Разживин А.В. Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии - файл n1.doc

Разживин А.В. Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии
скачать (1723.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1724kb.27.12.2012 13:50скачать

n1.doc



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНАЯ

АКАДЕМИЯ


ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА


К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО КУРСУ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ


для студентов специальности 7.092501
«Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии»
дневной формы обучения

УТВЕРЖДЕНО


на заседании методического

совета ДГМА

Протокол №

от 2007 г.

Краматорск 2007
УДК 669.18.621.3
Основы теории электропривода. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 7.092501 «Автоматизация и компьютерно-интегрированные технологии» дневной и заочной форм обучения / Сост. А.В. Разживин. – Краматорск: ДГМА, 2007.– 40 с.

Изложены общие вопросы и принципы структурного моделирования систем управления электроприводами постоянного и переменного тока. Рассмотрены особенности моделирования в среде MATLAB.

Составитель А.В. Разживин, ассист.,
Отв. за выпуск О.В. Субботин, доц.

Редактор Н.А. Хахина


Подп. к печати Формат 6084/16


Ризографич. печать. Усл. печ. л. 3,5. Уч.-изд. л. 2,54.

Тираж 80 экз. Зак. №

ДГМА. 84313, Донецкая обл., г. Краматорск, ул. Шкадинова,72





СОДЕРЖАНИЕ
Стр

Введение

1 Лабораторный практикум №1

2 Лабораторный практикум №2

3 Лабораторный практикум №3

Список рекомендуемой литературы

Приложение А. Исходные данные к лабораторному практикуму


4

7

17

27

39

40



ВВЕДЕНИЕ

Электропривод широко используется во всех отраслях народного хозяйства. Это один из самых энергоемких потребителей и преобразователей энергии. В связи с этим вопросы повышения коэффициента полезного действия (КПД) электропривода путем уменьшения потерь при преобразовании энергии более чем актуально. Пути решения этой проблемы известны – это снижение потерь в каждом звене электропривода (путем совершенствования конструкции этих звеньев) и согласование выходных параметров электропривода с параметрами нагрузки (путем регулирования скорости и момента на выходе электропривода).

Теория регулируемого электропривода, насчитывающая уже не один десяток лет, постоянно развивается вместе с совершенствованием конструктивных решений. Особенно интенсивное развитие она получила в последнее время благодаря усовершенствованию традиционных и созданию новых силовых управляемых полупроводниковых приборов, интегральных схем, развитию цифровых информационных технологий и разработке разнообразных систем микропроцессорного управления.

Владение теорией в области регулируемого электропривода является необходимым элементом технической культуры, важной составляющей профессиональной подготовки специалиста.

Сегодня достижение такой цели возможно лишь при применении новых форм обучения с использованием компьютерных технологий, базирующихся на современных прикладных программах.

Компьютерные технологии, в основе которых лежат прикладные математические пакеты, предоставляют возможность более глубокого изучения вопросов, связанных с проектированием полупроводникового электропривода. Они позволяют качественно изменить и существенно улучшить технологию изучения, перевести ее в виртуальную действительность, осуществить в этой виртуальной лаборатории необходимые исследования с получением количественных результатов.

Лабораторный практикум по дисциплине «Основы теории электропривода» направлен на изучение методов математического моделирования динамических режимов в электроприводах постоянного и переменного тока. Практикум по моделированию состоит из трех работ, в которые составной часть входят лабораторные работы, а именно:

1. Лабораторный практикум №1. Моделирование естественных и искусственных механических характеристик электродвигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением в среде MatLab

Лабораторная работа № 1.1. Математическое моделирование естественных и искусственных механических характеристик ДПТ с независимым возбуждением при реостатном пуске.

Лабораторная работа № 1.2. Математическое моделирование естественных и искусственных механических характеристик ДПТ с независимым возбуждением при регулировании угловой скорости изменение величины питающего напряжения.

– Лабораторная работа № 1.3. Математическое моделирование естественных и искусственных механических характеристик ДПТ с независимым возбуждением при регулировании угловой скорости ослаблением потока обмотки возбуждения.

