Исследование в динамических режимов работы ЭП

Математическая модель привода. Для определения характера прохождения переходных процессов системы в переходных режимах необходимо определить коэффициенты характеристического уравнения системы в операторной форме:

, (2.6.19)

где Т_М – механическая постоянная времени системы, Т_Э – электромагнитная постоянная времени;

Определить постоянные времени можно с помощью следующих выражений:

(с) (2.6.20)

(с), (2.6.21)

где (рад/с).

(с), ,

а это значит, что переходные процессы в системе должны иметь колебательный характер.

Выбор модели и моделирование переходных процессов. Для моделирования ЭП используется система MatLab (матрич­ная лаборатория) с расширением (Toolboxes). Основными пакетами расширения, используемыми для исследовании ЭП, являются Simulink и Power System Blockset.

В исследуемую модель (рис. 5.1) вошли такие элементы:

- Asynchronous Machine SI Unit – модель асинхронного двигателя с номинальными паспортными данными двигателя 5А - 5АМ315M4У3;

- 3 источника синусоидального напряжения AC Voltage Sourse с номинальными параметрами: f=50 Гц, U_m=311 В; сдвинутые по фазе друг относительно друга на 120⁰.

- Three-Phase V-I Measurement – трехфазный мультиметр для замеров сетевого тока и напряжения.

- 2 элемента типа Scope – модели осциллографов для просмотра графиков сетевых тока и напряжения, а также изменения во времени частоты вращения ротора двигателя и момента на его валу.

- 2 элемента типа Display для контроля установившегося значения тех же параметров.

- Step – элемент, с помощью которого, возможно смоделировать наброс нагрузки на вал двигателя в определенный момент времени.

Рис.2.16. Модель системы ПЧ-АД для программного пакета MatLab

Моделируем пуск двигателя без нагрузки при трех различных частотах питающего напряжения f₁=50 Гц, f₂=37,5 Гц, f₃=25 Гц, используя закон частотного регулирования .

При f=50 Гц U_л=380 В; при f=37,5 Гц U_л=329 В; при f=25 Гц U_л=269 В.

При частоте питающей сети f=50 Гц и линейном напряжении U_л=380 В получаем следующие графики переходных процессов ω=f(t) (рад/с) и M_в=f(t) (Нм).

Рис. 2.17. Графики ω = f(t) и M_в = f(t) при f = 50 Гц

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения:

ω =157.1 рад/с; I₁=60 А; M_в=27.2 Нм

При частоте сети f=37,5 Гц и линейном напряжении U_л=329 В получаем следующие графики переходных процессов ω = f(t) (рад/с) и Mв = f(t) (Нм).

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения: ω =117,8 рад/с; I₁=120 А; M_в=7,665 Нм При частоте питающей сети f=25 Гц и линейном напряжении U_л=269 В получаем следующие графики переходных процессов ω=f(t) (рад/с) и M_в=f(t) (Нм).

Рис. 2.18. Графики ω=f(t) и M_в=f(t) при f=37,5 Гц;

f=25 Гц

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения: ω =52,36 рад/с; I₁=10,29 А; M_в=0,036 Нм

При частоте питающей сети f=50 Гц и линейном напряжении U_л=380 В смоделируем переход системы из одного установившегося состояния (Мв = Мн = 73 Н·м, ω = ωн = 101.7 рад/с, I1 = I1н = 15,65 А) в другое после наброса нагрузки на вал двигателя (Мс.доп.= 0,3Мн = 22 Нм).

Рис. 2.19. Наброс нагрузки Мс.доп.=0,3М_н

После окончания переходного процесса получаем такие установившиеся значения: ω =99,7 рад/с; I₁=20,06 А; M_в=95,5 Н·м

Для более детального изучения переходного процесса на рис. 5.6. приведена увеличенная часть графиков ω=f(t) (рад/с) и Mв=f(t) (Нм), охватывающая только момент замедления двигателя после наброса дополнительной нагрузки.

Рис. 2.20. Наброс нагрузки Мс.доп.=0,3Мн (фрагмент)