Файл: Моделирование электромеханических систем.pdf

Asynchronous machine (Асинхронная машина)

Описание

Моделирует асинхронную электрическую машину в двигательном или генераторном режимах. Режим работы определяется знаком электромагнитного момента машины.

Порты модели A, B и С являются выводами статорной обмотки машины, а порты а, b и с - обмотки ротора машины. Порт Tm предназначен для подачи момента сопротивления движению. На выходном поту m формируется векторный сигнал, состоящий из 21 элемента: токов, потоков и напряжений ротора и статора в неподвижной и вращающейся системах координат, электромагнитного момента, скорости вращения вала, а также его углового положения. Для удобства извлечения переменных машины из вектора в библиотеке SimPowerSystems предусмотрен блок Machines Measurement Demux. Модель асинхронной машины включает в себя модель электрической части, представленной моделью пространства состояний четвертого порядка и модель механической части в виде системы второго порядка. Все электрические переменные и параметры машины приведены к статору. Исходные уравнения электрической части машины записаны для двухфазной (dq-оси)системе координат.

Рис. 27 Схема замещения асинхронной машины

Уравнения электрической части машины и их вывод здесь приводиться не будут ввиду их громоздкости.

Параметры:

54

статора (А)

phA, phB, phC - начальные фазы токов статора (град.)

Начальные условия машины могутбыть вычислены с помощью блока Powergui.

Практические задания:

Задание 1

Собрать модель асинхронного электропривода с короткозамкнутым ротором. Исследовать его работу в режиме пуска при различных параметрах питания.

Показания:

напряжения на обмотках статора (на одном поле осциллографа)

токи в обмотках статора (в координатах a,b,c) (на одном поле осциллографа)

скорость и момент (на разных полях одного осциллографа)

диаграмму электромагнитного момента от скорости

Исходные данные для модели:

Должно получиться 6-ть экспериментов.

56

Рис. 28 Модель асинхронного электропривода с короткозамкнутым ротором

Контрольные вопросы:

1.Опишите модель электропривода, изученную в работе, способ управления электроприводом.

2.Объясните графически, как происходит процесс широтноимпульсной модуляции.

3.Назовите способы регулирования скорости в асинхронных машинах. Какой способ используется в данной работе?

4.Предложите способ улучшения управления данным электроприводом.

5.Что произойдёт, если на вал электропривода будет приводить в движение транспортное средство (при каких условиях сопротивления движению оно тронется, при каких нет)?

57

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Цель работы:

Изучение работы электроподвижного состава в режиме пуска, выбега и торможения. Получение и анализ кривых движения.

Работа электроподвижного состава в режимах пуска, выбега и торможения.

Движение транспортного средства по рельсовым путям или дорогам имеет сложный характер. Поступательное движение ТС вдоль оси пути неразрывно связано с вращением колес и роторов тяговых двигателей. На это полезное поступательное перемещение накладываются колебательные движения, которые возникают как из-за внешних воздействий на транспортное средство со стороны пути и окружающей среды, так и в результате сил взаимодействия между отдельными составляющими ТС и их частями, имеющими между собой упругие и жесткие связи. Для упрощения рассмотрения движения учитывают только поступательное его движение и связанное с ним вращательное движение роторов тяговых двигателей, колес редукторов и движущих и поддерживающих колес или колесных пар.

Различают три основных режима движения поезда: режим тяги (движение под током), режим выбега (движение без тока) и режим торможения.

В режиме тяги к поезду приложена сила тяги, развиваемая тяговыми электродвигателями. В режиме выбега тяговые двигатели отключаются от источника питания и транспортное средство движется по инерции за счет накопленной кинетической или потенциальной энергии под действием сил сопротивления движению. В режиме торможения действуют направленная против движения поезда тормозная сила и силы сопротивления.

Движение ТС по рельсовому или безрельсовому пути характеризуется зависимостями скорости от пройденного пути, скорости от времени и пути от времени, называемыми кривыми движения. Расчет этих зависимостей проводят путем решения уравнения движения, которое в дифференциальной форме устанавливает связь между скоростью, временем и пройденным путем.

При рассмотрении движения транспортного средства вводят следующие два допущения: ТС, имеющий физическую массу, принимают за материальную точку, которая расположена условно в центре тяжести

58

подвижного состава; эта материальная точка движется поступательно под воздействием полной равнодействующей сил сопротивления движению, тяги или торможения и называемой силой, действующей на ТС. Эта сила направлена по движению подвижного состава и может быть как положительной, так и отрицательной.

Уравнение движения применяется в двух видах, известных под названием первой и второй формы.

Первая форма уравнения движения дает зависимость между ускорением поезда и силой, действующей на поезд:

где mф — физическая масса поезда, кг; V — поступательная скорость поезда, м/с; t — время движения, с; (1 + ) — коэффициент, учитывающий затрату части действующей силы на создание углового ускорения вращающихся частей поезда и называемый коэффициентом инерции вращающихся частей.

Произведение называют приведенной массой поезда, т.е. уравнение представляет собой выражение второго закона Ньютона, в котором вместо физической массы mф подставлена приведенная масса m поезда:

Вторую форму уравнения движения можно получить из первой, умножив и разделив левую часть уравнения на dL, чтобы в дальнейшем

уравнение содержало скорость В результате исходное уравнение приводится к следующему виду:

где L — путь, проходимый поездом, м.

Рассмотрим уравнение движения применительно к разным видам движения поезда. Чтобы привести поезд в движение, к нему нужно

59

приложить силу тяги. Сила тяги поезда F создается моментом установленных на нем тяговых двигателей. Однако наличия только силы тяги недостаточно для управления поездом, так как она всегда действует в направлении его движения или равна нулю. Для остановки поезда к нему необходимо приложить силу, направленную в сторону, противоположную движению. Она создается тормозными средствами и называется тормозной силой В. Сила тяги F и тормозная сила B являются управляемыми силами. Существуют еще неуправляемые силы. Они составляют силы W сопротивления движению.

Положительным направлением для силы тяги F является направление движения поезда, а для тормозной силы В и силы сопротивления движению W — направление, противоположное движению. Равнодействующей всех сил, одновременно приложенных к поезду, является действующая сила

Врежиме тяги к поезду приложены сила тяги F и силы сопротивления движению W:

Врежиме выбега на поезд действуют только силы сопротивления движению:

Врежиме торможения к поезду приложены тормозная сила В и силы сопротивления движению W:

Врезультате получаем уравнения, описывающие разные режимы движения. Например, в режиме тяги

Аналогично можно получить уравнения в режиме выбега и торможения.

60