ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Описание программы MASHLAB и руководство по работе с ней

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗОМКНУТОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ

УПРАВЛЯЕМОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Цель работы – изучение принципов построения разомкнутых электроприводов, обеспечивающих якорное управление частотой вращения двигателей постоянного тока (ДПТ) с помощью управляемых выпрямителей (УВ), и динамических режимов работы этих электроприводов.

Исходные данные

1. Электропривод содержит:

а) однофазный нереверсивный однополупериодный управляемый выпрямитель с вертикальным способом управления, выполненный на тиристорах типа тринисторы;

б) двигатель постоянного тока с возбуждением постоянными магнитами.

2. УВ подключается к якорной цепи ДПТ, реализуя якорное управление.

3. Номер варианта ДПТ, используемого в электроприводе, задаётся преподавателем. Параметры ДПТ приведены в таблице 1.

Содержание работы и отчета

1. Предварительно следует изучить принципы работы УВ, выполняемых на тринисторах; в том числе, изучить принципы управления тринисторами с помощью системы импульсно-фазового управления (СИФУ) [Волков, с.81-88; Дюрягин, с. 33-44; Герман-Галкин, с.127-146].

2. Привести НА ПЕРВОЙ СТРАНИЦЕ ОТЧЕТА номер варианта, технические данные ДПТ, а также другие исходные данные, соответствующие варианту задания.

3. Выполнить моделирование в системе MASHLAB работы УВ на активную нагрузку R (см. рис. 1). Данный УВ обеспечивает регулирование среднего напряжения на нагрузке R путем регулирования угла отпирания тринистора .

Рис.1. Функциональная схема однофазного однополупериодного

нереверсивного УВ, работающего на активную нагрузку:

ЗУ – задатчик угла отпирания ; ПУН – преобразователь угла в напряжение U_у

3.1. УКАЗАНИЯ по составлению схемы моделирования:

а) для моделирования ЗУ использовать генератор ступенчатого сигнала с выходным сигналом α;

б) для моделирования ПУН использовать пропорциональное звено с выходным сигналом U_у; методику расчета коэффициента передачи k_ПУН этого пропорционального звена разработать самостоятельно;

в) для моделирования СИФУ использовать синхронизируемый генератор пилообразного напряжения (ГПН), сумматор, реле и одновибратор; одновибратор должен вырабатывать напряжение управления тринистором VS (U_ут); для преобразования его в электрическую форму необходимо использовать из списка блоков-посредников «управляемую ЭДС»;

г) для синхронизации ГПН использовать переменное напряжение U_c, включив между источником этого переменного напряжения и ГПН такой блок-посредник как «датчик напряжения»;

полагать, что

где U_ном– номинальное напряжение двигателя, заданное вариантом контрольного задания (таблица 1); f =50 Гц – частота напряжения сети U_c;

в ГПН установить значение параметра «Крутизна», равным 500 В/с;

д) в меню «Моделирование» установить следующие параметры моделирования:

- длительность моделирования 0,04 с;

- шаг моделирования 0,00005 с;

- шаг вывода графиков 0,00005 с;

е) принять, что , где I_ном – номинальный ток двигателя;

ж) рассчитать параметры тринистора VS по формулам:

где – обратное напряжение тринистора; – обратный ток тринистора; – номинальное напряжение тринистора в открытом состоянии; – номинальный ток тринистора в открытом состоянии; – номинальное отпирающее напряжение; – номинальный отпирающий ток.

Остальным параметрам тринистора придать следующие значения:

«Ток удержания» – 0 А;

«Емкость перехода» – 550 пФ;

«Тип кристалла» – Si;

«Температура перехода (ном)» – 423 К;

«Температура перехода (раб)» – 423 К.

3.2. УКАЗАНИЯ по составлению отчета. В отчете следует привести;

а) функциональную схему однофазного однополупериодного нереверсивного УВ, работающего на активную нагрузку, с указанием на схеме необходимых напряжений, токов и иных величин;

б) структурную схему СИФУ;

в) схему моделирования УВ с указанием (от руки) выходных величин всех элементов этой схемы; расчеты всех параметров схемы моделирования, проведенные согласно указаниям п.3.1;

ПРИМЕР ОФОРМЛЕНИЯ РАСЧЕТОВ:

;

г) временные диаграммы (в одной и той же системе координат) изменения напряжения сети U_c, напряжения U_R и тока i_R нагрузки при угле отпирания УВ , где задается номером варианта (см. таблицу 1);

