Моделирование рабочих процессов в модуле двигатель постоянного тока - генератор постоянного тока при широтно-импульсном управлении в программном пакете Multisim 12
Создание учебно-лабораторных комплексов мощностью в единицы киловатт, оснащенных широтно-импульсными устройствами регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного тока. Имитационное моделирование рабочих процессов, угловой скорости якоря.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Моделирование рабочих процессов в модуле двигатель постоянного тока - генератор постоянного тока при широтно-импульсном управлении в программном пакете Multisim 12
К.С. Олесиюк, А.О. Зинченко, Е.М. Кузнецов
Омский государственный технический университет, г.Омск, Россия
В настоящее время становится актуальной задача создания учебно-лабораторных комплексов мощностью в единицы киловатт, оснащенных широтно-импульсными устройствами регулирования скорости вращения электродвигателей постоянного тока[1]. Представлена функциональная схема учебно-лабораторного комплекса такого рода. Проводится имитационное моделирование рабочих процессов в модуле ДПТ-ГПТ. Построена схемотехническая модель данного модуля, включающая в себя неуправляемый выпрямитель, широтно-импульсный преобразователь, ДПТ, датчик тока якоря. Даются результаты моделирования угловой скорости якоря электромагнитного момента напряжения на обмотке якоря
Ключевые слова: двигатель постоянного тока (ДПТ), генератор постоянного тока (ГПТ), имитационное моделирование, окно настройки параметров модели.
В настоящее время наряду с абстрактными моделями, отображающими свойства электротехнических объектов с помощью символов (слов, математических формул, алгоритмов и программ), развиваются и широко используются программные комплексы схемотехнического уровня (ORCAD и Electronics Workbench). Наиболее удобным для этих целей является программный комплекс Electronics Workbench. Особенностью программного пакета Multisim [2] является наличие контрольно-измерительных приборов, сходных по внешнему виду и характеристикам с промышленными аналогами. Это создает иллюзию реальности и превращает процесс моделирования в сборку схемы имитационной модели с измерительными приборами на экране монитора с последующим выполнением измерений подобно проведению натурного эксперимента. В силу описанных выше преимуществ в качестве наиболее подходящей для проведения схемотехнического моделирования рабочих процессов при широтно-импульсном управлении модулем ДПТ-ГПТ учебно-лабораторного комплекса (УЛК) принята среда MultiSim.
Функциональная схема(рис. 1) модуля ДПТ-ГПТ УЛК содержит следующее электрооборудование: коммутационно-защитную аппаратуру (КЗА);неуправляемый выпрямитель (НВ) типа ВАС-500/300 УХЛ4;широтно-импульсный преобразователь (ШИП);двигатель (М) постоянного тока типа П31У4;нагрузочный генератор (G) постоянного тока типа П32У4;блок регулятора мощности нагрузки (БРМН); блок регулятора тока обмотки возбуждения (БРТВ); плату сбора и обработки информации (LA50 USB); компьютер (PC); датчики тока и напряжения (LA25-NP, LV25-P); блок сопряжения и индикации. Выходное напряжение НВ, выполненного по схеме Миткевича, составляет 60 В с пульсациями до 25%, следующими с частотой 150 Гц.
Имитационная модель (рис. 2) силового канала модуля ДПТ-ГПТ построена согласно его функциональной схемы в системе Multisim 12. НВ представлен трехфазным источником V4 и диодами D1, D2, D3. ШИП представлен силовым IGBT-транзисторным прерывателемQ1, нулевым диодом Шоттки D4Aи управляющей частью. Она содержит модулятор PWMU2, переключатель S2,управляемый напряжением, а также задающий потенциометр R1 и формирует импульсную последовательность напряжений с регулируемой шириной импульсов, которая коммутирует транзисторный ключ Q1 на несущей частоте.
лабораторный мощность электродвигатель якорь
Рис. 1. Функциональная схема модуля ДПТ-ГПТ УЛК
Эту частота (1 кГц), а также амплитуду опорного пилообразного напряжения (1 В) устанавливают в окне параметров элемента U2. Скважность (ширину) коммутирующих импульсов задают напряжением, снимаемым с потенциометра R1.
