Важнейшие электромеханические характеристики привода, такие как время разгона и торможения привода, силовая нагрузка на вал привода исследуются в данном разделе (схема рис П2.12).
Рис П.2.12. Схема включения электродвигателя для исследования динамических характеристик
В цепь питания ротора включен ключ S1 с программным включением и выключением из библиотеки EWB “Basic”, опции которого показаны на этом же рисунке. Время включения (Time on) выбрано отличным от нуля, чтобы на оси времени были видны начальные условия. Время выключения выбрано 2 с, чтобы двигатель успел за это время набрать обороты и выйти на номинальный режим.
Моделирование ведется в режиме Analysis/Transient в течении временного интервала от 0 до 5 с, чтобы наблюдать время торможения двигателя после 2-х секундного разгона. Опции моделирования и график результата моделирования показан ниже.
Рис П2.13. Зависимость времени разгона и торможения двигателя при номинальных параметрах.
Из графика видно, что время разгона составляет 0.1-0.2 с, после чего двигатель набирает номинальные обороты. Время торможения составляет свыше 3 с. Будем считать это стандартным режимом для модели DC Motor “Ideal”.
Оценим влияние каждого из параметров модели двигателя DC Motor “Ideal” на электродинамические характеристики. Для этого воспользуемся режимом моделирования Analysis/Parameter Sweep (схема П2.12). Окно с параметрами моделирования показаны на рис П2.14.
Рис П2.14. Зависимость времени разгона и торможения двигателя от момента трения Shaft Friction (N×m×s/rad):
1 - BR=0.001; 2 - BR=0.01; 3 - BR=0.1;
В окне выбираем компонент, свойства которого исследуются (двигатель MG1), в окне Parameter, щелкнув слайдер справа, выбираем из перечня параметров Shaft Friction. Величину Start value выбираем на порядок меньше номинальной (модель DC Motor “Ideal”), а величину End value – на порядок больше номинальной. В окошке Sweep Type устанавливаем логарифмический характер свипирования – Decade. Режим анализа - Transient Analysis. Кнопкой Set transient options устанавливаем время анализа от 0 до 5 с достаточное, чтобы наблюдать переходные процессы при разгоне и торможении. Результат моделирования представлены на рис. П12.14 в виде семейства характеристик для разных значений параметра Shaft Friction. Время разгона практически не зависит от параметра Shaft Friction. Номинальная скорость вращения снижается при увеличении момента трения. Время торможения сильно зависит от момента трения.
Аналогично исследуем влияние момента инерции Machine rotational inertia на время разгона и торможения. Параметры и результат моделирования показаны на рис П2.15.
Рис П2.15. Зависимость времени разгона и торможения двигателя от момента инерции Machine rotational inertia (N×m×s/rad):
1- J=0.001; 2- J=0.01; 3 – J=0.1.
С увеличением момента инерции увеличивается время разгона и торможения двигателя. Скорость вращения в установившемся режиме от момента инерции не зависит.
На рис П2.16 представлены результаты моделирования динамических характеристик двигателя при вариации параметра номинальной скорости вращения Rated Rotational Speed.
Время разгона и торможения практически не зависит от этого параметра, но в соответствии с параметром изменяется скорость вращения двигателя в установившемся режиме.
Рис П2.16. Зависимость времени разгона и торможения двигателя от номинальной скорости вращения Rated Rotational Speed (NN):
Подобные исследования со свипированием остальных ниже перечисленных параметров в указанных диапазонах величин практически не влияли на динамические характеристики двигателя:
¾ Сопротивление обмотки якоря - от 0.5 до 1.5 Ом;
¾ Индуктивность якоря - от 0.0001 до 0.01 Гн;
¾ Сопротивление обмотки возбуждения – от 50 до 150 Ом;
¾ Индуктивность обмотки возбуждения - от 0.0001 до 0.01 Гн;
Выводы:
1. Характерное время разгона двигателя составляет доли секунды, а время торможения - несколько секунд;
2. наибольшее влияние на динамические характеристики двигателя оказывают момент трения и момент инерции;
3. Момент трения практически не влияет на время разгона двигателя, но снижает скорость вращении двигателя в установившемся режиме и резко снижает время торможения.
4. Момент инерции увеличивает время разгона и торможения и не влияет на скорость вращения в установившемся режиме;