д) временные диаграммы (в одной и той же системе координат) изменения напряжения управляющего катода тринистора U_ут, выходного напряжения ГПН и выходного напряжения ПУН U_у при угле отпирания , где задается номером варианта (см. таблицу 1);

временные диаграммы, полученные в п. 3г) и 3д), разместить на одном листе формата А4 в книжном варианте;

е) временные диаграммы, аналогичные тем, которые получены в п.п. 3.2г) и 3.2д), при условии, что , где задается номером варианта (см. таблицу 1);

ж) прокомментировать отличия полученных диаграмм, вызванные изменением угла отпирания .

4. Выполнить моделирование разомкнутого электропривода на основе УВ. Функциональная схема электропривода, подлежащая исследованию, представлена на рис.2. Этот электропривод обеспечивает регулирование частоты вращения ДПТ с помощью УВ путем изменения угла отпирания тринистора. В качестве УВ используется однофазный однополупериодный нереверсивный УВ, исследованный выше. Цель исследования электропривода заключается в том, чтобы показать возможность регулирования частоты вращения ДПТ путем изменения угла отпирания тринистора УВ.

Рис. 2. Функциональная схема исследуемого электропривода

4.1. УКАЗАНИЯ по составлению схемы моделирования исследуемого электропривода в системе MASHLAB:

а) для получения необходимой схемы моделирования следует использовать схему из п.3, заменив активную нагрузку (резистор R) на последовательное соединение ДПТ и датчика тока;

датчик тока выбирается из меню «Посредники»; ДПТ выбирается из меню «Элементы»; в качестве ДПТ выбирается ДПТ с возбуждением от постоянных магнитов;

параметры ДПТ берутся из таблицы 1;

внутреннее сопротивление R_дт датчика тока рассчитывается по формуле

где – активное сопротивление якорной цепи ДПТ;

б) параметры УВ установить такими же, как и в разделе 1;

в) полагать, что напряжение сети изменяется по закону

а внутреннее сопротивление сети ;

г) в меню «Моделирование» установить:

- длительность моделирования ,

- шаг моделирования ,

- шаг вывода графиков h_гр = (2…3)h,

где – соответственно момент инерции и индуктивность якоря ДПТ, значения которых выбираются из таблицы 1; – электромагнитный коэффициент ДПТ, значение которого рассчитывается по паспортным данным ДПТ;

величины Т_мод, h и h_гр следует округлить, оставив только первый значащий разряд;

4.2. УКАЗАНИЯ по составлению отчета. В отчете следует привести:

а) функциональную схему подсистемы «УВ-ДПТ» с указанием на схеме необходимых напряжений, токов и иных величин;

б) схему моделирования подсистемы «УВ-ДПТ» с указанием (от руки) выходных величин всех элементов этой схемы; расчеты параметров схемы моделирования, проведенные согласно указаниям п.1;

в) временные диаграммы (в одной и той же системе координат) якорного напряжения U_я (в В),угловой скорости вращения двигателя (в рад/сек) и тока якоря (в А) при угле отпирания , где задается номером варианта (см. таблицу 1);

полученные диаграммы разместить на одном листе формата А4 в альбомном варианте;

г) то же, что в п.4.2в) при угле отпирания , где задается номером варианта (см. таблицу 1);

полученные диаграммы разместить на одном листе формата А4 в альбомном варианте;

д) прокомментировать (с использованием полученных диаграмм) влияние изменения угла отпирания на угловую скорость вращения двигателя.