Рис. 2. Имитационная модель силового канала модуля ДПТ-ГПТ
Схемотехническая модель М1электродвигателя формируется на основе паспортных данных ДПТ (табл. 1), по которым определяются необходимые для построения модели величины (рис. 3). Механическая нагрузка, создаваемая ГПТ, имитируется элементом U1 (рис.2). Датчиком тока якоря служит источник напряженияV3, управляемый током цепи якоря.
Таблица 1. Параметры электродвигателя П-32У4
Рис. 3. Окно настройки параметров модели электродвигателя П-31У4
На рис. 4…8 приведены результаты моделирования рабочих процессов в модуле ДПТ - ГПТ учебно-лабораторного комплекса при широтно-импульсном управлении. Расхождение между установившимися значениями параметров и их расчетными значениями, полученными по известным соотношениям [3], не превышали 5%, что можно считать приемлемым.
Рис.4. График изменения при включении модуля на номинальное напряжение
Рис. 5. Графики изменения и при питании модуля от НВ с ШИП ()
Рис. 6. Графики изменения и при питании модуля от НВ с ШИП ()
Рис. 7. Графики изменения при питании модуля от НВ с ШИП
Рис. 8. Графики изменения при питании модуля от НВ с ШИП
Биения электромагнитного момента (рис.7) вызваны пульсациями выходного напряжения НВ, имеющими, как отмечалось выше, частоту 150 Гц. Эти биения отрицательно влияют на стабильность мгновенной скорости вращения электрических машин ДПТ и ГПТ и могут быть уменьшены путем реализации НВ по схеме, имеющей более высокие качественные показатели выпрямленного напряжения [4], либо введением в цепь якорной обмотки ДПТ сглаживающего реактора [5], или за счет организации канала отрицательной обратной связи при наличии в составе УЛК датчиков момента, или скорости вращения [6].
Библиографический список
1. Кузнецов Е.М. Учебно-лабораторный электротехнический комплекс с электроприводом постоянного тока / Е.М. Кузнецов, Э.Н. Классен, Д.О. Павлов // Актуальные проблемы и перспективы инновационного развития современной России: материалы Междунар. науч.-практ. конф.НВФ ОмГТУ, 15-17 мая 2014.: Изд-во ОмГТУ, 2014. С. 27-32.
2. Кузовкин В.А., Филатов В.В. Схемотехническое моделирование электрических устройств в Multisim: учеб.пособие /В.А. Кузовкин, В.В. Филатов. Старый Оскол: ТНТ, 2013. 336 с.
3. Беспалов В.Я. Электрические машины / В.Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленец. М.: ОИЦ «Академия», 2013. 320 с.
4. Кузнецов Е.М. Электрооборудование промышленности. Полупроводниковые силовые преобразователи электроэнергии: учеб. пособие, гриф УМО вузов России по образованию в области энергетики и электротехники / Ю.З. Ковалев, Е.М. Кузнецов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. 164 с.
5. Электротехнические изделия и устройства / под общ.ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова и [др.]//Электротехнический справочник. М.: Изд-во МЭИ, 2001. Т2. 518 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Принцип работы и устройство генератора постоянного тока. Типы обмоток якоря. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Обратимость машин постоянного тока. Двигатель параллельного, независимого, последовательного и смешанного возбуждения.
реферат [3,6 M], добавлен 17.12.2009Двигатели постоянного тока, их применение в электроприводах, требующих широкого плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов. Расчет рабочих характеристик двигателя постоянного тока.
курсовая работа [456,2 K], добавлен 12.09.2014Питание двигателя при регулировании скорости изменением величины напряжения от отдельного регулируемого источника постоянного тока. Применение тиристорных преобразователей в электроприводах постоянного тока. Структурная схема тиристорного преобразователя.
