- •Основные законы, описывающие электромеханические системы (эмс).
- •I закон Ньютона
- •Электричество и магнетизм
- •Электромеханические системы постоянного тока
- •Конструкция и принцип действия дпт
- •Способы возбуждения дпт.
- •Механические характеристики дпт.
- •Способ регулирования частоты вращения дпт
- •Пуск дпт
- •Реостатный пуск
- •Реверсирование дпт с параллельным возбуждением
- •Способы торможения дпт
- •Генераторное торможение
- •Динамическое торможение
- •Торможение противовключением
- •Механические характеристики дпт последовательного возбуждения
- •Реверсирование дпт с последовательным возбуждением.
- •Торможение дпт последовательного возбуждения
- •Механические характеристики дпт смешанного возбуждения
- •Приведение нагрузок, действующих в эмс к валу двигателя.
- •Приведение моментов и сил сопротивления к валу электродвигателя
- •Приведение моментов инерции и масс к валу электродвигателя
- •Определение времени переходных процессов в эмс
- •Эмс переменного тока
- •Изменение частоты питающего напряжения f .
- •Изменение числа пар полюсов р.
- •Регулирование скольжения s.
- •Моделирование разомкнутой эмс постоянного тока
- •3. Моделирование замкнутой эмс постоянного тока
Моделирование разомкнутой эмс постоянного тока
Разомкнутая электромеханическая система (ЭМС) состоит из двигателя, редуктора и производственного механизма, напряжение прикладывается к якорной цепи и регулируется от внешнего источника питания.
Динамика разомкнутой ЭМС полностью описывается системой двух уравнений, первое из которых является основным уравнением двигателей постоянного тока и описывает переходные процессы в электрических цепях электродвигателя, а второе уравнение описывает механическую систему и построено на основании второго закона Ньютона для вращательного движения.
(1)
(2)
где U- напряжение, приложенное к якорной цепи; E - э.д.с. двигателя; - активное сопротивление, ток и индуктивность якорной цепи; - активный момент двигателя и момент сопротивления, приведенный к валу двигателя; - круговая частота вращения якоря двигателя, J – момент инерции всех элементов системы, приведенный к валу электродвигателя.
Э.д.с. двигателя пропорциональна частоте вращения
, (3)
где c - конструктивный коэффициент двигателя, Ф - магнитный поток возбуждения, n - частота вращения в об/мин, c - коэффициент пропорциональности.
Активный момент двигателя пропорционален току якоря
, (4)
где - конструктивный коэффициент.
Коэффициент пропорциональности c может быть определен из формулы ,
где - номинальная круговая частота вращения, - частота вращения в (об/мин), - номинальное напряжение, - номинальный ток якоря.
Иногда в таблицах справочных данных отсутствует одно из значений либо , тогда недостающую величину можно оценить из следующих соображений:
; ; ; .
Если индуктивность якорной цепи не указана в технических характеристиках двигателя, то она может быть приближенно определена по формуле
где - коэффициент, равный 0,6 для двигателей без компенсационной обмотки и равный 0,25 для двигателей с компенсационной обмоткой, p- число пар полюсов двигателя.
Напишем уравнения (1) и (2) таким образом, чтобы производные тока и скорости находились в левой части
; ; или
; .
Моделирование динамики электродвигателя с приведенными нагрузками осуществляется по алгоритму, представленному на рисунке 2. , где n - счетчик циклов, z - количество циклов, через которое осуществляется печать, - предполагаемое время переходного процесса, - сопротивление якорной цепи без пусковых сопротивлений и , , . Моменты времени отключения пусковых сопротивлений и необходимо подобрать таким образом, чтобы пики тока якоря были приблизительно одинаковыми, а величина пусковых сопротивлений должна обеспечивать кратность пускового тока 4…5.
Порядок построения регулировочной характеристики разомкнутой электромеханической системы и определения требуемого диапазона регулирования напряжения:
-Разработать программу моделирования разомкнутой ЭМС.
-Задать значение напряжения, приложенного к якорной цепи равное номинальному напряжению двигателя и получить Рисунок 2 – Алгоритм моделирования разомкнутой ЭМС постоянного тока
график переходного процесса. Убедиться в устойчивости этого переходного процесса.
-Задавая 6…8 значений напряжений U, определить соответствующие значения установившихся частот вращения , результаты занести в таблицу 1.
Таблица 1
U, B |
|
|
|
|
|
|
, рад/с |
|
|
|
|
|
|
-По данным таблицы 1 построить график зависимости установившейся частоты вращения от напряжения .
-На построенном графике на оси ординат отложить значения минимальной и максимальной частот вращения двигателя, и определить соответствующие им значения минимального и максимального напряжений .
Порядок построения механической характеристики разомкнутой ЭМС и определение ее жесткости:
-В разработанной программе, задать напряжение равное номинальному напряжению двигателя.
-Задать 3…4 значения приведенного момента сопротивления и определить соответствующие значения установившейся частоты вращения . Результаты моделирования занести в таблицу 2.
Таблица 2
-
, Нм
, рад/с
-На основании таблицы 2 построить график зависимости для разомкнутой ЭМС.
-Определить жесткость полученной механической характеристики разомкнутой системы по формуле , где - изменение частоты вращения, вызванное изменением момента сопротивления .