2. Лабораторный практикум №2. Моделирование естественных и искусственных механических характеристик асинхронного электродвигателя (АД) с фазным и короткозамкнутым ротором в среде MatLab.

Лабораторная работа № 2.1. Математическое моделирование естественной механической характеристики АД с короткозамкнутым ротором.

Лабораторная работа № 2.2. Математическое моделирование искусственной механической характеристики АД с фазным ротором при реостатном пуске.

– Лабораторная работа № 2.3. Математическое моделирование искусственной механической характеристики АД при регулировании угловой скорости изменение величины питающего напряжения.

3. Лабораторный практикум №3. Моделирование механических характеристик электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением в тормозных режимах работы в среде MatLab.

Лабораторная работа № 3.1. Математическое моделирование динамического торможения ДПТ с независимым возбуждением с дальнейшим реостатным пуском в 3 ступени.

– Лабораторная работа № 3.2. Математическое моделирование пуска и реверсивного торможения противовключением ДПТ с независимым возбуждением в 3 реостатные ступени.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ №1

Тема: Моделирование естественных и искусственных механических характеристик электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением в среде MatLab.

Цель: Изучить методики расчета параметров двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением и моделирования естественной и искусственных механических характеристик при вводе добавочного сопротивления в цепь якоря, ослаблении магнитного потока в обмотке возбуждения, изменении величины питающего напряжения.
Краткие сведения

Моделирование работы ДПТ с независимым возбуждением проводится в среде MatLab. Пиктограмма изображения ДПТ в среде MatLab приведена на рис. 1.1.


Рисунок 1.1 – Пиктограмма изображения ДПТ в среде MatLab
Назначение:

Моделирует электрическую машину постоянного тока

Порты модели A+ и A- являются выводами обмотки якоря машины, а порты F+ и F- представляют собой выводы обмотки возбуждения. Порт TL предназначен для подачи момента сопротивления движению. На выходном порте m формируется векторный сигнал, состоящий из четырех элементов: скорости, тока якоря, тока возбуждения и электромагнитного момента машины.

Схема модели машины постоянного тока представлена на рис. 1.2.


Рисунок 1.2 – Математическая модель электродвигателя постоянного тока
Цепь якоря машины представлена последовательно включенными элементами Ra - активное сопротивление якорной цепи, La - индуктивность якорной цепи и E_FCEM - ЭДС обмотки якоря (управляемый источник напряжения). Величина ЭДС обмотки якоря вычисляется по выражению:
,
где Е – ЭДС обмотки якоря, - угловая скорость вращения вала электродвигателя, Ке- коэффициент пропорциональности между скоростью и ЭДС.
Коэффициент пропорциональности между скоростью и ЭДС зависит от величины тока обмотки возбуждения машины:

,
где Laf – взаимоиндуктивность между обмоткой якоря и обмоткой возбуждения, If - ток обмотки возбуждения машины.
Цепь возбуждения машины представлена на схеме элементами Ra и La - активное сопротивление и индуктивность обмотки возбуждения.

Механическая часть модели вычисляет скорость вращения вала машины в соответствии с уравнением:
,
где Те – электромагнитный момент машины, В – коэффициент вязкого трения, ТL – коэффициент сухого трения.
Механическая часть модели представлена интегратором и усилителем с коэффициентом передачи , а также соответствующими сумматорами и умножителем.

Величина электромагнитного момента машины вычисляется в соответствии с выражением
,
где - ток якоря; - коэффициент пропорциональности между электромагнитным моментом и током якоря. По величине коэффициент равен .
Окно задания параметров ДПТ представлено на рис. 1.3



Рисунок 1.3 – Окно задания параметров ДПТ
Параметры блока:

Armature resistance and inductance [Ra (ohms) La (H) ]:

[Активное сопротивление Ra (Ом) и индуктивность La (Гн) цепи якоря].

Field resistance and inductance [Rf (ohms) Lf (H) ]:

[Активное сопротивление Rf (Ом) и индуктивность Lf (Гн) цепи возбуждения].

Field-armature mutual inductance Laf (H) :

[Взаимная индуктивность между цепью якоря и цепью возбуждения двигателя (Гн)].

