Тепловая модель двигателя Моделирование электротехнических устройств Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Конструирование металлургических машин

Создадим модель выпрямителя с трансформатором и проведем моделирование системы (рис. 4.12). Из данных рис. 4.12 видно, что результаты в модели с трансформатором практически идентичны результатам в модели с цепью источника, приведенной к вторичной стороне трансформатора, и учтенными индуктивностями рассеяния (рис. 4.9).

Рис. 4.12. Модель выпрямителя с трансформатором и результаты моделирования.

 

Пример 2. Проведем моделирование однофазного мостового выпрямителя с трансформатором, его расчет приведен в главе 2.2 (пример 2). Запустим MATLAB и вызовем приложение Simulink, создадим файл новой модели (Ctrl+N). Параметры первичного источника “AC Voltage Source” (“SimPowerSystems\Electrical Sources\”):

- амплитуда ЭДС первичной стороны (peak amplitude, V):  (В);

- начальная фаза ЭДС первичной стороны (phase, deg): 0º (град);

- реальная частота ЭДС первичной стороны (frequency, Hz):  (Гц).

Определим параметры приведенной модели трансформатора “Linear Transformer”, расчетные формулы (рис. 4.13) при этом не будут отличаться от приведенных в предыдущем примере 1 (см. рис. 4.10). Основные параметры трансформатора заимствуются из данных расчета (см. пример 2 в главе 2.2).

После запуска m-файла получим следующие результаты:

 - базовое сопротивление первичной стороны  = 660,3 (Ом);

 - базовое сопротивление вторичной стороны  = 30,136 (Ом);

 - реальные параметры первичной обмотки R1 = 38,34 (Ом), X1 = 17,21 (Ом);

 - реальные параметры вторичной обмотки R2 = 1,75 (Ом), X2 = 0,785 (Ом).

Приведенные параметры первичной и вторичной обмоток:

 = 0,0581 (о.е.),  = 0,0261 (о.е.).

Рис. 4.13. Программа расчета параметров трансформатора.

 Заложим полученные параметры в модель трансформатора “Linear Transformer” (рис. 4.14, а). В окне настройки параметров блока строку “Three windings transformer” необходимо деактивировать, так как необходима только одна вторичная обмотка. Цепь намагничивания не учитывается, поэтому оставим параметры   и  - 500 (о.е.).

 Мостовой выпрямитель можно выполнить на дискретных элементах “Diode” или использовать стандартный блок “Universal Bridge” (“SimPowerSystems\Power Electronics\”). В окне настройки параметров блока “Universal Bridge” необходимо выбрать: 2 – число “плеч” моста (“Number of bridge arms”), Diodes – тип вентилей (“Power Electronic device”), сопротивление диода в открытом состоянии (Ом), = 0 (В) - поскольку в расчете пороговым напряжением диода пренебрегли (рис. 4.14, б).

Модель включает конденсатор фильтра и цепь резистивной нагрузки, для создания которых используем стандартные блоки последовательной RLC-цепи. Введем соответствующие уникальные имена для этих блоков. Параметры конденсатора: С = 0,002 (Ф), параметры нагрузки (рис. 4.14, в): R = 50 (Ом).

Для соединения электрических элементов модели используем блоки “Bus Bar (thin horiz)” из библиотеки “SimPowerSystems\Connectors\”.

Дополним модель необходимыми измерительными блоками (см. предыдущий пример). Включим в модель блок измерения углов отсечки вентилей (см. подглаву 3.1.4). Для корректной работы блока в командной строке MATLAB следует задать величину T = 0.02. Поскольку ток в нагрузке должен составлять 1 А, то шаг дискретизации “Quantization interval” в блоке “Quantizer” выберем 0,1%, т.е. 0,001.

 а) б) в)

Рис. 4.14. Окна задания параметров блоков модели выпрямителя.

