25 марта 2017г.
При моделировании работы электропривода в условиях, приближенных к технологическому процессу, может наблюдаться некоторое отличие выходных характеристик модели от реальных характеристик агрегата. Так, в начальный момент времени, когда момент двигателя мал и не превышает момента прикладываемой нагрузки, скорость двигателя, то есть его частота вращения, начинает расти в обратном направлении. Данное падение скорости прекращается при достижении равенства момента двигателя и момента нагрузки, а далее частота вращения начинает расти в положительную сторону и через некоторое начинается процесс пуска «вперед».
В реальности, такое поведение частоты вращения встречается не во всех случаях. Например, на барабан разматывателя нагрузка прикладывается еще до начала разгона двигателя, нагрузкой в этом случае служит сам установленный рулон, и при запуске агрегата никакой просадки скорости на двигателе разматывателя не наблюдается. Это происходит по причине характера нагрузки. Все моменты нагрузки можно разделить на две группы: активные и реактивные. Активный момент способен совершать работу, его знак не зависит от направления вращения двигателя. Реактивный момент работу не совершает, он является моментом сопротивления, всегда направленным против направления движения, [1]. Момент нагрузки в виде установленного рулона является примером как раз-таки реактивного момента. Так, при остановленном разматывателе значение данного момента равняется нулю, и скорость вращения вала двигателя при запуске не проседает.
В Matlab Simulink модели двигателей предназначены для работы с активным моментом. Заявленная возможность моделирования реактивного момента для DC Machine не реализуется, а для Asynchrous Machine таковая возможность не заявляется [2].
Модернизация моделей двигателя постоянного тока и асинхронного двигателя рассматривалась Терехиным В. Б. в [2]. Однако она была связана с изменением внутренней структуры готовых типовых блоков, что в некоторых современных версиях Matlab Simulink недопустимо. Если создание блока полностью эквивалентного модернизированной модели двигателя постоянного тока не представляет трудностей, то реализация подобного рода блока для асинхронного двигателя весьма затруднительна в виду огромного количества перекрестных связей и ссылок на внешние файлы Simulink, согласно [3]. Поэтому считается необходимым разработать внешний блок разделения момента нагрузки на составляющие, имеющий лишь один выход, подключаемый ко входу момента стандартного блока из библиотеки. Этот тезис и послужил целью данной работы.
Для проверки работоспособности блока используем модель Vector Control of AC Motor Drive с задатчиком скорости
и момента, разработанным для [4]. Внешний вид модели показан на рисунке 3, характеристики двигателя – на 4-6.
Как видим из графиков, внешний блок разделения момента на составляющие работает корректно, обеспечивает в начальный момент пуска блокировку
решения уравнения движения
и устраняет просадку по скорости, наблюдаемую ранее в тех же условиях без
включения данного блока. Графики тока и момента при этом не изменились.
Список литературы
1. Мещеряков, В. Н. Оценка соотношения составляющих момента нагрузки при расчете вращающего момента электродвигателя / В. Н. Мещеряков, Е. Е. Диденко // Электрика: Ежемесячный научный, производственно-технический и информационно-аналитический журнал. – 2012. – №10 – С. 31-34.
2. Терехин, В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7.0.1): учебное пособие / В.Б. Терехин; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010 – 292 с.
3. Мещеряков, В. Н. Моделирование асинхронного двигателя с преобразователем частоты в программе MATLAB / В. Н. Мещеряков, П. Н. Левин, Т. В. Синюкова // Материалы междун. Науч.- техн. конференции «Сложные системы управления», 9-10.04.2012, Старый Оскол ТНТ. – С .53-54.
4. Белоусов А.С. Анализ модернизации электропривода разматывателя /А. С. Белоусов // Энергетика. Проблемы и перспективы развития: тезисы докл. Второй всероссийской студенческой научной конф., 21–22 дек. 2016 г., Тамбов / ФГБОУ ВО «ТГТУ». – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2016. – С. 73–75.
