Lab SILNIK DC

Laboratorium 1: Modelowanie napędów elektrycznych - symulacja silnika prądu stałego
(DC) na podstawie danych katalogowych
Cel: Utworzenie modelu silnika prądu stałego szczotkowego (ang. brushed DC-Motor) w środowisku MatlabSimulink oraz weryfikacja wskazanych podstawowych parametrów jego pracy w zgodności z danymi zawartymi
w katalogu.
Zasada działania silnika DC
Przykładowe małe silniki szczotkowe
Instrukcja:
Należy sprawdzić poprawność konfiguracji personalnej środowiska Matlab (File -> set path …) Utworzyć nowy
skrypt i zapisać pod dowolną nazwą np. SILNIK_DC_inicjaly.m , a także nowy model z nazwą inną niż skrypt, np.
SILNIK_DC_MODEL_inicjaly.mdl *Pliki te wykorzystane zostaną również w laboratorium 2
Model silnika G(s) opisuje zależność np. pomiędzy jego obrotami, a napięciem zasilania:
1. Otworzyć katalog i w grupie Brush DC Motors wybrać kartę katalogową z jednym z silników:
http://www.mgrudzinski.zut.edu.pl/SILNIKI/PortescapCatalog.pdf
W wybranej specyfikacji silnika należy odnaleźć:
- rezystancję i indukcyjność uzwojenia,
- napięcie znamionowe,
- moment bezwładności statyczny wirnika,
- moment obciążenia znamionowy,
- stałą mechaniczną
- stałą elektryczną
Zapisać w skrypcie te parametry oraz ich wartości w odpowiednich jednostkach.
2. Utworzenie równań opisujących bilans napięć oraz bilans momentów:
a)
Uzasilania(t) = Urezystancji(t) + Ucewki(t) + SEM(t)
b)
Msilnika(t) = Mbezwladnosci(t) + Mobciążenia(t)
Urezystancji Ucewki uzależnić od prądu
Mbezwładności uzależnić od obrotów ω.
3. Przekształcenie powyższych równań do postaci operatorowej i wyznaczenie transmitancji cząstkowych G1
oraz G2 - stałe niezależne od czasu (operatora) po prawej stronie równania, zmienne po lewej stronie.
4. Uzupełnienie poniższego modelu o transmitancje cząstkowe G1, G2 oraz k1, k2. Uzupełnienie stałych ka1
oraz k2 na podstawie znajomości wyjść i wejść G1 oraz G2. Czym będą parametry k1 oraz k2 ? Jaka mają
jednostkę? Sprawdzić w specyfikacji.
5. Podłączenie momentu obciążenia silnika do odpowiedniego miejsca schematu blokowego. Gdzie na
schemacie występuje moment? Jakiego operatora matematycznego należy użyć? Co jest realnym
obciążeniem dla silnika?
6. Budowa i uruchomienie modelu w Simulinku np. według poniższego schematu. Sygnałem zadanym może
być step lub dowolny inny wygenerowany przebieg napięcia, np. suma stepów, prostokąt itp.
Można wykorzystać automatyczne wywołanie wykresów z poziomu skryptu. W blokach „To workspace” należy zmienić
typ danych wyjściowych na Array. Wywołanie symulacji i wydruk za pomocą komend skryptu:
sim(‘SILNIK_DC_MODEL_inicjaly’, czas_sym);
figure(1); plot(czas_sym, OUT(:,1), czas_sym, OUT(:,2), ... );
…
7. Przedstawić na jednym wykresie, lub grupie wykresów, prąd moment na wale silnika i obroty w funkcji
czasu. Sprawdzić:
a) jakie obroty uzyskuje silnik obciążony i nieobciążony?
b) czy dla obciążenia znamionowego prąd osiąga wartość znamionową?
c) jaki jest prąd silnika nieobciążonego w stanie ustalonym?
d) jaki jest czas rozruchu silnika?
e) * jak zachowa się silnik po załączeniu momentu krytycznego (stall torque)
Sprawozdanie:
Strona tytułowa. Powinna zawierać: temat, datę wykonania, datę oddania, nazwę grupy dziekańskiej ,nazwiska
autorów , nazwisko prowadzącego.
Treść:
1. Wyjaśnienie krótkie czym jest silnik prądu stałego i jakie są jego podstawowe typy.
2. Przebieg obliczeń, wyznaczone transmitancje cząstkowe i ich złożenie w pełen model silnika.
3. Wykresy charakterystycznych parametrów silnika wraz z komentarzami. Proszę stosować oznaczenia osi
i jednostki wykresów.
4. Odpowiedzieć na pytania z pkt 4, 7 instrukcji.
5. Krótkie podsumowanie czy model odzwierciedla specyfikację, jakie są różnice i z czego mogą wynikać.
Forma: elektroniczna (w wyjątkowych sytuacjach papierowa) w formacie *.pdf *.doc lub *.docx Nazwa pliku
zgodnie ze schematem:
nazwisko1_nazwisko2_(nazwisko3)_kierunek_grupa_rok_DC.doc
np. Nowak_Kowalski_MT1-21C_DC.doc
Proszę o przesyłanie na adres [email protected]
Termin: 2 tyg. od daty przeprowadzenia laboratorium. Spóźnienie o każdy tydzień skutkuje obniżeniem oceny o
pół stopnia.