Задание 1
Исследование статических и динамических характеристик в одномассовой электромеханической системе с двигателем постоянного тока независимого возбуждения
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения подключен по схеме, приведенной на рис. 1.
Рис. 1
Вышеприведенная система математически описывается системой дифференциальных уравнений:
где Uя, Uв, – напряжение на обмотке якоря и возбуждения (ОВД),
iя, iв , – ток якоря и обмотки возбуждения,
R я S, Rв – сопротивление якоря и обмотки возбуждения,
L я, Lв – индуктивность якоря и обмотки возбуждения,
Ф – магнитный поток обмотки возбуждения,
K – конструктивный коэффициент,
М – электромагнитный момент двигателя,
Мс - момент статического сопротивления двигателя,
JS - момент инерции двигателя,
По приведенным уравнениям составим математическую модель двигателя постоянного тока независимого возбуждения ( рис. 2).
Рис. 2
Исходные данные для двигателя П 61 мощности PН = 11 кВт:
номинальное напряжение питания Uн =220 В,
номинальная скорость вращения n = 1500 об/мин,
номинальный ток в цепи якоря Iя. н. = 59,5 А,
сопротивление цепи якоря RЯS = 0,187 Ом,
сопротивление обмотки возбуждения RВ = 133 Ом,
число активных проводников якоря N = 496,
число параллельных ветвей якоря 2a = 2,
число витков полюса обмотки возбуждения wв =1800,
полезный магнитный поток одного полюса Ф = 8,2 мВб,
номинальный ток возбуждения обмотки возбуждения
IВ. Н. = 1,25 А,
максимальная допускаемая частота вращения 2250 об/мин,
момент инерции якоря J1= 0,56 кг×м2,
двигатель двухполюсный 2Pn=2,
масса двигателя Q = 131 кг.
Произведем необходимые расчеты.
1. Угловая скорость
2. Конструктивный коэффициент двигателя
3. Постоянная времени цепи возбуждения
4. Постоянная времени цепи якоря
5. Коэффициент Кф
Все полученные данные подставляем в структурную схему (рис. 2) и проведем ее моделирование с помощью программного пакета Matlab. Величины Uя= Uв= Uс подаются на входы схемы ступенчатым воздействием. На выходе снимаем значение скорости вращения двигателя w1. Динамическая характеристика двигателя (график изменения скорости w1(t) при номинальных параметрах и Мс=0) изображена на рис. 3. График показывает выход скорости на установившееся значение при включении двигателя.
График изменения скорости КФ(t) приведен на рис. 4.
Рис. 3 – Переходная характеристика для одномассовой
системы в режиме холостого хода.
Рис. ............