Антиплагиат (1228490), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Вцикле моделирования «Control and Simulation Loop», в меню настройке «ODE Solver» можно выбрать один из десяти встроенных методов решения ОДУ.Метод Эйлера - «Runge-Kutta 1»: решение ОДУ первого порядка.Метод Хойна - «Runge-Kutta 2»: решение ОДУ второго порядка.Метод Богацкого-Шампена - «Runge-Kutta 3»: решение ОДУ третьего порядка.Метод Рунге-Кутта - «Runge-Kutta 4»: решение ОДУ четвертого порядка.Метод Рунге-Кутта в совокупности с методом Богацкого-Шампена - «Runge-Kutta 23»: одношаговый явный метод решения ОДУ второго и третьего порядка, содержиткоэффициенты «Runge-Kutta 3» для решения ОДУ второго порядка.Метод Рунге-Кутта с использованием коэффициентов Дорманда-Принса - «Runge-Kutta 45»: решение ОДУ четвертого и пятого порядков.Метод Гира - «BDF»: предназначен для решения жестких задач (с первого по пятый порядок)Метод Адамса-Мултона - «Adams-Moulton»: предназначен для решения ОДУ в нежесткой системе.Метод Розенброка - «Rosenbrock»: позволяет решить уравнение вторым порядком с оценкой ошибки третьего порядка.«Discrete State Only» - алгоритм решения уравнений с фиксированным шагом.Continuous Time Step and Tolerance – время непрерывного шага и погрешность измерений.Initial Step Time – начальный шаг моделирования: данная настройка доступна при выборе метода решения обычного дифференциального уравнения с постоянным шагом.Minimum Step Size – минимальный шаг моделирования процесса в цикле.Maximum Step Size – максимальный моделирования процесса в цикле.Relative Tolerance – размер допустимой относительной ошибки в цикле.Absolute Tolerance – значение допустимой абсолютной погрешности в зависимости от ошибки решения обычного дифференциального уравнения, изменяет шаг моделирования.Рисунок 2.6 – Окно конфигурации параметров симуляции2.2 Описание модели асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторомПрипрактических расчетах вместо реального асинхронного двигателя, на схеме его заменяют эквивалентной схемой замещения в которой электромагнитнаясвязь заменяется на электрическую.
При этом параметры цепи ротора приводятся к параметрам цепи статора.Фактически схема замещения асинхронного двигателя аналогична схеме замещения трансформатора [2]. Различие наблюдается в том, что у асинхронногодвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую энергию,[12]поэтому в схеме замещения добавляются переменные активные сопротивления, которые зависят от скольжения, рисунок 2.7.Рисунок 2.7 – Математическая Т-образная схема замещенияВеличина скольжения определяется переменным сопротивлением,например, при отсутствии нагрузки на валу двигателя, скольжение практически равно нулю, а значит переменное сопротивление равно бесконечности, чтосоответствует режиму холостого хода. И наоборот, при[12]максимальной нагрузке на вал двигателя,сопротивление равно нулю, что соответствует режиму короткого замыкания.[12]Прогресс шагает вперед, в том числе и развивает моделирование процессов, и теперь для того что бы математические описать работу двигателя не обязательно прибегать кстандартным схемам замещения.
В программном продукте компании National Instruments возможно использование готовых решений, рисунок 2.8. Блок элемент асинхронногодвигателя в программе NI Multisim заменяет математическую Т-образную схему замещения, тем самым упрощая исследовательскую или научную работу.Рисунок 2.8 – Блок элемент асинхронного двигателяДля проведения опытных испытаний моделирования работы двигателя в режиме реального времени, составим схемы двигателей: НВА-22, НВА-55,АЭ92-402, НВА-55с, рисунок 2.10.Для определения параметров схемы замещения асинхронных двигателей, воспользуемся рекомендациями по определениюпараметров схемы замещения АД по справочным данным[17]Усольцева А.А.
[1].На рисунке 2.9 приведена блок-схема расчета параметров асинхронных двигателей. В результате чего, получим следующие параметры:активное сопротивления статора;активное сопротивление ротора;индуктивность от полей рассеяния фазы статора;индуктивность от полей рассеяния фазы ротора;04.05.2016 18:32АнтиплагиатСтр.