Total inertia J (kg.m^2):

[Момент инерции двигателя J (кгм2)].

Viscous friction coefficient Bm (N.m.s):

[Коэффициент вязкого трения Bm (Нмс)].

Coulomb friction torque Tf (N.m):

[Реактивный момент сопротивления Tf (Нм)].

Initial speed (rad/s) :

[Начальная угловая скорость вала двигателя (рад/с)].
Параметры машины постоянного тока с независимым возбуждением можно определить на основе ее каталожных данных по следующим выражениям [1]:

или , А;

где Iв – ток обмотки возбуждения, Uв - напряжение обмотки возбуждения,
Rв – активное сопротивление обмотки возбуждения, Lв – индуктивность обмотки возбуждения, Iян – номинальный ток обмотки якоря, Uян – номинальное напряжение обмотки якоря, Rя – активное сопротивление обмотки якоря, Мн – номинальный момент, Рн – номинальная мощность, nн – номинальная частота вращения якоря (об/мин), ?н - номинальная угловая скорость вращения якоря (рад/с), Пмех – общие механические потери машины.
Индуктивность якорной цепи может быть найдена по формуле:

,

где С=(1ч2.5) для машин с компенсационной обмоткой (большая величина относится к тихоходным двигателям), С=6 для некомпенсированных машин, p – число пар полюсов.
Пример 1.1:

На рис.1.4 показана схема, обеспечивающая пуск двигателя с помощью трехступенчатого пускового устройства (блок Motor Starter). На рисунке показаны также графики изменения скорости и электромагнитного момента двигателя в функции времени и динамическая механическая характеристика машины, построенная с помощью блока XY-Graph. В примере момент сопротивления движению, зависящий от скорости, задается с помощью пропорционального усилительного звена Gain.



Рисунок 1.4 - Схема реостатного пуска ДПТ в три ступени

Примечание: В библиотеке Machines представлена также дискретная модель машины постоянного тока - Discrete DC_Machine. Модель отличается от рассмотренной выше – использованием блоков дискретных передаточных функций. В окне диалога блока также присутствует параметр Sample time (s) – шаг дискретизации.
Пример 1.2:

На рис.1.5 показана схема, демонстрирующая регулирование скорости ДПТ с независимым возбуждением при уменьшении величины питающего напряжения. На рисунке показаны также графики изменения скорости и электромагнитного момента двигателя в функции времени и динамическая механическая характеристика машины, построенная с помощью блока XY-Graph. В примере момент сопротивления движению, зависящий от скорости, задается с помощью блока задания Constant.



Рисунок 1.5 - Схема регулирования скорости ДПТ путем изменения
величины питающего напряжения

Пример 1.3:

На рис.1.6 показана схема, демонстрирующая регулирование скорости ДПТ с независимым возбуждением при ослаблении магнитного потока в обмотке возбуждения. На рисунке показаны также графики изменения скорости и электромагнитного момента двигателя в функции времени и динамическая механическая характеристика машины.



Рисунок 1.6 - Схема регулирования скорости ДПТ путем уменьшения
величины магнитного потока в обмотке возбуждения
Общие указания к выполнению лабораторной работы
В соответствии с вариантом задания используя таблицу А.1 рассчитать входные параметры ДПТ независимого возбуждения необходимые для моделирования в среде MatLab и смоделировать:

Отчет по лабораторной работе должен содержать:


Контрольные вопросы


  1. Назовите способы регулирования угловой скорости вращения якоря ДПТ независимого возбуждения.

  2. Запишите уравнение электромеханической и механической характеристики ДПТ независимого возбуждения.

  3. Изобразите естественную механическую характеристику ДПТ независимого возбуждения.

  4. Изобразите искусственные механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при изменении величины питающего напряжения.

  5. Как влияет изменение величины питающего напряжения на угловую скорость вращения вала ДПТ.

  6. Изобразите искусственные механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при вводе добавочного сопротивления в якорную цепь.

  7. Изобразите искусственные механические характеристики ДПТ независимого возбуждения при ослаблении магнитного потока.

  8. Как влияет изменение величины питающего напряжения на угловую скорость вращения вала ДПТ.

