Рисунок 1 – Двухмассовая (а) и трехмассовая (б) расчетные схемы.
Электромеханическая система (ЭМС) с приводным короткозамкнутым двигателем может быть представлена, к примеру, двух или трехмассовой расчетной схемой, рис.1.
Рисунок 1 – Двухмассовая (а) и трехмассовая (б) расчетные схемы.
Моменты сопротивления Мс и сил инерции Jмех предполагаются функциями угла поворота исполнительного звена или органа –
,
.
Как правило, момент сопротивления может быть представлен некоторой постоянной составляющей Мо и периодической от
зависимостью; аналогичное представление возможно и для момента инерции
.
Для расчетных схем ЭМС в качестве входного воздействия рассматривается электромагнитный момент, развиваемый
приводным короткозамкнутым двигателем. Момент двигателя получаем в ходе решения системы нелинейных дифференциальных уравнений,
описывающих поведение АД; одновременно определяем греющие потери в статоре и роторе.
В качестве тепловой расчетной схемы замещения принимаем систему из семи тел. Для этого случая составляем систему дифференциальных
уравнений, которые учитывают тепловое взаимодействие расчетных тел. Семь типовых линейных дифференциальных уравнений могут быть
записаны в матричной форме в виде:
где A – исходная преобразуемая матрица, состоящая из значений тепловых проводимостей элементов схемы; В – столбец свободных членов, составляемый из значений потерь в элементах схемы замещения;
– температура элементов схемы.
Решая систему дифференциальных уравнений, находим общее и частное решение, в итоге находим температуру
каждого расчетного тела схемы замещения. Общая структура решения задачи дана на рис. 2.
Рисунок 2 – Блок-схема решения задачи.
В ходе решения задачи предложен алгоритм, который позволяет перенести решение задачи в пакет расширения Simulink за счет использования стандартного блока задания функции Matlab Fcn. Этот узел представлен на рис.3, где точка “a” – вход, “b” – точка выхода из подпрограммы.
Рисунок 3 – Блок-схема обращения.
Тепловая модель в структурных блоках Simulink представлена на рисунке 4. Входными данными для тепловой математической модели (ТММ) являются: текущее время t,
температура окружающей среды , потери в обмотках статора dPs и ротора dPr, режим работы – переменная regime.
Рисунок 4 – Тепловая модель в структурных блоках Simulink.
Такое количество входных данных позволяет наиболее точно учесть все факторы, влияющие на тепловое состояние асинхронного короткозамкнутого приводного двигателя. Решение системы уравнений производится каждый раз для мгновенных значений потерь, что повышает точность расчета температурного режима. Использование такой модели совместно с хорошо проработанными на сегодняшний день математическими моделями различных электроприводов промышленных установок на базе АД позволит более точно провести тепловой анализ реального режима работы
Список литературы.
1. Нестационарные тепловые расчеты в электрических машинах. Беспалов В.Я., Дунайкина Е.А., Мощинский Ю.А./ Под ред. Б. К. Клокова. – М.:Моск. энерг. ин-т, 1987. – 72 с.
2. Борисенко В.Ф, Мельник А.А. Особенности моделирования момента сопротивления, зависящего от угла поворота исполнительного органа. г. Донецк. Инженер: Студенческий научно-технический журнал, ДонНТУ, 2003. №4.–161 с.130-133.
3. Борисенко В.Ф, Мельник А.А. “К разработке алгоритма расчета теплового состояния приводного двигателя кантователя (в условиях стана 950/900)”. г. Донецк. 2я региональная студенческая научно-техническая конференция (каф.ЭАПУ) Электромеханические системы автоматизации и электропривод. Материалы студенческой научно-технической конференции. 12 апреля 2003 года. Изд. ДонНТУ, 2003. с.21-23.