Описание

Задание.

1. Разработать модель двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

2. Смоделировать нештатную ситуацию: короткое замыкание в питающей цепи. 

Описание.

Исходные данные по электродвигателю примем равные:

Так же примем что номинальное напряжение якоря равно U_ян=220 В. 

Электромеханические процессы в электроприводе постоянного тока

при постоянном потоке возбуждения описываются следующей системой уравнений [1-2]: (1)

Здесь:

u_в – напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения двигателя;

I_в – ток обмотки возбуждения;

R_в – активное сопротивление обмотки возбуждения;

L_в – индуктивность обмотки возбуждения;

U_я – напряжение на якоре двигателя;

E_я  — противо ЭДС якоря;

I_я – ток якоря;

С=кФ – машинная постоянная при неизменном потоке возбуждения Ф;

J – момент инерции электропривода.

Если полагать магнитный поток Ф пропорциональным току возбуждения I_в, то после несложных преобразований придем к следующему уравнению цепи возбуждения двигателя: (2)Здесь:

U_вн – номинальное напряжение на обмотке возбуждения;

C_m – максимальное значение C, соответствующее u_в= U_вн и I_в= I_вн;

T_в = L_в/ R_в – постоянная времени обмотки возбуждения.

Следует выбирать T_в=(15÷20) T_я,

где T_я = L_я/ R_я = электромагнитная постоянная времени якоря.

Значение C_m можно рассчитать последующей формуле [1]:

C_m = (U_ян  – I_янR_я) ⁄ ω_н , (3)

где ω_н=n_н/9,55 (1/с). 

Перейдя к операторной форме записи, полагая , получим из уравнений (1) и (2) исходную для построения модели двигателя постоянного тока с независимым возбуждением в среде VISSIM систему уравнений: (4)

Здесь – T_я = L_я/ R_я = электромагнитная постоянная времени якоря. 

Расчётные данные:

T_я = L_я/ R_я =0,017/0,85=0,02

T_в= T_в=(15÷20) T_я=17,5*0,01445=0,35

C_m = (U_ян  – I_янR_я) ⁄ ω_н =211.5/78.534=2.69310 

2. Блок-схема виртуальной лабораторной установки, предназначенной для исследования двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, приведена на рис. 1. Эта схема составлена в соответствии с системой уравнений (3).

На рис. 1 представлены:

• Звено задания напряжения U_в, подаваемого на обмотку возбуждения
• Инерционное звено, отображающее процесс нарастания тока в цепи возбуждения двигателя.
• Пропорциональное звено задания значения C_m, на выходе которого формируется текущее значение C.
• Звено задания напряжения якоря U_я.
• Сумматор, в котором из напряжения U_я вычитается ЭДС якоря E_я=Cω.
• Инерционное звено, отображающее процесс нарастания тока I_я в цепи якоря.
• Звено умножения, на выходе которого формируется значение момента двигателя M=CI_я.
• Звено, задающее момент сопротивления M_c.
• Сумматор, в котором из момента двигателя M вычитается момент сопротивления M_c.
• Пропорциональное звено задания значения 1/J.
• Интегрирующее звено, формирующее значение угловой скорости двигателя ω.
• блок для наблюдения и измерения мгновенных значений угловой скорости ω и момента двигателя M.

 Рисунок 1 – Блок схема исследуемого двигателя и графики момента и скорости вращения.

2 стр.