Програма роботи

1. Для поданої на рис. 5.1 функціональної схеми системи електроприводу з двозонним регулюванням швидкості розрахувати налагоджувальні параметри приводу і параметри моделі.

2. Скласти математичну модель даного електроприводу постійного струму.

3. Скласти програму для комп’ютерного симулювання динамічних режимів роботи електроприводу.

4. Виконати математичний експеримент з дослідження процесів зміни режимних координат електроприводу для заданого варіантом завдання процесу зміни моменту статичного навантаження і сигналу завдання швидкості та ЕРС.

Примітка:

Значення t₁, t₂, t₃, t₄ вибрати експериментально з умови закінчення перехідного процесу. Параметри двигуна і тиристорного перетворювача взяти з лабораторної роботи № 4, а тиристорного збудника – з табл. 5.1.

рис. 5.1. Структурна схема системи підпорядкованого двозонного регулювання швидкості ДПС незалежного збудження

5. За результатами математичного експерименту побудувати статичну механічну характеристику електроприводу і отримати процеси зміни основних координат системи w (t), i_a(t), F (t), e_тп(t), e_M(t), M(t).

а)

б)

в)

г)

рис. 5.2. Процес зміни напруг завдання швидкості та ЕРС і моменту навантаження

6. Визначити величину часу регулювання та перерегулювання швидкості та струму двигуна.

7. Зробити висновки про динамічні та статичні властивості досліджуваної системи електроприводу.

i	Порада Дослідження в лабораторній роботі найзручніше виконувати в середовищі Simulink.

У звіті про виконану роботу подати:

· тему, мету та програму роботи;

· вихідні дані за варіантом завдання;

· структурну схему та параметри моделі;

· математичні моделі у вигляді системи диференціальних рівнянь;

· тексти програм цифрових моделей та результати розрахунків;

· розгорнуті обґрунтовані висновки з отриманих результатів (точність моделі, точність розрахунків, відхилення реальної пускової діаграми від розрахункової тощо).

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

Регулювання швидкості двигуна зміною потоку збудження використовується в системах двозонного регулювання, в яких частина повного діапазону (від нуля до номінальної швидкості) забезпечується зміною напруги на якорі (від 0 до U_н) за номінального потоку збудження (зона I), а регулювання у верхній частині діапазону () – послабленням потоку за номінальної напруги на якорі або ЕРС двигуна (зона II). Можливості двигуна, що працює в системі двозонного регулювання, ілюструються на графіку рис. 5.3.

Ia^*, M^*, PM^* – відносні значення струму якоря, моменту і потужності двигуна.

рис. 5.3. Режими двигуна при двозонному регулюванні швидкості

На швидкостях вищих w _н допустиме значення моменту зменшується обернено пропорційно до потоку (швидкості), а допустима потужність залишається постійною. Двозонне регулювання доцільно використовувати у випадках, коли момент навантаження механізму в другому (верхньому) діапазоні менший, ніж на швидкостях нижчих за w _н. У цьому випадку встановлена потужність двигуна буде меншою, ніж при забезпеченні всього діапазону зміною напруги на якорі за сталого потоку збудження.

У замкненій системі регулювання швидкості перехід від регулювання швидкості напругою до регулювання потоком здійснюється завдяки тому, що на швидкостях w > w _max здійснюється регулювання струму збудження таким чином, що ЕРС підтримується на заданому (найчастіше номінальному) значенні. Оскільки e_M = C wF в умовах, коли , а значення w задається вхідним сигналом системи, то потік збудження повинен зменшуватися обернено пропорційно швидкості двигуна.

