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. ............