Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве

Кунтуш Е.В.

Карагандинский государственный индустриальный университет, Казахстан

Исследование имитационной модели реостатного пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Под переходным (динамическим, нестационарным) процессом или режимом в электрических цепях понимается процесс перехода цепи из одного установившегося состояния (режима) в другое. Причиной возникновения переходных процессов является инерционность различных элементов системы электропривода. Различают два основных вида инерции: механическую движущихся элементов и электромагнитную, связанную со значительными индуктивностями обмоток двигателей, генераторов и др. [1]

Переходные процессы обычно быстро протекающие: длительность их составляет десятые, сотые, а иногда и миллиардные доли секунды. Сравнительно редко длительность переходных процессов достигает секунд и десятков секунд. Тем не менее, изучение переходных процессов весьма важно, так как характер их протекания, длительность оказывают большое влияние на производительность, на долговечность машин, надежность их работы и т.д.

Ответственным моментом при эксплуатации двигателя постоянного тока независимого возбуждения является их пуск. Возможны три способа пуска двигателя в ход:

1) прямой пуск, когда цепь якоря приключается непосредственно к сети на ее полное напряжение;

2) пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений, включаемых последовательно в цепь якоря;

3) пуск при пониженном напряжении цепи якоря.

Расчет пусковых процессов в электроприводах можно выполнить несколькими методами: аналитическими, графическими или графоаналитическими методами, а также методами имитационного моделирования с помощью различных пакетов прикладных программ (MatLab, MathCad и др.), реализующих математические модели исследуемых объектов.

Аналитический метод расчета сопротивлений пусковых резисторов точнее графического и отнимает меньше времени. Графический метод дает хорошую наглядность. Для большинства случаев, когда в режиме ускорения пиковые и переключающие моменты принимаются одинаковыми, лучше пользоваться аналитическим методом. В тех же случаях, когда на разных ступенях ускорения пиковые и переключающие моменты по условиям привода принимаются различными, выведенные ранее формулы для аналитического расчета непригодны и следует пользоваться только графическим способом.

Имитационное моделирование позволяет имитировать поведение системы во времени. Причём плюсом является то, что временем в модели можно управлять: замедлять в случае с быстропротекающими процессами и ускорять для моделирования систем с медленной изменчивостью [2].

Еще одной важной особенностью современного пакета автоматизации моделирования является использование технологии объектно-ориентированного моделирования, что позволяет резко расширить границы применимости и повторного использования уже созданных и подтвердивших свою работоспособность моделей [3].

На рисунке 1 приведена модель для исследования пуска двигателя постоянного тока независимого возбуждения в функции времени, выполненная в ППП MatLab.

Рисунок 1 – Модель двигателя постоянного тока независимого возбуждения для исследования пуска

Средствами ППП MatLab обеспечивается широкий диапазон параметров элементов исследуемой схемы. Результаты компьютерных экспериментов хорошо сопоставимы с теоретическими выводами. Изучение теоретического материала, подкрепляемого экспериментальными исследованиями, будь то традиционные или виртуальные, позволяет добиться достаточно хороших результатов [4].

Исходя из полученных данных, можно утверждать, что полученную модель можно использовать для дальнейших исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Фотиев М.М. Электропривод и электрооборудование металлургических цехов. М., Металлургия. 1990. – 352с.

2. Википедия [Электронный ресурс] / Имитационное моделирование – Электрон. дан. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki –– Загл. с экрана

3. Exponenta.ru. Образовательный математический сайт [Электронный ресурс] / Имитационное моделирование сложных динамических систем. Ю.Б.Колесов, Ю.Б.Сениченков – Режим доступа: http://www.exponenta.ru/soft/others/mvs/ds_sim.asp –– Загл. с экрана

4. Кунтуш Е.В., Сиверская Т.И. Виртуальные лабораторные работы как форма организации учебного процесса. Инженерные и образовательные технологии. Ежеквартальный научно-практический журнал [Электронный журнал]. Тематический выпуск: «Современное высшее образование: реалии, проблемы, перспективы ». - Кременчуг: КрНУ, 2015 - Вып. 3 (11). – 216 с.

5. Герман-Галкин С.Г., Кардонов Г.А. Электрические машины: Лабораторные работы на ПК. – СПб.: КОРОНА принт, 2003. – 256 с.