Введем в модель стандартный блок осциллографа “Scope” (“Simulink\Sinks\”). Выведем на него напряжение на нагрузке и ток вторичной обмотки трансформатора, для чего в параметрах настройки блока (раздел General) изменим количество осей (number of axes) на – 2 (рис. 4.15, а). В разделе Data history следует отключить устанавливаемое по умолчанию ограничение на число выводимых расчетных точек (рис. 4.15, б). Активируем функцию “Save data to workspace” (рис. 4.15, б), что позволит в дальнейшем провести гармонический анализ данных сигналов.

 а) б)

Рис. 4.15. Окна настройки блока осциллографа “Scope”.

Для гармонического анализа в модель следует добавить блок “powergui” (рис. 4.16) из “SimPowerSystems\”.

Помимо вычисления коэффициента пульсаций выпрямителя по первой гармонике , определим полный коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке согласно формуле (1.6).

Для определения максимумов и минимумов напряжения на нагрузке используем блоки “Maximum” и “Minimum” библиотеки “DSP Blockset\Statistics\”. Для требуемой работы блоков в их параметрах следует задать режим (mode) - running. Для регистрации экстремумов функции в квазистатическом режиме необходимо сбрасывать данные, вычисленные блоками в переходном процессе.

В режимах близких к холостому ходу переходный процесс заряда конденсатора может значительно затянуться относительно заряда на номинальное сопротивление нагрузки, поэтому в окне настройки параметров моделирования введем варьируемую переменную tk, соответствующую времени окончания расчета

При проектировании выпрямителя расчет электромагнитных нагрузок, воздействующих на его элементы, производят по эмпирическим формулам, рассматривая работу устройства только в квазиустановившемся режиме, тогда как наиболее тяжелым режимом работы выпрямителя является включение в питающую сеть. Процесс включения выпрямителя в питающую сеть, при разряженном конденсаторе фильтра, как правило, сопровождается увеличением электромагнитных нагрузок и изменением режима работы схемы.

Пример моделирования выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром в пакете MATLAB \ Simulink Перед моделированием необходимо задать параметры моделирования в соответствующем меню модели “Simulation\Simulation Parameters…” (Ctrl+E).

Основой для предварительного выбора приводного двигателя, как правило, является нагрузочная диаграмма исполнительного механизма, под которой понимается зависимость потребляемой механизмом мощности или момента от времени

Определение моментов нагрузки механизмов  подъема груза и передвижения крана Как уже отмечалось, проектирование электропривода в большинстве случае начинается с расчета и построения нагрузочной диаграммы исполнительного механизма, которая позволяет определить расчетное значение мощности иле момента для предварительного выбора приводного двигателя

Определение моментов нагрузки механизма изменения вылета стрелы

Определение моментов нагрузки лифтов Лифты являются механизмами вертикального транспорта, предназначенными для транспортировки пассажиров и грузов в жилых, производственных и административных зданиях. Для выравнивания графика нагрузки приводного двигателя большинство современных подъемников выполняются с противовесом. При значительной высоте подъема противовес и кабина соединяются кроме основных несущих канатов, еще и уравновешивающими канатами.

Разработка кинематической схемы проектируемого механизма Выбрав электродвигатель с оптимальной номинальной скоростью и зная заданную скорость рабочего органа электрифицируемого агрегата, можно определить общее передаточное отношение от двигателя к рабочему органу исполнительного механизма

Расчет и построение механических характеристик асинхронных двигателей Скорость всех электродвигателей (кроме синхронного) является функцией электромагнитного момента и, следовательно, момента нагрузки на валу, которое в установившемся режиме работы привода уравновешивают друг друга. Поэтому заданная скорость рабочего органа электрифицируемого механизма используется лишь на первых порах проектирования для предварительного выбора двигателя. В дальнейшем для каждого режима скорость электропривода должна быть взята из механической характеристики выбранного двигателя.

Построение естественной механической характеристики двигателей постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением Зависимость магнитного потока этих двигателей от нагрузки на валу является причиной нелинейности их электромеханических и механических характеристик. Это делает затруднительным и нецелесообразным расчет и построение указанных характеристик аналитическим методом.

Пуск двигателя постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением Наиболее распространенным методом определения пусковых сопротивлений этих двигателей является метод лучевой диаграммы


Создадим модель выпрямителя с трансформатором