Содержание отчета

1. Схема и математическое описание ДПТ НВ.

2. Структурная схема модели ДПТ НВ.

3. Расчет коэффициентов и постоянных времени двигателя. Выбор шага интегрирования.

4. Схемы модели двигателя в пакете System View для заданных режимов работы.

5. Графики переходных процессов «Пуска» и «Реверса» двигателя для холостого хода, активной и реактивной нагрузки.

6. Лабораторная работа № 3 Моделирование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы: закрепление основ работы с System View; назначение калькулятора вывода SV.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором это электрическая машина переменного тока, имеющая трёхфазную обмотку на статоре и трёхфазную короткозамкнутую обмотку на роторе. Переменное трёхфазное напряжение прикладывается к обмотке статора. Электрическая схема и механическая характеристика АД КЗ представлены на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1. Электрическая схема и механическая характеристика АД КЗ

Если пренебречь электромагнитной инерцией, полагая, что электромагнитные процессы не оказывают существенного влияния на вид переходных характеристик, то для математического описания АД может быть принята следующая система уравнений:

. (6.1)

Уравнения (6.1) могут быть представлены в операторной форме:

. (6.2)

Уравнениям (6.2) соответствует структурная схема ад (рис. 6.2).

Рисунок 6.2 – Структурная схема асинхронного двигателя

Расчет коэффициентов

Синхронная и номинальная скорости вращения ротора АД:

. (6.3)

Номинальный и критический момент на валу двигателя:

. (6.4)

Пусковой момент двигателя (S = 1) по формуле Клосса:

(6.5)

Ход работы

1. По структурной схеме (рис. 6.2) в пакете SV составить модель АД. Данные для расчётов параметров модели представлены в приложении А (табл. 2.).

2. Отладитьмодель, исследуя пуск двигателя в режиме холостого хода (момент сопротивления на валу двигателя M_C = 0).

3. Исследовать режим «Пуска» с номинальной нагрузкой активного характера. Момент сопротивления на валу двигателя выбрать следующим образом: если M_Н < M_П, то принять M_C = 0,5M_П, а если M_Н > M_П, то принять M_C = M_Н.

4. Исследовать режим «Пуска» с вентиляторной нагрузкой на валу АД. Номинальный момент нагрузки считать равным номинальному моменту АД. Составляющую момента сухого трения принять равной 0,1M_Н.

5. Исследовать статическую механическую характеристику АД и влияние на неё параметров сети и двигателя: U₁, f₁ , R₂^’.

Содержание отчёта

1. Схема и математическое описание АД.

2. Расчет коэффициентов и постоянных времени двигателя. Выбор шага интегрирования.

3. Структурная схема модели АД.

4. Схема модели АД в пакете System View для заданных режимов работы.

5. Графики переходных процессов «Пуска» в режиме холостого хода, с активной и вентиляторной нагрузкой на валу.

6. Графики статических механических характеристик рассчитанные для указанных в задании случаев.

7. Лабораторная работа № 4 Моделирование типовых регуляторов систем электропривода

Цель работы: знакомство с настройками типовых регуляторов систем электропривода и автоматики

На рисунке 7.1 в общем виде представлена структурная схема замкнутой системы автоматического управления.

Рисунок 7.1 – Структурная схема замкнутой САУ

Замкнутая система автоматического управления (САУ) состоит из объекта регулирования (ОР), датчика(ов) обратной связи (ДОС) с передаточной функцией W_ОС и регулятора (Р). На вход системы поступает сигнал задания x_З, а по каналу обратной связи – сигнал обратной связи x_ОС. На выходе системы в соответствии с сигналом задания и настройкой регулятора формируется выходной сигнал x_ВЫХ.

Объекты регулирования замкнутых САУ можно разделить на статические и астатические, обладающие интегрирующими свойствами. В состав статического ОР входят элементы (устройства), которые могут быть описаны усилительными или апериодическими звеньями. Передаточная функция в разомкнутом состоянии такой системы имеет вид:

, (7.1)

где k_i – коэффициенты усиления элементов системы;

T_i – постоянные времени элементов системы, представленных апериодическими звеньями.

В состав астатического ОР входят элементы, которые представляются усилительными, апериодическими и интегрирующими звеньями. Передаточная функция такой системы имеет вид:

, (7.2)

где k_i – коэффициенты усиления звеньев, входящих в состав системы;

T_i – постоянные времени элементов системы, представленных апериодическими звеньями;

T_j – постоянные времени элементов системы, представленных интегрирующими звеньями;

Регулятор – это устройство, которое на основании сигнала ошибки ε вырабатывает управляющее воздействие U_У на объект регулирования такое, чтобы уменьшить ошибку регулирования. Упрощенно структурная схема регулятора представлена на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 – Структурная схема непрерывного регулятора с насыщением

Непрерывные регуляторы, используемые в САУ электроприводами, следующие пропорциональный (П – регулятор), интегральный (И – регулятор), пропорционально-интегральный (ПИ – регулятор) и пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД – регулятор) регуляторы.

Применение П – регулятора в замкнутой САУ со статическим ОР позволяет получить статическую по задающему воздействию систему, а в случае с астатическим ОР астатическую по задающему воздействию систему.

Применение И или ПИ – регулятора в системе со статическим ОР позволяет получить астатическую по задающему и возмущающему воздействию (если возмущение одно и неизменно во времени) замкнутую САУ.

В системе с астатическим ОР и применении И или ПИ – регулятора замкнутая САУ будет астатической по заданию и по возмущению, если учитывается только главное (момент сопротивления на валу двигателя) возмущающее воздействие. Однако, САУ с ПИ – регулятором будет обладать большим быстродействием.

Расчет передаточной функции регулятора

Выбор типа регулятора и его настройка (синтез передаточной функции) осуществляется на основании анализа динамических свойств САУ. При использовании принципа последовательной коррекции для синтеза регулятора широко применяются типовые настройки контуров регулирования.

Настройка П – регулятора для системы со статическим или астатическим ОР, как правило, выполняется на основании заданной точности регулирования или быстродействия системы, при условии обеспечения условия устойчивости замкнутой САУ и требуемой величины динамической ошибки.

Расчет передаточной функции регулятора с применением типовых настроек контуров регулирования выполняется в следующем порядке.

1. Задаться желаемой (типовой) передаточной функцией САУ в разомкнутом состоянии. Для систем электропривода применяют настройку контура регулирования на модульный (технический) оптимум или симметричный оптимум (с двукратным интегрированием).

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура при настройке на технический оптимум имеет вид:

, (7.3)

а при настройке на симметричный оптимум вид:

, (7.4)

где T_ – малая некомпенсированная постоянная времени;

2. Определить передаточную функцию системы в разомкнутом состоянии:

, (7.5)

где W(p)_i – передаточные функции звеньев, входящих в замкнутый контур регулирования.

3. Вычислить передаточную функцию регулятора по формуле:

. (7.6)

Передаточную функцию регулятора, рассчитанную по формуле (7.6) используют при настройке САУ.