  9. Как влияет ввод добавочного сопротивления в якорную цепь ДПТ на изменение угловой скорости вращения вала.

  10. Как влияет ослабление магнитного потока на угловую скорость вращения вала ДПТ.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ №2
Тема: Моделирование естественных и искусственных механических характеристик асинхронного электродвигателя с фазным и короткозамкнутым ротором в среде MatLab.

Цель: Изучить методики расчета параметров асинхронного двигателя (АД) с фазным ротором и моделирования естественной и искусственной механической характеристики при многоступенчатом реостатном пуске.
Краткие сведения

Моделирование работы АД с фазным и короткозамкнутым ротором проводится в среде MatLab. Пиктограмма изображения АД в среде MatLab приведена на рис. 2.1.

Пиктограмма:


Рисунок 2.1 – Пиктограмма изображения АД в среде MatLab
Назначение:

Моделирует асинхронную электрическую машину в двигательном или генераторном режимах. Режим работы определяется знаком электромагнитного момента машины.

Порты модели A, B и С являются выводами статорной обмотки машины, а порты а, b и с - обмотки ротора машины. Порт Tm предназначен для подачи момента сопротивления движению. На выходном поту m формируется векторный сигнал, состоящий из 21 элемента: токов, потоков и напряжений ротора и статора в неподвижной и вращающейся системах координат, электромагнитного момента, скорости вращения вала, а также его углового положения. Для удобства извлечения переменных машины из вектора в библиотеке SimPowerSystems предусмотрен блок Machines Measurement Demux. Модель асинхронной машины включает в себя модель электрической части, представленной моделью пространства состояний четвертого порядка и модель механической части в виде системы второго порядка. Все электрические переменные и параметры машины приведены к статору. Исходные уравнения электрической части машины записаны для двухфазной (dq-оси) системы координат.

Окно задания параметров изображено на рис. 2.2.


Рисунок 2.2 – Окно задания параметров АД

Параметры блока:

Rotor type:

[Тип ротора]. Значение параметра выбирается из списка:

Squirrel-Cage -короткозамкнутый ротор или <беличья клетка>,

Wound - фазный ротор.

Reference frame:

[Система координат]. Значение параметра выбирается из списка:

Rotor - неподвижная относительно ротора,

Stationary - неподвижная относительно статора,

Synchronous - вращающаяся вместе с полем.

Nom. power, L-L volt. and frequency[Pn(VA), Un(V), fn(Hz)]:

[Номинальная мощность Pn (ВА), действующее линейное напряжение Un (В) и номинальная частота fn (Гц)].

Stator [Rs(Ohm) Lls(H)]:

[Сопротивление Rs (Ом)и индуктивность Ls (Гн) статора].

Rotor [Rr(Ohm) Llr'(H)]:

[Сопротивление Rs (Ом) и индуктивность Ls (Гн) ротора].

Mutual inductance Lm(H):

[Взаимная индуктивность (Гн)].

Inertia, friction factor and pairs of poles [J(kg*m^2) F(N*m*s) p]:

[Момент инерции J (кгм2),коэффициент трения F (Нмс) и число пар полюсов p].

Initial conditions [ s th(deg)isa, isb, isc(A) phA, phB, phC(deg)]:

[Начальные условия]. Параметр задается в виде вектора каждый элемент, которого имеет следующие значения:

s - скольжение,

th - фаза (град.),

isa, isb, isc - начальные значения токов статора (А),

phA, phB, phC - начальные фазы токов статора (град.)].

Начальные условия машины могут быть вычислены с помощью блока Powergui.

Исходными данными для расчета параметров машины являются следующие:

Рн – номинальная мощность [Вт],

Uн – номинальное линейное напряжение [В] ,

f1 – частота сети [Гц] ,

nн – номинальная скорость вращения вала [с-1] .

p – число пар полюсов,

 - коэффициент полезного действия [о.е.],

КI – коэффициент мощности [о.е.], КI =1,35;

Iн – номинальный ток статора [A] ,

п – кратность пускового тока, момента [о.е.],

 - кратность максимального момента [о.е.],

J - момент инерции [кгм2].

