Эл. Машины. Исследования машины постоянного тока с последовательным возбуждением

Отметим, что двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением могут питаться не только от источника напряжения, но и от источника тока. Однако все зависимости при этом будут сохраняться [7]. 2. Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в программе MatlabВ программе Matlabсоберем двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением. Виртуальная лабораторная установка представлена на рисунке 2.1. Рис. 2.1. Виртуальная лабораторная установкаВ состав модели входят:– источник напряжения (DCVoltageSource), параметры которого представлены на рисунке 2.2. Рис. 2.2. Параметры источника питанияИз рисунка 2.2 видно, что величина подаваемого напряжения равна 660 В. – момент нагрузки (constant). Данную величину в дальнейшем будем менять, чтобы получить рабочие и механическую характеристику двигателя постоянного тока. – машина постоянного тока (DCMachine).Параметры машины постоянного тока представлены на рисунке 2.3. Рис. 2.3. Параметры машины постоянного токаПараметры машины постоянного тока последовательного возбуждения взяты стандартными из источника [8].На рисунке 2.4 представлено описание всех параметров, которые задаются в двигатель постоянного тока последовательного возбуждения. Рис. 2.4. Параметры настройки двигателя постоянного тока последовательного возбужденияПроведём эксперимент, в ходе которого будем изменять момент нагрузки от 5Нм до 100 Нм с шагом 10 Нм. Измеряемыми параметрами будут являться:– скорость вращения ротора двигателя постоянного тока последовательного возбуждения (выход «speed» на рисунке 2.1);– токякоря (armature current);– токвозбуждения (fieldcurrent);Все величины будут отображаться на соответствующих дисплеях. Кроме того, произведём вычисления мощности на входе двигателя по формуле (2.1):P1=UI(2.1)Мощность на выходе двигателя вычисляется по формуле (2.2):P2=Mw(2.2)Величину КПД определим по выражению (2.3):КПД=Р2/Р1 (2.3)В результате выполнения эксперимента была получена таблица измеренных и вычисленных значений (таблица 2.1). Таблица 2.1 – Таблица расчетных значений. ЗаданиеИзмеренияРасчетM, Нмw, рад/сIя, АIв, АР1, ВтР2, ВтКПД, %58216,596,594349,404105,0094,3815453,111,4211,427537,206796,5090,1725339,914,7414,749728,408497,5087,3535279,617,4517,4511517,009786,0084,9745240,719,7819,7813054,8010831,5082,975521321,8721,8714434,2011715,0081,166519223,7723,7715688,2012480,0079,5575175,325,5425,5416856,4013147,5078,0085161,727,1927,1917945,4013744,5076,5995150,328,7428,7418968,4014278,5075,28100145,229,4929,4919463,4014520,0074,60На основании таблицы 2.1 была построена механическая характеристика (рисунок 2.5).Рис. 2.5. Механическая характеристикаОчевидно, что рисунок 2.5 внешне повторяет механическую характеристику двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, которая была рассмотрена в первой главе и представлена на рисунке 1.13. Построим рабочие характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. На рисунке 2.6 представлена зависимость w=f(P2). Рис. 2.6. Зависимость w=f(P2)На рисунке 2.7 представлена зависимость I=f(P2). Рис. 2.7. Зависимость I=f(P2)На рисунке 2.8 представлена зависимость M=f(P2). Рис. 2.8. Зависимость М=f(P2)На рисунке 2.9 представлена зависимость P1=f(P2). Рис. 2.9. Зависимость Р1=f(P2)На рисунке 2.10 представлена зависимость ɳ=f(P2). Рис. 2.10. Зависимость ɳ =f(P2)Анализ представленных рабочих характеристик (рисунок 2.6 – 2.10) позволяет заключить следующее:– при увеличении мощности на выходе двигателя постоянного тока последовательного возбуждения возрастают момент (М), токи якоря и возбуждения (Iя, Iв). Величина токов якоря и возбуждения на протяжении всего эксперимента были равны, что подтверждает закон Ома, т.к. последовательном соединении двух элементов токи равны, а также подтверждает правильность выполнения проведенного опыта– величина угловой скорости wуменьшается. Это связано с ростом момента нагрузки. – величина КПД находится в пределах от 75 до 95% и уменьшается с уменьшением скорости и возрастанием момента нагрузки. ЗаключениеВ ходе выполнения данной курсовой работы был исследован двигатель постоянного тока последовательного возбуждения. Изучена конструкция двигателей постоянного тока. Представлен принцип их работы. Рассмотрены режимы работы двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Дано описание способов изменения скорости, которые включают в себя: – изменение скорости с помощью изменения магнитного потока;– изменение скорости с помощью изменения дополнительного сопротивления якорной цепи;– изменение скорости с помощью изменения напряжения на якоре. Описаны три способа торможения двигателей постоянного тока независимого возбуждения:– рекуперативное;– противовключением;– динамическое. Отмечено, что динамическое торможение в двигателе постоянного тока последовательного возбуждения имеет свои особенности, связанные с самовозбуждением. Во второй главе исследована модель двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в программе MatlabSimulink. Сделаны выводы об изменении скорости и кпд при различном моменте нагрузки. Список использованных источниковБычков В. П. Электропривод и автоматизация металлургического производства [текст]. М. Высш. школа, Изд. 2е. - 1977, - 391с.Бурьянов В.Ф., Рокотян Е.С., Гуревич А.Е. Расчет мощности двигателей главных приводов прокатных станов [текст]. М.: Металлургиздат, 1977. - 360 с.Ключев В.И. Теория электропривода [текст]. – М.: Энергоатамиздат, Изд.3-е. - 2001. – 697с.Розанов Ю. К. Основы силовой электроники. — Москва, издательство Энергоатомиздат, 1992. –296 с.Горев А.А. Переходные процессы асинхронной машины. – М. –Л.: Госэнергоиздат, 1950.Черных И.В. «Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink». – М.:ДМК Пресс, 2008. – 288с.Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – Санкт-Петербург: Профессия, 2003. – 752 с.С.Г. Герман-Галкин Силовая электроника.Лабораторные работы на ПК.; СПб.: Учитель и ученик, КОРОНА принт, 2002. — 304 с.