4.4. Расчет коэффициента мощности.

Рассчитаем по формуле

(4.12)

и занесем полученные результаты в табл.4.2.

Табл. 4.2

50 Гц	ω	5	15	30	45	60	75	85	100	104
	cosφ	0,930	0,934	0,940	0,948	0,957	0,966	0,971	0,930	0,523
40 Гц	ω	5	10	20	30	40	50	60	70	80
	cosφ	0,935	0,938	0,944	0,950	0,957	0,964	0,971	0,973	0,918
30 Гц	ω	5	10	20	30	40	45	50	55	60
	cosφ	0,947	0,950	0,958	0,966	0,973	0,975	0,976	0,969	0,898
20 Гц	ω	1	5	10	15	20	25	30	35	40
	cosφ	0,960	0,964	0,968	0,972	0,975	0,978	0,978	0,971	0,862
10 Гц	ω	2	6	8	10	12	14	16	18	20
	cosφ	0,976	0,979	0,979	0,979	0,979	0,976	0,969	0,947	0,785

Рис. 4.2. Зависимость cosφ от скорости при Мс(f)=0,45Мкр(f)

Рис. 4.3. Зависимости КПД и cosφ от нагрузки на валу при частотах питающего напряжения f=50 Гц (а), f=30 Гц (б) и f=10 Гц (в).

5. Исследование системы электропривода в динамических режимах работы.

5.1. Математическая модель привода.

Для определения характера прохождения переходных процессов системы в переходных режимах необходимо определить коэффициенты характеристического уравнения системы в операторной форме:

, (5.1)

где Т_М – механическая постоянная времени системы,

Т_Э– электромагнитная постоянная времени;

Определить постоянные времени можно с помощью следующих выражений:

(с); (5.2)

(с), (5.3)

где (рад/с).

(с),,

а это значит, что переходные процессы в системе должны иметь колебательный характер.

5.2. Выбор машинной модели и моделирование переходных процессов на пк

В качестве программного пакета для моделирования полупроводниковых электроприводов наиболее подходящей считается система MatLab (матрич­ная лаборатория) со своими пакетами расширения (Toolboxes), повсеместно при­нятая в качестве основного инструмента изучения полупроводнико­вого электропривода.

Основными пакетами расширения, которые использованы при исследовании полупроводникового электропривода, являются Simulink и Power System Blockset.

Пакет Simulink со своими дополнениями — основной инстру­мент изучения различных электромеханических систем. Практически не существует задачи, связанной с исследованием систем электропривода, которую нельзя было бы решить в этом пакете.

Simulink предоставляет исследователю самые различные воз­можности, начиная от структурного (математического) представ­ления системы и кончая генерированием кодов для программиро­вания микропроцессора в соответствии со структурной схемой модели.

Библиотека Simulink представляет со­бой набор визуальных объектов, используя которые можно иссле­довать практически любую систему автоматического регулирова­ния. Практически для всех блоков существует возможность на­стройки параметров. Параметры настройки отражаются в панели окна настройки выбранного блока.

В исследуемую модель (рис. 5.1) вошли такие элементы:

• AsynchronousMachineSIUnit– готовая модель асинхронного двигателя параметрами, соответствующими номинальным паспортным данным двигателя АМУ 160 М6 Т2;

• 3 источника синусоидального напряжения ACVoltageSourseс номинальными параметрами:f=50Гц, U_m=311 В; сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120⁰, моделируют трехфазную систему напряжений с номинальными значениями:U_ф=220 В,U_л=380 В.

• Three-PhaseV-IMeasurement– трехфазный мультиметр для осуществления замеров сетевого тока и напряжения.

• 2 элемента типа Scope– модели осциллографов для просмотра графиков сетевых тока и напряжения, а также изменения во времени частоты вращения ротора двигателя и момента на его валу.

• 2 элемента типа Displayдля контроля установившегося значения тех же параметров.

• Step– элемент, с помощью которого, возможно смоделировать наброс нагрузки на вал двигателя в определенный момент времени.

Рис.5.1. Модель системы ПЧ-АД для программного пакета MatLab 6.5

Моделируем пуск двигателя без нагрузки при трех различных частотах питающего напряжения f₁=50 Гц,f₂=37,5 Гц,f₃=25 Гц, используя закон частотного регулирования.

Значит при f=50 ГцU_л=380 В;

при f=37,5 ГцU_л=329 В;

при f=25 ГцU_л=269 В.

При частоте питающей сети f=50 Гц и линейном напряженииU_л=380 В получаем следующие графики переходных процессов ω=f(t) (рад/с) иM_в=f(t) (Н·м).

Рис. 5.2. Графики ω=f(t) и M_в=f(t) при f=50 Гц

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения:

ω =104,7 рад/с

I₁=7,266 А

M_в=0,517 Н·м

При частоте питающей сети f=37,5 Гц и линейном напряженииU_л=329 В получаем следующие графики переходных процессов ω=f(t) (рад/с) иM_в=f(t) (Н·м).

Рис. 5.3. Графики ω=f(t) и M_в=f(t) при f=37,5 Гц

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения:

ω =78,53 рад/с

I₁=7,608 А

M_в=0,3883 Н·м

При частоте питающей сети f=25 Гц и линейном напряженииU_л=269 В получаем следующие графики переходных процессов ω=f(t) (рад/с) иM_в=f(t) (Н·м).

Рис. 5.4. Графики ω=f(t) и M_в=f(t) при f=25 Гц

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения:

ω =52,36 рад/с

I₁=10,29 А

M_в=0,036 Н·м

При частоте питающей сети f=50 Гц и линейном напряженииU_л=380 В смоделируем переход системы из одного установившегося состояния (М_в = М_н = 73 Н·м, ω = ω_н = 101.7 рад/с,I₁=I_1н= 15,65 А) в другое после наброса нагрузки на вал двигателя (М_с.доп.= 0,3М_н = 22 Н·м).

Рис. 5.5. Наброс нагрузки М_с.доп.=0,3М_н

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения:

ω =99,7 рад/с

I₁=20,06 А

M_в=95,5 Н·м

Для более детального изучения переходного процесса на рис. 5.6. приведена увеличенная часть графиков ω=f(t) (рад/с) иM_в=f(t) (Н·м), охватывающая только момент замедления двигателя после наброса дополнительной нагрузки.

Рис. 5.5. Наброс нагрузки М_с.доп.=0,3М_н (фрагмент)