Таблица 1 – Варианты заданий

№ Вари-анта	Тип двигателя	Рном, кВт	Uном, В	Iном, A	nном, об/мин	Rя, Ом	Lя_, мГн	J, кг·м²	η, %	α₁, градус	α₂, градус
	2ПФ160МГ	4,2		42.97		0.188	3.1	0.083	74.5
	2ПФ160МГ	4.2		22.01		0.923		0.083
	2ПФ160МГ	4.2				3.844		0.083
	2ПФ160МГ			64.56		0.137	2.2	0.083
	2ПФ160МГ			31.84		0.534		0.083
	2ПФ160МГ			15.92		2.354		0.083
	2ПФ160МГ			65.24		0.137	7.5	0.083
	2ПФ160LГ			34.11		0.391		0.1
	2ПФ160 LГ			110.1		0.041	0.78	0.1
	2ПФ132МГ			5.536		10.22		0.038	71.5
	2ПФ132МГ			20.6		0.78	9.7	0.038	80.5
	2ПФ132МГ	7.5		38.13		0.234	2.85	0.038
	2ПФ132LГ	2.8		33.33		0.489	5.7	0.048	66.5
	2ПФ132LГ	5.5		57.5		0.146	1.8	0.048	79.0
	2ПФ132LГ	7.5		18.37		1.115	13.8	0.048
	2ПФ132LГ			55.59		0.146	1.8	0.048	85.5
	2ПН132Г			19,7		1,52	18,1	0,048	75,5
	2ПН132Г			8,12		5,54		0,048	76,5
	2ПН132Г	5,5		14,3		2,28		0,048
	2ПН132Г	8,5		43,5		0,291	3,5	0,048
	2ПБ132МГ	3,7		19,7		0,57	2,4	0,038
	2ПБ132МГ	4,5		24,0		0,333	4,2	0,038	81,5
	2ПФ32Г	7,5		37,9		0,291	3,5	0,048	83,5
	2ПФ32Г	7,5		18,4		1,115	13,8	0,048
	2ПБ112С			10,5		0,824	7,1	0,018

ПРИЛОЖЕНИЕ

Описание программы MASHLAB и руководство по работе с ней

Программа MASHLAB позволяет анализировать динамические системы, содержащие информационные, электрические, электронные и электромеханические компоненты. Компоненты представляются своими УГО, принятыми в отечественной документации. Компоненты разделены на два типа: блоки, которыми отражаются информационные компоненты и элементы, которыми отражаются электрические, электронные и электромеханические компоненты. Меню «Блоки» и «Элементы» расположены на полосе главного меню программы MASHLAB, которое располагается над наборным полем. Также полоса главного меню включает в себя: «Файл», «Редактировать», «Моделирование», «Помощь» и «Посредники». Помимо главного меню в MASHLAB имеется система контекстных всплывающих меню, которые появляются, если поместить курсор на том или ином меню и щелкнуть правой кнопкой мыши.

Для ввода и изменения параметров компонентов нужно щёлкнуть правой кнопкой мыши по УГО данного компонента, в результате чего на экране появиться окно с его параметрами. На вкладке «Справочные параметры» приведены справочные параметры компонента. На вкладке «Математическая модель» приведены параметры, которые участвуют в уравнениях, описывающих компонент. Выводы элементов оканчиваются значками типа «косой крест» (Х), которые обозначают их электрические выводы, а входы – отрезком прямой. Выходные выводы блоков обозначаются значками ►.

Электрические и информационные выводы могут быть соединены только через специальные моделирующие элементы – посредники. Посредники делятся на две группы. К первой относятся управляемая ЭДС и управляемый источник тока, а ко второй – датчик тока и датчик напряжения. Управляемые ЭДС и источник тока преобразуют выходные сигналы информационных компонентов, т.е. блоков, в ЭДС или ток электрических цепей. Датчики тока и напряжения преобразуют соответственно токи ветвей и напряжения на выводах элементов во входные сигналы информационных компонентов.

При соединении элементов желательно вывести сначала все элементы на рабочее поле, затем соединить крайние элементы и к полученным проводникам подсоединить внутренние элементы. Не следует подсоединять третий и последующие элементы непосредственно к выводам двух уже соединённых, так как соединение в этих точках может разрушиться. Нежелательно также подключать элементы в угловые точки электрических линий соединения. По окончании составления схемы необходимо проверить отсутствие значков Х на электрических линиях соединений. Наличие таких значков означает, что элементы в месте нахождения указанных значков не соединены. Указанная проверка проводится после установки указателя положения «мышки» на произвольный элемент схемы и двойного нажатия левой кнопки «мышки».

Результаты расчётов представляются в виде графиков, по осям абсцисс которых откладывается время. В программе в меню «Блоки» имеются два типа блоков для вывода графиков: «График» и «Блок вывода графиков». Блок «График» имеет только один вход и может быть соединен только с одним информационным выходом. Для получения N графиков, характеризующих N выходных сигналов, необходимо вызвать N блоков «График» и подать на вход каждого из них какой-либо один из N выходных сигналов. Тогда в одной и той же системе координат будут выведены все N графиков.

Блок «Блок вывода графиков» имеет шесть входов, на которые можно подать одновременно по желанию пользователя от одного до шести выходных сигналов информационных блоков.