7 из 24http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.19768865&r...взаимные индуктивности фаз статора;взаимные индуктивности фаз ротора.Полученные параметры представим в таблице 2.2, а так же синхронную частоту вращения вала, число фаз ротора, число пар полюсов и момент инерции ротора вместе смоментом инерции фала.Рассчитанные значения схемы замещения заносятся в вириальную модель двигателя, реализованную в программном продукте NI Multisim, рисунок 2.9.Таблица 2.2 – Блоки использующиеся в среде моделирования NI Multisim№ИзображениеНазваниеЗначение1Hierarchical Connector (In)Элемент, проводящий входящий сигнал в модель, из внешней среды.2Hierarchical Connector (Out)Элемент формирует значение, и выводит во внешнюю среду.3Induction Machine squirrel cageМодель двигателя.4Voltage controlled voltage sourceБлок при помощи которого, осуществляется управление цепи, регулировкой по напряжению.5Current clamp PropertiesДатчик тока, предназначен для съема тока и данных, проходящих через проводник.6Voltage controlled current sourceБлок при помощи которого, осуществляется управление цепи, путем регулировки тока.7Arbitrary loadЭлемент при помощи которого осуществляется нагрузка на валу двигателя.8Motion controllersБлок осуществляющий перед значения из Rad/s в RPM (об/мин).Рисунок 2.9 – Блок-схема расчета параметров схемы замещения АДРисунок 2.10 – Модели асинхронных двигателей в программе NI MultisimНа основе каталожных данных двигателей переменного тока (вспомогательных машин), используемые на Дальневосточной Железной Дороге (ТЧЭ-2), по методике УсольцеваА.А., представленной на рисунке 2.9, был произведен расчет параметров замещения для моделей представленных на рисунке 2.10.Таблица 2.3 – Каталожные характеристики двигателей АКЗНаименование параметраОбозначениеРазмерностьДвигателяЭП1ВЛ80с2ЭС5КНВА-22НВА-55АЭ92-402НВА-55сМеханическая мощностьРпкВт22554055Напряжение линейное (ном.)UnВ380380380380Ток линейный (ном.)InА70,511390120Скорость вращения валаnоб/мин750150014251500Коэффициент мощностиcosϕ0,570,820,790,77КПДη0,8270,9020,8550,902Таблица 2.4 – Параметры замещения модели в NI MultisimНаименование параметраРазмерностьДвигателяЭП1ВЛ80с2ЭС5К04.05.2016 18:32АнтиплагиатСтр.
8 из 24http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.19768865&r...НВА-22НВА-55АЭ92-402НВА-55сСинхронная частота вращенияоб/мин750150014251500Активное сопротивление статораОм0,0550,0450,440,47Активное сопротивление ротораОм0,0820,0640,690,63Индуктивность от полей рассеяния фазы статорамкГн380380380380Индуктивность от полей рассеяния фазы роторамкГн500500500500Взаимная индуктивность фаз статорамГн10101010Взаимная индуктивность фаз роторамГн10101010Число пар полюсов3222Момент инерции ротора вместе с валом1111,5Рисунок 2.11 – Характеристики асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:а) – Двигатель НВА-55, б) - Двигатель НВА-22, в) Двигатель АЭ92-402,г) - Двигатель НВА-55с2.3 Описание модели двигателя постоянного тока (ТЭД)Во время разработки виртуальной лаборатории, использовались две тяговые электрические машины постоянного тока: НБ-418 и НБ-514.
В свою очередь стоит отметить, чтотяговый электродвигатель НБ-418 снят с производства, а НБ-514 эксплуатируется на электровозе серии Э5К.Рассмотри технические параметры двигателя НБ-418 в таблице 2.5.Таблица 2.5 – Технические параметры тягового электродвигателя НБ-418НаименованиеОбозначениеЗначениеРазмерностьНоминальное напряжение на зажимах двигателяUn950BМаксимальное напряжение на зажимах двигателяUmax1180BМаксимальная частота вращенияNmax2040об/минПовышенная частота вращения (при разгоне (не более 2 мин))Nразгон2550об/минЧисло пар полюсовр6Номинальный коэффициент возбужденияВн0,96%Минимальный коэффициент возбужденияВмин0,43%Часовой режимМощность на валу04.05.2016 18:32АнтиплагиатСтр.
