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 № 9 МОДЕЛЮВАННЯ МЕХАНІЧНОЇ ЧАСТИНИ ЕЛЕКТРОПРИВОДА КОНВЕЄРА З УРАХУВАННЯМ ПРУЖНОСТІ СТРІЧКИ МЕТА: дослідження режимів руху і динамічних навантажень у механічній частині електропривода конвеєра з урахуванням пружності стрічки. 9.1 Теоретичні відомості Механічна частина конвеєрів є досить складною системою з розподіленими по довжині конвеєра параметрами: масою переміщуваного вантажу, масою і пружністю тягового органа, зусиллям статичного опору. Наявність пружних механічних зв'язків є чинником, що сприяє виникненню коливань, що за несприятливих умов істотно збільшують динамічні навантаження робочого обладнання. Рух системи з розподіленими параметрами описують диференціальні рівняння в часткових похідних, розв’язування яких у загальному випадку являє собою значні математичні труднощі. Для якісного розгляду фізичних процесів, що виникають у пускових режимах конвеєрів, реальна механічна система може бути подана спрощеною динамічною моделлю, у якій розподілені маси, пружності та сили замінені еквівалентними зосередженими. Основою моделі слугує епюра напруг конвеєра в режимі пуску. Як критерій еквівалентності беремо рівність натягів тягового органа на приводному елементі реальної системи і натяги у відповідних точках приводного елемента на моделі. Основні технічні характеристики конвеєра наведенро у таблиці: Основні технічні характеристики конвеєра Швиглядкість стрічки, м/с 
 Погонна вага стрічки, кг/м 
 Погонна вага вантажу, кг/м 
 Погонна вага: холостої стрічки, кг/м робочої стрічки, кг/м 

  Розрахункову схема динамічної моделі конвеєра з урахуванням пружних властивостей тягового органа подано на рис.9.1.
Рисунок 9.1 – Схема динамічної моделі конвеєра Тут
- еквівалентний момент інерції приводного барабана, робочої та холостої стрічки конвеєра;
- коефіцієнти жорсткості робочої та холостої стрічки конвеєра;
- коефіцієнти в’язкого тертя пружного робочого органа для робочої та холостої стрічки. Структурну схему механічної частини конвеєра з урахуванням пружності тягового органа подано на рис.9.2:
Рисунок 9.2 – Структурна схема механічної частини конвеєра Основні параметри структурної схеми конвеєра: приведений момент інерції холостої стрічки:
; приведений момент інерції робочої стрічки:
; момент інерції привода:
, де
- довжина холостої стрічки конвеєра,
- момент інерції барабана, приведений до вала двигуна, момент інерції редуктора
Розглянута структурна схема конвеєра дозволяє визначити пружні моменти і коливання швиглядкості конвеєра в процесі запуску його електропривода. Однак для опису технологічного процесу необхідно також розглянути динамічні властивості конвеєра по каналу «швиглядкість - продуктивність конвеєра». Якщо як вихідну координату конвеєра розглядати його продуктивність, то конвеєр буде мати передавальну функцію у вигляді ланки транспортного запізнення:
, де
- постійна запізнення конвеєра, що залежить від довжини конвеєра і його швиглядкості;
. При реґулюванні кутової швиглядкості привода конвеєра постійна його запізнення може змінюватися в широких межах залежно від діапазону зміни швиглядкості привода. 9.2 Порядок виконання роботи Розрахувати коефіцієнти диференціальних рівнянь та структурної схеми за даними, які надані викладачем. У пакеті MATLAB-SIMULINK набрати структурну схему моделі та виконати розрахунок перехідних процесів пуску конвеєра та зміни швиглядкості. Як приводний двигун взяти АД або ДПС з параметрами, які надані викладачем. 9.3 Зміст звіту Таблиці вихідних даних, які запропоновані викладачем. Розрахунки коефіцієнтів. Структурну схеми досліджень. Графіки динамічних режимів кутової швиглядкості та моментів - електромагнітного і статичного. Висновки. 9.4 Питання для підготовки до захисту лабораторної роботи Наведіть спрощену розрахункову схему моделі конвеєра з урахуванням пружності стрічки. Наведіть структурну схему механічної частини конвеєра з урахуванням пружності стрічки. Запишіть систему диференціальних рівнянь для механічної частини конвеєра з урахуванням пружності стрічки. Наведіть вирази для розрахунку основних параметрів структурної схеми.