtofloat(Edit_J.Text);

dt:=strtofloat(Edit_dt.Text);

L:=L*exp((-3)*ln(10));

d:=d/100;

r:=r*(1+0.0039*(120-15));

I_nom:=U_nom*(1-d)/(2*r);

w:=3.14*n/30;

kFn:=(U_nom-r*I_nom)/w;

T_z:=L/r;

M_nom:=kFn*I_nom;

k:=1/r;

t_start:=0.3;

t_full:=t_start+0.3;

t_revers:=t_full+0.3;

t_stop:=t_revers+0.1;

kol:=round(t_stop/dt);

fillchar(y,sizeof(y),0);

fillchar(yp,sizeof(yp),0);

Form2.Series1.Clear;

Form2.Series2.Clear;

Form3.Series1.Clear;

t:=0;

Form2.Series1.AddXY(t,y[1]*10);

Form2.Series2.AddXY(t,y[2]);

Form3.Series1.AddXY(y[1],y[2]);

for i:=1 to kol do

 begin

  t:=dt*i;

  method(yp,t,dt,y);

  Form2.Series1.AddXY(t,y[1]*10);

  Form2.Series2.AddXY(t,y[2]);

  Form3.Series1.AddXY(y[1],y[2]);

  yp2:=yp1;

  yp1:=yp;

  yp:=y;

 end;

Button3.visible:=true;

Button1.Visible:=true;

end;

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

begin

Form2.showmodal;

end;

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

Form3.showmodal;

end;

end.

График переходных процессов

График динамической характеристики

Выводы:

В результате выполнения данной лабораторной работы закрепил полученные практические навыки составления программ моделирования; а также исследовал динамические свойства двигателя постоянного тока Д31 последовательного возбуждения с учетом кривой намагничивания, при этом построил в одних осях диаграммы тока и скорости, и динамическую механическую характеристику.