9 из 24http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.19768865&r...Рч790кВтТок якоряIyч880АТок возбужденияIvч845АЧастота вращенияNч890об/минЧастота тока в якореf44,5ГцМомент на валуM8486Н*мКПД на валуcpd0,9445%Номинальный режимМощность на валуРч740кВтТок якоряIyч820АТок возбужденияIvч785АЧастота вращенияNч915об/минЧастота тока в якореf45,75ГцМомент на валуM7730Н*мКПД на валуcpd0,948%СопротивленияОбщее сопротивление обмоток (при 20С)Rобщ200,0317ОмОбщее сопротивление обмоток (при 115С)Rобщ1150,04375ОмОкончание таблицы 2.5НаименованиеОбозначениеЗначениеРазмерностьДругоеОтношение тока номинального режима к часовомуIn/Im0,93Масса двигателя на 1кВт мощности (часовой)5,51кг/кВтМасса двигателя на 1кВт мощности (номинальный)5,88кг/кВтОтношение массы двигателя к вращающему моменту (час.)0,51кг/(Н*м)Отношение массы двигателя к вращающему моменту (ном.)0,56кг/(Н*м)Коэффициент использования мощности при максимальной скор0,546Отношение максимальной частоты вращения к частоте вращения в продолжительном режиме04.05.2016 18:32АнтиплагиатСтр.
10 из 24http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.19768865&r...Nmax/Nn2,23Характеристики обмотки якоря ТЭДЧисло проводников обмотки якоряN696Шт.Число проводников в пазу8Шт.Число витков в секции1Шт.Число параллельныз ветвейa6Шт.Ток в проводнике обмотки якоря146,6АПлотность тока в проводнике6,31А/мм2Намагничивающая сила реакции якоря8487АШаг по пазам1…15Шаг по коллектору1…2Схема выполняется на основе подсистем управления программы NI Multisim, рисунок 2.12, где изображена основная схема моделирования двигателя НБ-418, на элементыуправления по напряжению V3 и V2 подается сигнал CVS_2 и CVS_1, из подпрограммы Supply System’s [8], рисунок 2.14. Система же управления подачи управляющегонапряжения выполнена на основе логических элементов.Для наилучшего понимания взаимосвязей, выполненных в схеме, составим таблицу взаимосвязей 2.6, а так же составим таблицу элементов среды моделирования, таблица 2.7.Рисунок 2.12 – Основная схема моделирования НБ-418Рисунок 2.13 – Блоки управления схемы НБ-418Рисунок 2.14 – Система управления подачи открывающего напряжения в схемеэлектродвигателя НБ-418Рисунок 2.15 – Схема нагрузки и передачи данных в главную программу NI LabVIEWТаблица 2.6 – Взаимосвязи в схеме электродвигателя НБ-418.№ОбозначениеОписание1C_1, C_2On-page connector соединяющий систему питания «Source of power» с трансформатором T12CVS_1, CVS_2On-page connector осуществляющий соединение систему управления подачи импульса управляющего напряжения «Supply System» с тиристорами D2 и D1 (2N4184)3RC1_1, RC2_1, RC1_2, RC2_2Подсистема RC выполнена для упрощения восприятия схемы4РЕЗаземляющий элемент подсистемы «Earthling Connection»Таблица 2.7 – Блоки использующиеся в среде моделирования NI Multisim№ИзображениеНазваниеЗначение1Hierarchical Connector (In)Элемент, проводящий входящий сигнал в модель, из внешней среды.2Hierarchical Connector (Out)Элемент формирует значение, и выводит во внешнюю среду.3DC Machine wound fieldМодель двигателя постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения.4Voltage controlled voltage sourceБлок при помощи которого, осуществляется управление цепи, регулировкой по напряжению.5Current clamp PropertiesДатчик тока, предназначен для съема тока и данных, проходящих через проводник.6Voltage controlled current sourceБлок при помощи которого, осуществляется управление цепи, путем регулировки тока.7Arbitrary loadЭлемент при помощи которого осуществляется нагрузка на валу двигателя.8Motion controllersБлок осуществляющий перед значения из Rad/s в RPM (об/мин).9SCRТиристор10Diode04.05.2016 18:32АнтиплагиатСтр.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
