Порядок виконання розрахунків

⇐ ПредыдущаяСтр 29 из 34Следующая ⇒

Розрахунки і побудову графіків будемо виконувати в середовищі Mathcad. Випишемо і введемо характеристичні дані електродвигуна. Приймаємо номінальну швидкість обертання електродвигуна рівною швидкості обертання насоса. Для двигунів із швидкістю n = 3000 об/хв. максимальний тиск напору Н приймемо рівним 40 м. водяного стовпа, а кількість полюсів двигуна рівним 1, із швидкістю 1500 об/хв., відповідно, – 25 м.в.с. і 2, 1000 об/хв. – 18 м.в.с. і 3, 750 об/хв. – 14 м.в.с. і 4.

Визначаємо коефіцієнт k, який відповідає максимальному тиску і швидкості двигуна, м/с²:

, (3.6)

де , рад/с. Тиск у мережі визначаємо за формулою:

Н_м = Н – H_g , (3.7)

де H_g – опір дроселя. Продуктивність насоса рахуємо по формулі, м³/c:

, (3.8)

де k_м = 4.54×10⁵ с²/м⁵.

Потужність привідного двигуна визначаємо по формулі (3.5), де коефіцієнт пропорціональності:

, (3.9)

Розроблення моделі в Simulink

Почнемо будувати блочну модель ТОК із знайомства з блоками, які знаходяться у розділі бібліотеки Simulink Toolbox Power System Blocks .

Рис. 3.1. Вікно налагодження блоку джерела змінного струму

Спочатку з підрозділу Електричні джерела - Electrical Sources беремо блоки джерела змінного струму AC Voltage Source. У вікні налагодження блоку (рис. 3.1) слід вказати максимальну напругу джерела (В) Peak amplitude, зсув по фазі Phase (град), частоту коливань струму Frequency (Гц).

Напруга джерела змінюється по синусоїдальному закону і описується виразом: . Для електричного двигуна беремо три однофазних джерела і з’єднуємо їх зіркою. Вводимо напругу струму джерела 220 В, зсув по фазі, відповідно, для фази А – 240 град, фази В – 120 град і фази С – 0 град. і частоту струму – 50 Гц. З боку входу джерела з’єднуємо горизонтальною лінією зв’язку B u s Bar (horiz), серед параметрів якої вказуємо на один вхід Number of inputs і три виходи Number of outputs. Блок знаходимо в підрозділі бібліотеки З’єднувачі Connectors. До входу блоку приєднуємо блок Земля Ground, який знаходиться в цьому самому розділі бібліотеки.

Рис. 3.2. Вікно налагодження блоку асинхронний двигун

Асинхронний двигун вибираємо з підрозділу бібліотеки Машини Machin e s, блок Asynchronous Machine SI Units. В цьому блоці розмірності вхідних і вихідних даних подаються в системі СІ. Для введення параметрів вибраного асинхронного електродвигуна відкриваємо вікно налагодження блоку (рис. 3.2).

У першому полі вікна вибирається тип ротора: Короткозамкнутий Squirrel - cage або Фазний Wound.(У нашому випадку Фазний). У другому вибирається координатна система відліку: прив’язана до ротора Rotor, нерухома Stationary і та, що синхронно обертається Synchronous. (Вибираємо прив’язану до ротора). В третьому через коми або проміжок вводяться значення : потужності, (Вт), лінійної напруги, (В), і частоти струму, (Гц).(Вводимо, як для прикладу, 4000, 220, 50). У четвертому, п’ятому і шостому – відповідно активний опір (Ом) та індуктивність (Гн) статора, активний опір та індуктивність ротора, взаємоіндуктивність між статором і ротором електродвигуна. В сьомому полі вводиться момент інерції ротора, коефіцієнт тертя і число пар полюсів.(Число пар полюсів для двигуна 1500 об/хв. вводимо 2). У восьмому полі задаються початкові умови для розрахунків (значення ковзання і струмів обмоток статора електродвигуна). Обмотки ротора з’єднуємо між собою вертикальною лінією зв’язку B u s Bar ( vert ), серед параметрів якої вказуємо на три входи Number of inputs і нуль виходів Number of outputs, з підрозділу бібліотеки З’єднувачі Connectors.