Параметры асинхронной машины можно рассчитываются по следующим выражениям:

По окончании расчета необходимо определить коэффициент приведения и сравнить его с ранее принятым коэффициентом C. При необходимости расчет следует повторить, добиваясь минимальной разницы между C и C1.
Моделирование трехфазного переключателя переменного тока

Моделирование работы АД трехфазного переключателя переменного тока проводится в среде MatLab. Пиктограмма изображения трехфазного переключателя переменного тока в среде MatLab приведена на рис. 2.3.


Рисунок 2.3 - Пиктограмма изображения трехфазного переключателя
переменного тока в среде MatLab
Назначение:

Моделирует трехфазное устройство включения и выключения переменного тока. Состоит из трех блоков Breaker, управляемых одним сигналом.

Окно задания параметров:



Рисунок 2.4 – Окно задания параметров Breaker
Параметры блока:

Initial status of breakers:

[Начальное состояние ключей]. Значение параметра выбирается из списка:

- open - все ключи открыты,

- closed - все ключи закрыты.

Switching of phase A:

[Управление ключом фазы A].При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Initial status of breakers.

Switching of phase B:

[Управление ключом фазы B].При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Initial status of breakers.

Switching of phase C:

[Управление ключом фазы C].При снятом флажке управление ключом не производится. Состояние ключа определяется параметром Initial status of breakers.

Transition times (s):

[Время срабатывания выключателя]. Параметр задается в виде вектора, определяющего моменты времени срабатывания выключателя.

Sample time of the internal timer Ts (s):

[Шаг дискретизации встроенного таймера].

External control of switching times:

[Внешнее управление временем срабатывания]. При установке флажка на пиктограмме блока появляется входной управляющий порт. Единичный уровень управляющего сигнала вызывает замыкание ключей, а нулевой уровень является командой на размыкание ключей, при этом разрыв цепи в каждой фазе выполняется при достижении током этой фазы нулевого уровня.

Breaker resistance Ron(Ohm):

[Сопротивление выключателя в замкнутом состоянии (Ом)].

Initial state (0 for 'open', 1 for'closed'):

[Начальное состояние выключателя (0 - разомкнут, 1 -замкнут)].

Snubber resistance Rs(Ohm):

[Сопротивление искрогасящей цепи (Ом)].

Snubber capacitance Cs(F):

[Емкость искрогасящей цепи (Ф)].

Measurements:

[Измеряемые переменные]. Значения параметра выбираются изсписка:

- None - нет переменных для отображения,

- Branch voltage Voltage- напряжение на зажимах элемента,

- Branch current - ток элемента,

- Branch voltage and current - напряжение и ток элемента.
Пример 2.1:

На рис. 2.5 показана схема, с использованием трехфазного выключателя. Управление выключателем осуществляется с помощью блока Timer. Измерение фазных токов выполняется блоком Multimetr.


Рисунок 2.5 – Пример использование трехфазного переключателя
переменного тока при моделировании

Пример 2.2:

На рис. 2.6 показана схема, обеспечивающая прямой пуск двигателя и последующий наброс нагрузки. На рисунке приведены также графики угловой скорости вала и электромагнитного момента, а также динамическая механическая характеристика.



Рисунок 2.6 – Математическая модель АД с короткозамкнутым ротором, механическая и динамические характеристики изменения скорости и момента во времени
Пример 2.3

На рис. 2.7 показана схема, обеспечивающая реостатный пуск двигателя в 3 резистивные ступени. На рисунке приведены также графики изменения скорости и электромагнитного момента во времени.



Рисунок 2.7 – Математическая модель пуска АД с фазным ротором в 3
резистивные ступени, графики изменения скорости и электромагнитного момента во времени
Общие указания к выполнению лабораторной работы
В соответствии с вариантом задания используя таблицу А.1 рассчитать входные параметры асинхронного электродвигателя необходимые для моделирования в среде MatLab и построить:

Отчет по лабораторной работе должен содержать:


Контрольные вопросы


  1. Назовите способы регулирования угловой скорости вращения вала АД с фазным ротором.

  2. Запишите механической характеристики АД (уравнение Клосса).

  3. Что такое скольжение. Запишите зависимость определения критического и номинального скольжения.

