МУ к лабораторной работе (ТЭП) № 2_1

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

На рисунке 3 – а) приведены графики мгновенных значений напряжения фазы А и тока нагрузки в фазе А, на рисунке 3 – б) приведен график действующего значения тока нагрузки в фазе А, вычисленного с помощью блока RMS.

Рисунок 3 – Графики изменения во времени напряжения и тока фазы А

3.2 Пуск, наброс, сброс нагрузки ДПТ с НВ

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (без учета реакции якоря и влияния действия вихревых токов) при од- номассовой расчетной схеме описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

u Я iЯ R Я LЯ didtЯ e u В iВ R В LВ didtВ

e к Ф

Мк Ф iЯ

ММС J ddt

Фf (iВ)

где RЯ - сопротивление якорной цепи, Ом; LЯ - индуктивность якорной цепи, Гн;

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

RВ - сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

LВ - индуктивность обмотки возбуждения, Гн; К - конструктивный коэффициент двигателя; Ф - полезный поток одного полюса, Вб;

J - момент инерции суммарный, приведенный к валу двига- теля, кг*м2;

М - электромагнитный момент двигателя, Н*м.

МС - момент нагрузки, приведенный к валу двигателя, Н*м.

На рисунке 4 приведена SPS-модель привода постоянного то- ка, позволяющая моделировать переходные процессы пуска, наброса-сброса нагрузки при питании ДПТ с НВ от сети постоян- ного тока бесконечной мощности.

Рисунок 4 – Модель привода постоянного тока с ДПТ

Рисунок 5 – Переходной процесс угловой скорости и момента ДПТ

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

Таблица 3 – Блоки для SPS-модели привода постоянного тока с ДПТ НВ

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

В рассматриваемой модели реализована реактивная нагрузка, зависящая от знака угловой скорости. Учет знака угловой скоро- сти выполняет блок Sign.

Параметры машины постоянного тока с независимым возбуж- дением можно определить на основе ее каталожных данных по следующим выражениям:

PМЕХ (0,005 0,02) PНОМ ,

где

IВ – ток обмотки возбуждения (А),

UВ – напряжение обмотки возбуждения (В),

RВ –сопротивление обмотки возбуждения (Ом),

LВ – индуктивность обмотки возбуждения (Гн),

IЯном – номинальный ток обмотки якоря (А),

UЯном – номинальное напряжение обмотки якоря (В),

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

RЯ – сопротивление якоря (Ом),

MНОМ – номинальный момент (Н.м),

PНОМ – номинальная мощность (Вт),

nНОМ – номинальная скорость вращения якоря (об/мин),

НОМ – номинальная скорость вращения якоря (рад/с), PМЕХ – общие механические потери машины (Вт),

Mf – момент сухого трения (Н.м),

Мв – момент вязкого трения (Н.м).

Сопротивление якоря определяется по формуле:

R Я kT R ОЯ R ДП R КО R ЩК,

где kT - коэффициент учитывающий изменение сопротивле- ний при нагревании обмоток: (kT = 1,2 для случая, когда сопротивления приведены для не нагретого (холодного) состояния и kT = 1 в случае нагретого состояния обмо- ток);

RОЯ, RДП и RКО - сопротивления обмотки якоря, обмотки добавочных полюсов и компенсационной обмотки соот- ветственно, Ом;

RЩК - сопротивление щеточного контакта, Ом.

Сопротивление щеточного контакта можно определить по формуле:

R ЩК I UЩ ,

Яном

где UЩ - падение напряжения на щеточном контакте: ( UЩ=2 В - в случае графитовых щеток, UЩ=0,6 В - в случае медно-графитовых щеток);

IЯном - номинальный ток якоря, А.

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

Примечание:

Если в каталожных данных отсутствуют значения сопротивле- ний, то сопротивление якоря можно приблизительно определить по следующей формуле, полагая, что 50% всех потерь приходятся на долю переменных потерь:

R Я 1 UЯном 1 ном ,

2 IЯном

где ном - номинальный коэффициент полезного действия двигателя, о.е.

Индуктивность якоря, при отсутствии каталожных данных, можно приблизительно определить по формуле Уманского- Линвилля:

где k - коэффициент: (k=0,6 - для машин без компенсацион- ной обмотки, k=0,25 - для машин с компенсационной обмоткой);

pП - число пар полюсов;

ном - номинальная угловая скорость двигателя, рад/с.

Индуктивность якорной цепи может быть найдена и по фор- муле:

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

Сопротивление обмотки возбуждения обычно приводится в каталожных данных. Если сопротивление приведено для холодно- го состояния, то его необходимо привести к нагретому состоянию используя коэффициент kT. Если сопротивление обмотки возбуж- дения отсутствует в каталожных данных, то его можно определить по формуле:

R В UВном , IВном

где UВном, IВном - соответственно номинальное напряжение обмотки возбуждения и номинальный ток возбуждения.

Индуктивность обмотки возбуждения обычно не приводится в каталожных данных. Индуктивность обмотки возбуждения явля- ется функцией потока двигателя и определяется с использованием кривой намагничивания двигателя:

LВ m WВ dФ kS , dIВ

где m - число последовательно соединенных обмоток полю- сов: (при последовательном соединении всех полюсов m = 2 pп, при параллельном соединении всех полюсов m = 1);

WВ - число витков обмотки возбуждения, приходящееся на один полюс;

kS - коэффициент рассеяния главных полюсов: kS = 1,1…1,25.

Для инженерных расчетов иногда целесообразно определить среднее значение индуктивности обмотки возбуждения. Среднее значение индуктивности обмотки возбуждения можно определить приблизительно по эмпирической формуле:

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

где WВ - число витков обмотки возбуждения, приходящееся на один полюс; Фном - номинальный поток одного полюса, Вб;

В - индукция в воздушном зазоре, Тл; S - площадь сечения полюса, м2;

- плотность тока в обмотке, А/мм2;

- коэффициент: = 1+(0,5…0,7) ( -1)

- коэффициент учета рассеяния = (1,03…1,05).

Поток двигателя является функцией тока возбуждения и определяется по кривой намагничивания двигателя. Универсаль- ная кривая намагничивания обычно приводится в литературе и в справочниках по двигателям постоянного тока.

Универсальная кривая намагничивания может быть аппрок- симирована следующим выражением:

Ф* 2,901 I2В 2,275 exp(IВ) 2,275.

Конструктивный коэффициент двигателя:

к 2N pпa ,

где N - число проводников якоря; pп - число пар полюсов двигателя;

а - число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Номинальный коэффициент ЭДС и электромагнитного момен- та Сном = кФном определяется из выражения естественной электро- механической характеристики ДПТ:

к Фном Сном UЯном IЯном R Я ,ном

где ном - номинальная угловая скорость якоря ДПТ, рад/с.

Угловая скорость якоря ДПТ [рад/с] и частота вращения n [об/мин] связаны соотношением:

ДИСЦИПЛИНА «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА»

ТЭП

30n .

Номинальный ток якоря можно определить по формуле:

3.3 Пуск и реверс ДПТ с НВ (нагрузка активная)

Рисунок 6 – Модель для исследования пуска и реверса ДПТ с НВ

Блоки, использованные для создания SPS-модели для исследо- вания пуска и реверса ДПТ с НВ, с указанием их параметров и библиотек где они находятся, рассмотрены выше.