ЭМПС / Лаб ЭМПС / Лаб ЭМПС 4

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания по выполнению лабораторной работы № 4

Исследование синхронного двигателя

с постоянными магнитами

Разработал

А.А. Кацурин, к.т.н.

Владивосток 2006 г.

1. Цель работы

Исследование работы синхронного двигателя с постоянными магнитами при различных параметрах питающего напряжения и двигателя.

2. Описание виртуальной лабораторной установки

Виртуальная лабораторная установка для исследований показана на рис. 1.

Рис. 1. Модель синхронного двигателя с постоянными магнитами

Она содержит:

- синхронный двигатель,

- три источника переменного напряжения, сдвинутого на 120 градусов,

- трехфазный измеритель токов и напряжений (Three-Phase V-I Measurement),

- источник для задания момента нагрузки М_н в виде ступенчатого сигнала (Step),

- блоки для наблюдения (измерения) мгновенных значений напряжения в фазе А статора (Va), тока фазы А статора (is_a), частоты вращения ротора (N), развиваемого двигателем электромагнитного момента М_дв (обозначен на модели как Te),

- блок для наблюдения механической (XY Graph) характеристики двигателя,

- блоки выбора сигналов (Selector),

- блок для разделения сигналов двигателя (Machines Measurement Demux),

- коэффициент (rp.m), обеспечивающий преобразование частоты вращения ротора из рад/с в об/мин.

Окна настройки параметров элементов модели представлены на рис. 2-7.

Рис. 2. Окно настройки синхронного двигателя

Рис. 3. Окно настройки источника напряжения

Рис. 4. Окно настройки блока разделения сигналов двигателя

Рис. 5. Окно настройки источника ступенчатого сигнала

Рис. 6. Окно блока выбора сигналов

Рис. 7. Окно параметров моделирования

3. Краткие теоретические сведения

Статическая механическая характеристика синхронного двигателя абсолютно жесткая и имеет вид горизонтальной прямой.

Уравнение угловой характеристики явнополюсного синхронного двигателя имеет следующий вид:

,

где - амплитуда напряжения статора, , - индуктивные сопротивления, , - индуктивности статора, - скорость вращения магнитного поля синхронного двигателя, - скорость идеального холостого хода, - частота сети, - число пар полюсов, - ЭДС двигателя, - магнитный поток создаваемый ротором, - электрический угол отставания ротора от поля статора, - электрический угол поворота ротора, - угол поворота ротора.

4. Порядок выполнения лабораторной работы

1. Ознакомиться с методическими указаниями к выполнению лабораторной работы.

2. В соответствии с вариантом собрать в MATLAB рабочую схему.

При задании параметров источника питания необходимо учесть фазовые сдвиги между напряжениями (начальный угол в фазе А – 0 град, В – 240 град, C – 120 град).

Для анализа влияния момента нагрузки на характеристики двигателя необходимо обеспечить изменение момента нагрузки от нуля до номинального значения в момент времени - 5 с.

3. Проанализировать влияние напряжения питания на характеристики синхронного двигателя. Для этого необходимо выполнить моделирование с тремя значениями напряжения питания:

- 0.8,

-,

- 1.2.

Здесь и далее необходимо снять показания частоты вращения ротора (N), развиваемого двигателем электромагнитного момента М_дв (обозначен на модели как Te), механической характеристики двигателя (XY Graph).

4. Проанализировать влияние частоты питающей сети на характеристики двигателя. Для этого необходимо выполнить моделирование с тремя значениями частоты:

- 0.8,

-,

- 1.2.

5. Проанализировать влияние числа пар полюсов на характеристики двигателя. Для этого необходимо выполнить моделирование с тремя значениями числа пар полюсов: 1, 2, 3.

6. Проанализировать влияние магнитного потока создаваемого ротором на характеристики двигателя. Для этого необходимо выполнить моделирование с тремя значениями магнитного потока:

- 0.8,

-,

- 1.2.

7. Проанализировать влияние момента нагрузки на характеристики двигателя по всем ранее полученным графикам.

8. В соответствии с вариантом построить статическую механическую характеристику явнополюсного синхронного двигателя при номинальных параметрах и сравнить ее с полученной при моделировании характеристикой.

9. В соответствии с вариантом рассчитать и построить угловую характеристику явнополюсного синхронного двигателя при номинальных параметрах.

5. Задания по лабораторной работе

Таблица 1

Вар.			Мн	Двигатель
				R				J
	В	Гц	Нм	Ом	Гн	Гн	Вб	кгм^2
1	300	50	0.5	18.7	0.027	0.027	0.17	2е-5	2
2	300	50	2	4.77	0.014	0.014	0.18	1е-4	2
3	300	50	3	1.6	0.0064	0.0064	0.19	1.9е-4	2
4	300	50	6	0.62	0.002	0.002	0.086	3.6е-4	4
5	300	50	7	0.96	0.005	0.005	0.183	6.3е-4	4
6	300	50	10	0.46	0.003	0.003	0.171	1.4е-3	4
7	300	50	20	0.13	0.002	0.002	0.182	3.3е-3	4
8	300	50	23	0.09	0.001	0.001	0.169	3.9е-3	4
9	560	50	5	0.24	0.001	0.001	0.068	4.8е-4	4
10	560	50	6	0.18	0.0008	0.0008	0.071	6.2е-4	4
11	560	50	25	0.11	0.001	0.001	0.11	1.6е-3	4
12	560	50	35	0.06	0.0005	0.0005	0.11	2.2е-3	4
13	560	50	40	0.05	0.0004	0.0004	0.12	2.7е-3	4
14	560	50	65	0.085	0.001	0.001	0.192	8е-3	4
15	560	50	85	0.05	0.0008	0.0008	0.192	0.011	4
16	560	50	110	0.05	0.0006	0.0006	0.192	0.011	4
17	250	50	2	4.77	0.014	0.014	0.18	1е-4	2
18	250	50	20	0.13	0.002	0.002	0.182	3.3е-3	4
19	500	50	25	0.11	0.001	0.001	0.11	1.6е-3	4
20	500	50	65	0.085	0.001	0.001	0.192	8е-3	4

6. Отчет по лабораторной работе должен содержать

1. Задание на выполнение лабораторной работы в соответствии с вариантом.

2. Собранную схему виртуальной установки.

3. Анализ влияния на характеристики синхронного двигателя.

4. Анализ влияния на характеристики синхронного двигателя.

5. Анализ влияния на характеристики синхронного двигателя.

6. Анализ влияния на характеристики синхронного двигателя.

7. График построенной статической механической характеристики явнополюсного синхронного двигателя и его сравнение с полученной при моделировании характеристикой.

8. Расчет угловой характеристики явнополюсного синхронного двигателя.

9. График рассчитанной угловой характеристики явнополюсного синхронного двигателя.

10. Выводы по работе.