МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КРЕМЕНЧУЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОМЕХАНІКИ, ЕЛЕКТРОНІКИ І КОМП’ЮТЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЙ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ „МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ СИСТЕМ” ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ТА ЗАОЧНОЇ ФОРМ НАВЧАННЯ ЗІ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ: 7.092203 – „ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНІ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ТА ЕЛЕКТРОПРИВОД”, (У ТОМУ ЧИСЛІ СКОРОЧЕНИЙ ТЕРМІН НАВЧАННЯ) 7.092204 - „ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНЕ ОБЛАДНАННЯ ЕНЕРГОЄМНИХ ВИРОБНИЦТВ” 7.000008 – „ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕНЕДЖМЕНТ”
КРЕМЕНЧУК 2005 Методичні вказівки щодо виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни „Моделювання електромеханічних систем” для студентів усіх форм навчання зі спеціальностей 7.092203 – „Електромеханічні системи автоматизації та електропривод” (у тому числі скорочений термін навчання), 7.092204 – „Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв”, 7.000008 – „Енергетичний менеджмент”. Укладачі: к.т.н., проф. О.П.Чорний, асист. В.О.Огарь Рецензент к.т.н., доцент Т.В.Коренькова Кафедра САУЕ Затверджено методичною радою Протокол № від « » 2005 р. Голова метод. ради проф. В.В. Костін Кременчук 2005 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ Мета дисципліни “Моделювання електромеханічних систем” полягає в підготовці інженерів широкого профілю, здатних самостійно і творчо розв’язувати задачі проектування, дослідження, налагодження й експлуатації сучасних автоматизованих електроприводів і систем автоматизації промислових установок і технологічних комплексів у будь-яких галузях народного господарства. Дисципліна базується на попередніх курсах «Вища математика», «Теорія електропривода», «Теорія автоматичного управління», «Елементи АЕП». Знання матеріалу дисципліни забезпечує подальше вивчення дисциплін спеціального циклу – «Системи автоматичного керування електроприводами», «Системи оптимізації енергоспоживання». Мета проведення лабораторних занять полягає в закріпленні знаннь, отриманих на лекціях шляхом дослідження властивостей і характеристик електромеханічних систем, систем електроприводу на цифрових обчислювальних машинах. Придбати досвід моделювання електромеханічних систем та систем електроприводу за лінійними та нелінійними системами диференційних рівнянь. Внаслідок проведення лабораторних занять студенти повинні засвоїти принципи побудови моделей електромеханічних систем з урахуванням їх властивостей та дослідження на ЕОМ; вміти розраховувати необхідні для моделювання параметри систем диференційних рівнянь, оцінювати якість вирішення та вибір необхідного способу інтегрування, навчитися складати математичні моделі типових промислових технологічних об'єктів та виконувати їх розрахунок. ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5 МОДЕЛЮВАННЯ СИНХРОННОГО ДВИГУНА ЗА ЛІНЕАРИЗОВАНОЮ МОДЕЛЛЮ МЕТА: дослідження лінеаризованої моделі CД 5.1 Теоретичні відомості Лінеаризовану модель синхронного двигуна (СД) одержимо на підставі відомого рівняння кутової характеристики трифазного явнополюсного двигуна:
. Це рівняння свідчить про те, що момент СД складається із двох складових: синхронної й реактивної (асинхронної).
Рисунок 5.1 - Кутова характеристика явнополюсного СД З аналізу рівняння кутової характеристики виглядно, що робочу ділянку кутової характеристики М=((() можна замінити лінійною залежністю, що проходить через точку номінального режиму:
, M<0.9Mmax. Диференціюючи, одержимо наближене рівняння динамічної механічної характеристики:
. З урахуванням останнього рівняння для кутової механічної характеристики можна записати:
, де
,
. Момент інерції (кгм2) для синхронних машин:
. 5.2 Порядок виконання роботи Використовуючи структурну схему (рис.5.2), виконати моделювання на ЕОМ режимів пуску СД при ввімкнені на повну напругу при активному й реактивному моментах навантаження (момент навантаження взяти таким, що дорівнює номінальному). Довести неадекватність лінеаризованої моделі СД для режиму прямого асинхронного пуску. На основі структурної схеми (рис.5.2) скласти структурну схему СД при пуску з реґульованими напругою й частотою й виконати моделювання. Зміна напруги й частоти здійснюється за допомогою задатчика. Закон реґулювання й час розгорнення задає викладач.
Рисунок 5.2 – Структурна схема лінеаризованої моделі СД На основі структурної схеми (рис.5.2) скласти структурну схему СД із реґульованим збудженням і здійснити реґулювання після виходу на номінальну кутову швиглядкість. 5.3 Зміст звіту Найменування роботи та її мета. Розрахунок параметрів і коефіцієнтів моделі. Структурні схеми й системи диференціальних і алгебраїчних рівнянь для п.п. 1-4. Графіки перехідних процесів
,
для п. п. 1-3 і додатково
для п. 4. Висновки. 5.4 Питання для підготовки до захисту лабораторної роботи Наведіть схему заміщення синхронного двигуна. Наведіть структурну схему і диференціальні рівняння синхронного двигуна. Яку обмеженість має лінеаризована модель СД? З яких складових складається момент синхронного двигуна. Запишіть вираз для кутової характеристики СД.