  4. Изобразите естественную механическую характеристику АД.

  5. Изобразите искусственные механические характеристики АД при изменении величины питающего напряжения.

  6. Как влияет изменение величины питающего напряжения на угловую скорость вращения вала АД.

  7. Изобразите искусственные механические характеристики АД с фазным ротором при вводе добавочного сопротивления в роторную цепь.

  8. Как влияет изменение величины питающего напряжения на угловую скорость вращения вала АД.

  9. Как влияет ввод добавочного сопротивления в роторную цепь АД на изменение угловой скорости вращения вала.

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ №3

Тема: Моделирование механических характеристик электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением в тормозных режимах работы в среде MatLab.

Цель: Изучить методику расчета параметров ДПТ с независимым возбуждением и моделирования механических и переходных характеристик при динамическом торможении и торможении противовключением. Проанализировать влияние величины тормозного сопротивления на качество характеристик переходного процесса по угловой скорости и силе тока.
Краткие сведения

ДПТ может работать в трех режимах торможения:

– генераторное, с отдачей электроэнергией в сеть (рекуперативное торможение);

– динамическое торможение;

– торможение противовключением.

Генераторное торможение с отдачей электроэнергии в сеть имеет место в том случае, когда якорь двигателя вращается со скоростью выше скорости идеального холостого хода, а ЭДС двигателя больше приложенного напряжения якоря. При этом двигатель может отдавать энергию в сеть за вычетом потерь.

Аналитическое условие генераторного торможения:

; .

Уравнение электромеханической характеристики ДПТ независимого возбуждения в режиме генераторного торможения:

.


Рисунок 3.1 – Электромеханическая характеристика ДПТ с независимым
возбуждением в режиме генераторного торможения
Величина тормозного сопротивления для режима генераторного торможения, определяется по зависимости:

,

где - угловая скорость генераторного торможения, с-1;

- тормозной ток, А.

Особенности генераторного торможения ДПТ с независимым
возбуждением:


1) торможение сопровождается отдачей энергии в сеть;

2) с увеличением сопротивления якорной цепи () при одной и той же скорости тормозной момент уменьшается, а при одном и том же тормозном моменте скорость растет;

3) этот вид торможения имеет место при регулировании скорости изменением напряжения приложенного к якорю или изменением магнитного потока двигателя (см. рис. 3.2).



Рисунок 3.2 - Генераторное торможение ДПТ с независимым возбуждением при регулировании скорости: а) снижением величины питающего напряжения б) увеличением величины потока обмотки возбуждения
Динамическое торможение – имеет место в том случае, когда якорь двигателя отключается от питающей сети и замыкается на сопротивление тормозного реостата, а обмотка возбуждения остается включенной на сеть, при этом двигатель превращается в генератор с независимым возбуждением.



Рисунок 3.3 – Схема включения пускорегулирующих сопротивлений
и сопротивления динамического торможения ДПТ

Уравнение электромеханической характеристики ДПТ с независимым возбуждением при динамическом торможении:

, т.к. ,



Рисунок 3.4 – Пусковая диаграмма и механическая тормозная
характеристика ДПТ независимого возбуждения в
режиме динамического торможения
Величина тормозного сопротивления для режима динамического торможения, определяется по зависимости:

;
Величиной тормозного тока или момента задаются исходя из требуемого времени торможения или из допустимого начального тормозного момента.

Особенности динамического торможения ДПТ с независимым возбуждением:

1) торможение экономично, так как энергия из сети не потребляется;

2) обеспечивает высокую точность остановки привода (точность останова выше, чем с меньшей скоростью тормозится двигатель, поэтому может применяться торможение в две или три ступени). Широко используется в приводах станков.

Недостатки: снижение величины сопротивления якорной цепи ведет к уменьшению скорости и тормозной момента (тока), следствии, чего увеличивается, временя торможения (см. рис. 3.4).
Торможение противовключением – имеет место, в том случае, когда якорь двигателя включен для одного направления вращения, в действительности вращается в противоположном направлении.