У системі двозонного регулювання швидкості електропривода (рис. 5.1) якір двигуна постійного струму живиться від реверсивного тиристорного перетворювача ТП, а його обмотка збудження ОЗ – від тиристорного збудника ТЗ. Система автоматичного регулювання електроприводу складається з двох взаємопов'язаних систем:

· підсистеми, що формує сигнал ТП (П-регулятор швидкості РШ з підпорядкованим контуром регулювання струму РС з ПІ-регулятором);

· підсистеми, що формує сигнал керування тиристорним збудником ТЗ (І-регулятор ЕРС двигуна РЕ з підпорядкованим контуром струму збудження РСЗ з ПІ-регулятором).

Підпорядкований контур регулювання струму збудження замкнений за вихідною напругою давача струму збудження ДСЗ, а вхідним сигналом цього контуру є вихідний сигнал U_рш регулятора РЕ, значення якого обмежується величиною Upe_max, що відповідає номінальному струмові збудження. На вході РЕ порівнюються сигнал завдання U_зе зі значенням сигналу зворотного зв'язку за e_M двигуна. За допомогою блока виділення модуля ВМ на вхід РЕ поступає модуль e_M, що забезпечує постійність знаку e_M і незалежність його від напряму обертання якоря двигуна, тобто знаку w.

Ідеалізовані криві процесів зміни координат двозонної системи регулювання швидкості двигуна постійного струму незалежного збудження, що живиться від тиристорного перетворювача показані на рис. 5.4.

Коефіцієнти схеми розраховуються за наведеними нижче формулами.

T_m = T_тп+ T _Ф ; ; ; ; .

Під час створення цифрової моделі двозонного регулювання швидкості двигуна постійного струму в електроприводі за системою ТП–Д з тиристорним збудником параметри елементів системи вибрати з табл. 5.1, а двигун – за варіантом завдання з лабораторної роботи № 1 (K_L=L_тп / L_aM; K_R=R_тп / R_aM; K_J = J_мех / J_M; K _w = w _max /w _н; K_овс=T_овс / T_d).

Таблиця 5.1

Вихідні дані для формування досліджуваних динамічних режимів

Варіант	1-5	6-10	11-15	16-20
TТП KТП TТЗ KТЗ KL KR KJ K w UЗЕ KОВС	0,008 0,01 1,5 1,2 1,65 1,6 0,2	0,004 0,066 1,4 0,8 1,5 1,75 0,25	0,006 0,066 1,2 1,5 1,8 2,0 0,15	0,007 0,01 1,0 1,0 2,0 1,4 0,3

рис. 5.4. Процеси зміни координат двозонної системи керування

Література

Номер останньої виноски [13].

[1]. Смит Дж.М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследовате­лей: Пер. с англ. – М.: Машиностроение, 1980. – 271 с.

[2]. Архангельский Б.И. Аналитическое выражение кривой намагничивания электрических машин. – Электричество, 1950, № 3, с. 30-32.

[3]. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, исправлен­ное. – М.: Энергия, 1977. – 432 с.

[4]. Мэтьюз Дж., Финк К. Численные методы. Использование MATLAB, 3-е изд. Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2001. – 720 с.

[5]. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычисле­ний: Пер. с англ. – М.: Мир, 1980. – 279 с.

[6]. Маляр В.С., Фильц Р.В. Аппроксимация характеристик намагничивания сплайнами. – Изв. вузов. Энергетика, 1977, № 11, с. 119-121.

[7]. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MAT­LAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2001. – 320 с.

[8]. Дьяконов В. П., Абраменкова И. В. Математическая система MATLAB 5.0/5.3. – М.: Но­лидж, 1999. – 640 c.

[9]. Дьяконов В. MATHCAD 8/2000: специальный справочник. – СПб: Питер, 2001. – 592 с.

[10]. Кирьянов Д. В. Самоучитель MathCAD 11. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 560 с.

[11]. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами: Учеб. пособие для вузов. – Л.: Энергоиздат, 1982. – 392 с.

[12]. Слежановский О.В. Об учете и компенсации влияния вихревых токов в системах управле­ния потоком возбуждения электрических машин. – Электричество, 1962, № 9, с. 23-27.

[13].

Дата добавления: 2015-11-14