Рис. 3.3. Вікно налагодження вимірювального блоку

Для контролю напруги між фазами використовуємо блок Вольтметр Voltage Measurement з підрозділу бібліотеки Вимірювальні пристрої Measurement s. Для контролю напруги безпосередньо до нього ми можемо приєднати осцилограф Scope. Вся інформація про роботу електродвигуна поступає через вимірювальний блок Machines Measurement Demux з підрозділу бібліотеки Machines . Вікно налагодження блоку має такий вигляд (рис. 3.3). Серед параметрів налагодження слід вказати тип двигуна, який ми будемо вимірювати, асинхронний Asynchronous, і галочками відмітити ті параметри, які ми будемо використовувати і для яких з’являться порти виходу. Ми будемо контролювати швидкість обертання ротора Rotor speed і електромагнітний момент електродвигуна Electromagnetic torque. Блок приєднується до порту виміру m_SI блоку асинхронного електродвигуна. На виході вимірювального блоку можна приєднувати осцилограф і математичну модель.

Для побудови блочної моделі об’єкту послідовно використаємо рівняння обчислення напору насоса Н , тиску в мережі Н_м і рівняння продуктивності насоса Q . Далі знаходимо продуктивність привідного двигуна Р. Момент опору М_о, створений насосом рахується М_о = Р/w. Значення моменту опору подається на вхід блоку двигуна в порт Tm. Для недопущення ділення на нуль у формулі, коли на початку моделювання оберти двигуна w = 0, вводиться коефіцієнт k1=1.

Рис. 3.4. Схема моделі об’єкту: електропривод насосної установки в блоках Simulink MATLAB

Коефіцієнти моделі k1, k, k_м вводяться за допомогою блоків Constant; значення опору дроселя Н_g за допомогою блоку Step, а коефіцієнт пропорціональності К_п вводиться як параметр блоку Gain. Параметри електродвигуна: міжфазна напруга, момент опору, оберти ротора, електромагнітний момент, а також параметри насоса: напір і продуктивність вимірюються осцилографами Scope. Залежність потужності насоса від його продуктивності в період моделювання контролюється будівником графіків XY-scope. Для проведення досліджень і запису вимірів значень Н, Q і Р скористаємось блоками дисплей. Максимальні значення P i Q в блоці XY-scope виберемо враховуючи умову лабораторного завдання. Час моделювання вибираємо 1 секунду. Ввівши розраховані дані в модель ми отримаємо напір насоса Н = 25,41 м, а значення продуктивності насосу Q = 000748 м³/с. Схема моделі об’єкту: електропривод насосної установки приведена на рис.3.4. Результати моделювання на осцилографах будуть такі (див рис. 3.5, 3.6).

Рис. 3.5. Параметри електродвигуна на осцилографі U-M: міжфазна напруга і момент опору двигуна, на осцилографі w-P: оберти електродвигуна (рад/с) і електромагнітний момент

Проведемо дослідження регулювання продуктивності насоса методом дроселювання. Після запуску моделі з дисплею записуємо максимальне значення тиску насосу при нульовому опорі дроселя Н_g = 0. Розбиваємо інтервал від 0 до цього значення на десять частин і вводимо їх в блок опору дроселя Step, вимірюючи з дисплеїв після запуску моделі значення продуктивності Q (м³/с) і потужності Р (Вт) насоса.

Рис. 3.6. Параметри насоса на графобудівнику: зміна потужності від зміни продуктивності насоса; на осцилографі Н-Q: напір і продуктивність насоса

Проведемо дослідження регулювання продуктивності насоса методом зміни обертів електродвигуна насоса. Частоту струму живлення f змінювати від 50 до 10 Гц через кожні 5 Гц. Напругу U також змінювати враховуючи співвідношення U/f² = const. Значення напруги і частоти введемо в характеристики блоки живлення і в характеристики блоку асинхронний електродвигун. Значення опору дроселя при цьому має бути нульовим. Значення продуктивності Q (м³/с) і потужності Р (Вт) насоса запишемо в таблицю.

По отриманих даних побудуємо графіки залежності потужності насосу від його продуктивності P = f(Q).

Рис. 3.7. Залежність потужності насоса від його продуктивності при регулюванні продуктивності дроселюванням і зміною обертів двигуна

Результати моделювання

В результаті проведених досліджень на моделі встановлено, що регулювання продуктивності насоса зміною обертів двигуна дозволяє зменшувати витрати електроенергії на подачу носія із-за зменшення потужності об’єкту регулювання.

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 113; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 24 25 26 27 282930 31 32 33 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!