Торможение противовключением возможно в двух случаях:

Первый случай – режим тормозного спуска, он имеет место при наличии активного момента сопротивления на валу двигателя и не требует никаких коммутаций в цепях электродвигателя. Данных режим достигается при вводе добавочного сопротивления в якорную цепь. Причем величина сопротивления подбирается таким, чтобы электромеханическая характеристика (см. рис. 3.5) электродвигателя имела низкую жесткость и обеспечивала отрицательную величину угловой скорости при определенном моменте статического сопротивления. Такой вид торможения может иметь место в приводе подъемника, когда двигатель включен на подъем, а момент, развиваемый грузом, заставляет электродвигатель вращаться в противоположную сторону.

Величина тока торможения (точка Е) определяется следующим выражением:

.


Рисунок 3.5 – Электромеханическая характеристика ДПТ независимого
возбуждения в режиме «спуск-тормоз»
Второй случай – режим реверсивного торможения противовключением, достигается путем изменения полярности напряжения, подводимого к якорной цепи электродвигателя. Реверсивное торможение электродвигателя осуществляется, по схеме изображенной на рис. 3.6, перекоммутацией контактов и , с контактной группой и . Электромеханическая характеристика реверсивного тормозного режима изображена на рис. 3.7.



Рисунок 3.6 – Схема реверсивного торможения ДПТ с независимым
возбуждением



Рисунок 3.7 – Электромеханическая характеристика ДПТ независимого
возбуждения в режиме реверсивного торможения
Величина тормозного сопротивления для режима реверсивного торможения, определяется по зависимости:

.

Особенности торможения противовключением ДПТ независимого возбуждения:

1) Торможение противовключением не экономично.

2) Торможение быстротечно.

3) При наличии активного момента на валу электродвигателя необходимо произвести его отключение от питающей сети с дальнейшим наложением тормоза, с целью исключения его разгона в обратную сторону (реверсирования).
Пример 3.1:

На рис. 3.8 показана структурная схема математической модели ДПТ независимого возбуждения, обеспечивающая динамическое торможение электродвигателя от номинальной угловой скорости до полного останова с дальнейшим реостатным пуском в 3 резистивные ступени. На рисунке приведены также графики изменения угловой скорости и силы тока в якорной цепи ДПТ.





Рисунок 3.8 – Структурная схема математической модели динамического торможения ДПТ с дальнейшим реостатным пуском,
графики переходного процесса по угловой скорости и силе тока якоря


Пример 3.2:

На рис. 3.9 показана структурная схема математической модели ДПТ независимого возбуждения, обеспечивающая пуск и реверсивное торможение противовключением электродвигателя в 3 резистивные ступени. На рисунке приведены также графики изменения угловой скорости и силы тока в якорной цепи ДПТ.


Рисунок 3.8 – Структурная схема математической модели пуска и
реверсивного торможения противовключением ДПТ
в
3 резистивные ступени


Рисунок 3.8 – Графики переходного процесса по угловой скорости и силе тока якоря при пуске и реверсивном торможении
противовключением ДПТ
в 3 резистивные ступени
Общие указания к выполнению лабораторной работы
В соответствии с вариантом задания используя таблицу А.1 и результаты, полученные при выполнении лабораторной работы №1, рассчитать величины тормозных сопротивлений при динамическом торможении и противовключением, а также построить:

Отчет по лабораторной работе должен содержать:


Контрольные вопросы


  1. Назовите способы электрического торможения.

  2. Почему тормозной режим электродвигателя можно назвать генераторным?

  3. Как осуществляется генераторное торможение ДПТ с независимым возбуждением?

  4. Назовите особенности и область применения генераторного торможения.

  5. Как осуществляется динамическое торможение ДПТ с независимым возбуждением?

  6. Как осуществляется торможение противовключением в режиме «спуск-тормоз» ДПТ с независимым возбуждением?

  7. Назовите особенности и область применения торможения в режиме «спуск-тормоз».

  8. Как осуществляется реверсивное торможение противовключением ДПТ с независимым возбуждением?

  9. Назовите особенности и область применения реверсивного торможения противовключением.

  10. Изобразите электромеханическую характеристику ДПТ в режиме генераторного торможения.

  11. Изобразите электромеханическую характеристику ДПТ в режиме динамического торможения.