курсовая работа [509,4 K], добавлен 01.02.2015Принцип работы и устройство генераторов постоянного тока. Электродвижущая сила и электромагнитный момент генератора постоянного тока. Способы возбуждения генераторов постоянного тока. Особенности и характеристика двигателей различных видов возбуждения.
реферат [3,2 M], добавлен 12.11.2009Моделирование пуска двигателя постоянного тока ДП-62 привода тележки слитковоза с помощью пакета SciLab. Структурная схема модели, ее элементы. Паспортные данные двигателя ДП-62, тип возбуждения. Диаграмма переходных процессов, построение графика.
лабораторная работа [314,7 K], добавлен 18.06.2015Переходные процессы электропривода постоянного тока при пуске в три ступени. Номинальное напряжение якоря. Расчет ступеней двигателя постоянного тока. Расчетное время работы на ступенях. Моделирование ситуаций при изменении расчетного времени работы.
контрольная работа [156,3 K], добавлен 04.03.2012Генераторы и электродвигатели постоянного тока, якоря которых снабжены коллекторами и содержат совокупность обмоток, связанных с коллекторами. Действие заявляемого бесколлекторного генератора постоянного тока. Движения вихревого электрического поля.
доклад [14,9 K], добавлен 25.10.2013Работа и устройство двигателя постоянного тока. Вращая генератор постоянного тока какой-нибудь внешней силой, мы затрачиваем определенную механическую мощность Pмех, а в сети получаем соответствующую злектрическую мощность Рэл.
реферат [7,7 K], добавлен 08.05.2003Номинальная мощность и скорость. Индуктивность якорной обмотки, момент инерции. Электромагнитная постоянная времени. Модель двигателя постоянного тока. Блок Step и усилители gain, их главное назначение. График скорости, напряжения, тока и момента.
лабораторная работа [456,6 K], добавлен 18.06.2015Принцип действия генератора постоянного тока. Якорные обмотки и процесс возбуждения машин постоянного тока. Обмотка с "мертвой" секцией. Пример выполнения простой петлевой и волновой обмотки. Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением.
презентация [4,9 M], добавлен 09.11.2013Двигатель постоянного тока. Усилитель для астатической системы. Расчет передаточных функций блоков структуры системы. Условия селективной инвариантности. Распределение нулей и полюсов замкнутой системы. Последовательно включенное корректирующее звено.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 21.01.2012Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Конструкция и принцип действия электрических машин постоянного тока. Исследование нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик и рабочих свойств генератора с независимым возбуждением. Особенности пуска двигателя с параллельной системой возбуждения.
лабораторная работа [904,2 K], добавлен 09.02.2014Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и ротором. Выбор элементов, расчет параметров силовой части. Синтез регуляторов методом модального оптимума. Моделирование процесса в пакете MatLab Simulink.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 13.12.2012Основные принципы построения электропривода, предназначенного для регулирования скорости вращения двигателя постоянного тока. Функциональная схема однофазного однополупериодного нереверсивного управляемого выпрямителя, работающего на активную нагрузку.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.12.2012Разработка конструкции двигателя постоянного тока. Число эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке якоря. Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи. Магнитное напряжение воздушного зазора. Расчёт характеристики намагничивания машины.
курсовая работа [333,5 K], добавлен 30.04.2009Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.
контрольная работа [167,2 K], добавлен 29.02.2012Расчет регулировочных характеристик двигателя постоянного тока (ДПТ) при различных способах регулирования скорости. Электромеханические и механические характеристики ДПТ при измененных токах возбуждения. Кривая намагничивания ДПТ в относительных единицах.
лабораторная работа [49,7 K], добавлен 12.01.2010Основные определения и технические данные электрических машин. Электрические двигатели постоянного тока: устройство, краткие теоретические основы. Электрические генераторы постоянного тока. Обеспечение безыскровой коммутации. Электрическое равновесие.
реферат [37,4 K], добавлен 24.12.2011Роль и значение машин постоянного тока. Принцип работы машин постоянного тока. Конструкция машин постоянного тока. Характеристики генератора смешанного возбуждения.
реферат [641,0 K], добавлен 03.03.2002