  12. Изобразите электромеханическую характеристику ДПТ в режиме реверсивного торможения противовключением.

  13. Изобразите электромеханическую характеристику ДПТ при торможении противовключением в режиме «спуск-тормоз».

  14. Запишите зависимости определения величин тормозных сопротивлений применительно к тормозным режимам ДПТ.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



  1. Брусникин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины, ч.1,2. – М.: Энергоиздат, 1987.

  2. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Энергоиздат, 1991.- 452 с.

  3. Черных И.. Simulink: среда создания инженерных приложений. Диалог-МИФИ. 2003.

  4. Поршнев С.. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB. Горячая Линия - Телеком. 2003.

  5. Дэбни Дж., Харман Т.. Simulink 4. Секреты мастерства. Бином. Лаборатория базовых знаний. 2003.

  6. Дьяконов В.. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения. Полное руководство пользователя. Солон-Пресс. 2002.

  7. Кондрашов В., Королев С.. Matlab как система программирования научно-технических расчетов. Мир. 2002.

  8. Данилов А.. Компьютерный практикум по курсу "Теория управления". Simulink-моделирование в среде Matlab. МГУИЭ. 2002.

  9. Герман-Галкина С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. Корона принт. 2001.

  10. К.Чен, П.Джиблин, А.Ирвинг. MATLAB в математических исследованиях. Мир. 2001.

  11. Герман-Галкина С.Г. Электрические машины. Лабораторные работы на ПК/ С.Г. Герман-Галкина, Г.А. Кардонов.- СПб.: КОРОНАпринт, 2003. - 256 с., ил.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ

Таблица А.1 – Варианты заданий и исходные данные к лабораторному практикуму №1 и 3

вар

Двигатель постоянного тока

Рн, КВт

nн, об/мин

Rдв, Ом

nмах, об/мин

Uн, B

Iн, A

1

2ПБ90L

30

1500

1,2

3500

220

30

3

2ПБ90М

0,13

750

0,65

1500

220

17

5

2ПФ132М

3,0

2200

0,9

4000

220

25

7

2ПБ90L

2,0

750

0,83

2500

220

17

9

2ПН-180М

26

2240

0,038

3500

220

130

11

2ПН-180L

10

1000

0,168

3000

220

52,5

13

2ПН-100L

1,1

1500

2,2

4300

220

6,81

15

2ПБ180L

5,6

3000

0,181

3500

440

30,2

17

2ПН-132М

4,0

1500

2,28

3750

440

10,9

19

2ПН-200М

13,0

1120

0,106

3000

220

67,0

21

2ПН-200L

11,0

750

0,565

1850

440

28,3

23

2ПН-112М

2,5

2200

0,788

4000

220

13,8

25

2ПН-112L

3,4

2240

0,413

4000

220

18,3

27

2ПН-132L

3,0

1000

3,38

2500

440

8,3

29

2ПН-132S

3,2

1000

0,88

3000

220

16,9



Таблица А.2 – Варианты заданий и исходные данные к лабораторному практикуму №2

вар

Асинхронный двигатель

Рн, КВт

n1, об/мин

n2, об/мин



R2, Ом

Uн, B

2

4АА63Ф6У3

0,18

1000

885

2,2

0,2

220

4

4А250S10У3

30,0

600

590

1,9

1,1

380

6

4A256S10У3

37,0

600

590

1,9

1,3

8

4A112MB6У3

4,0

1000

950

2,5

0,3

10

АК-51-4

2,8

1500

1370

2,2

1,54

12

АК-52-4

4,5

1500

1400

2,2

0,71

14

АК-81-8

40,0

750

720

1,9

0,084

16

АК-82-4

55,0

1500

1440

2,6

0,043

18

АК-51-6

1,7

1000

905

2,0

2,5

20

АК-52-6

2,8

1000

920

2,0

1,29

22

АК-62-6

10,0

1000

940

2,0

0,468

24

АК-71-6

14

1000

950

2,0

0,255

26

АК-61-8

4,5

750

700

1,9

1,095

28

АК-81-8

20,0

750

710

1,9

0,192

30

АК-91-8

40,0

750

720

1,9

0,084




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации