Двигатель постоянного тока

Модель двигателя постоянного тока с электрическим и характеристиками крутящего момента

Библиотека

Simscape / Электрический / Электромеханический / Нарисованные кистью Двигатели

Описание

Блок двигателя постоянного тока представляет электрические характеристики и характеристики крутящего момента двигателя постоянного тока с помощью следующей модели эквивалентной схемы:

Вы задаете параметры эквивалентной схемы для этой модели, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By equivalent circuit parameters. Резистор R соответствует сопротивлению, которое вы задаете в параметре Armature resistance. Индуктор L соответствует индуктивности, которую вы задаете в параметре Armature inductance. Постоянные магниты в двигателе вызывают следующую обратную эдс vb в арматуре:

vb=kvω

где kv является Back-emf constant, и ω является угловой скоростью. Двигатель производит следующий крутящий момент, который пропорционален моторному текущему i:

TE=kti

где kt является Torque constant. Блок двигателя постоянного тока принимает, что нет никаких электромагнитных потерь. Это означает, что механическая энергия равна электроэнергии, рассеянной обратной эдс в арматуре. Приравнивание этих двух условий дает:

TEω=vbiktiω=kvωikv=kt

В результате вы задаете или kv или kt в параметрах блоков.

Характеристика скорости крутящего момента для блока двигателя постоянного тока связана с параметрами в предыдущей фигуре. Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By stall torque & no-load speed или By rated power, rated speed & no-load speed, блок решает для параметров эквивалентной схемы можно следующим образом:

  1. Для установившегося отношения скорости крутящего момента L не имеет никакого эффекта.

  2. Суммируйте напряжения вокруг цикла и перестроения для i:

    i=V−vbR=V−kvωR

  3. Замените этим значением i в уравнение для крутящего момента:

    TE=ktR(V−kvω)

    Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By stall torque & no-load speed, блок использует предыдущее уравнение, чтобы определить значения для R и kt (и эквивалентно kv).

    Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By rated power, rated speed & no-load speed, блок использует расчетную скорость и степень вычислить расчетный крутящий момент. Блок использует расчетный крутящий момент и значения скорости без загрузок в предыдущем уравнении, чтобы определить значения для R и kt.

Моторная инерция моделей блока J и затухание λ для всех значений параметра Model parameterization. Получившийся крутящий момент через блок:

T=ktR(V−kvω)−Jω˙−λω

Не всегда возможно измерить затухание ротора, и затухание ротора не всегда обеспечивается на таблице данных производителя. Альтернатива должна использовать ток без загрузок, чтобы вывести значение для затухания ротора.

Для без загрузок электрически сгенерированный механический крутящий момент должен равняться крутящему моменту затухания ротора:

ktinoload=λωnoload

где i noload является током без загрузок. Если вы выбираете By no-load current для параметра Rotor damping parameterization, то это уравнение используется в дополнение к уравнению скорости крутящего момента, чтобы определить значения для λ и других коэффициентов уравнения.

Значение для затухания ротора, ли заданный непосредственно или с точки зрения тока без загрузок, учтено при определении параметров эквивалентной схемы для опций Model parameterization By stall torque and no-load speed и By rated power, rated speed and no-load speed.

Когда положительные электрические токи от электрического + до портов -, положительный крутящий момент действует от механического C до портов R.

Тепловой порт

Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы представить тепловой порт, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и представляет параметры Thermal Port и Temperature Dependence.

Используйте тепловой порт, чтобы моделировать эффекты медных потерь сопротивления, которые преобразовывают электроэнергию нагреться. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов и на Temperature Dependence и параметрах Thermal Port, смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Переводных Приводах.

Порты

+

Положительный электрический вход

-

Отрицательный электрический вход

C

Механический вращательный порт сохранения

R

Механический вращательный порт сохранения

Параметры

Электрический крутящий момент

Model parameterization

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

  • By equivalent circuit parameters — Обеспечьте электрические параметры для модели эквивалентной схемы двигателя. Это - метод по умолчанию.

  • By stall torque & no-load speed — Обеспечьте крутящий момент и параметры скорости, которые блок преобразовывает в модель эквивалентной схемы двигателя.

  • By rated power, rated speed & no-load speed — Обеспечьте степень и параметры скорости, которые блок преобразовывает в модель эквивалентной схемы двигателя.

Armature resistance

Сопротивление фрагмента проведения двигателя. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters для параметра Model parameterization. Значением по умолчанию является 3.9 Ohms.

Armature inductance

Индуктивность фрагмента проведения двигателя. Если у вас нет информации об этой индуктивности, установите значение этого параметра к маленькому, ненулевому номеру. Значением по умолчанию является 1.2e-05 H.

Define back-emf or torque constant

Укажите, зададите ли вы постоянную обратную эдс двигателя или постоянный крутящий момент. Когда вы задаете их в единицах СИ, эти константы имеют то же значение, таким образом, вы только задаете один или другой в диалоговом окне блока. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By equivalent circuit parameters для параметра Model parameterization. Значением по умолчанию является Specify back-emf constant.

Back-emf constant

Отношение напряжения, сгенерированного двигателем к скорости, на которой вращается двигатель. Значением по умолчанию является 7.2e-05 V/rpm. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Specify back-emf constant для параметра Define back-emf or torque constant.

Torque constant

Отношение крутящего момента, сгенерированного двигателем к току, поставленному ему. Этот параметр только видим, когда вы выбираете Specify torque constant для параметра Define back-emf or torque constant. Значением по умолчанию является 6.876e-04 N*m/A.

Stall torque

Сумма крутящего момента, сгенерированного двигателем, когда скорость является приблизительно нулем. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By stall torque & no-load speed для параметра Model parameterization. Значением по умолчанию является 2.4e-04 N*m.

No-load speed

Скорость двигателя, если не управляющего загрузкой. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By stall torque & no-load speed или By rated power, rated speed & no-load speed для параметра Model parameterization. Значение по умолчанию является об/мин 1.91e+04.

Rated speed (at rated load)

Частота вращения двигателя на расчетном уровне механической энергии. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By rated power, rated speed & no-load speed для параметра Model parameterization. Значением по умолчанию является 1.5e+04 rpm.

Rated load (mechanical power)

Механическая энергия двигатель разработана, чтобы поставить на расчетной скорости. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By rated power, rated speed & no-load speed для параметра Model parameterization. Значением по умолчанию является 0.08 W.

Rated DC supply voltage

Напряжение, при котором двигатель оценивается, чтобы действовать. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By stall torque & no-load speed или By rated power, rated speed & no-load speed для параметра Model parameterization. Значением по умолчанию является 1.5 V.

Rotor damping parameterization

Выберите один из следующих методов, чтобы задать затухание ротора:

  • By damping value — Задайте значение для ротора, ослабляющего непосредственно, при помощи параметра Rotor damping в параметрах Mechanical. Это значение по умолчанию.

  • By no-load current — Блок вычисляет затухание ротора на основе значений, которые вы задаете для параметров DC supply voltage when measuring no-load current и No-load current. Если вы выбираете эту опцию, параметр Rotor damping не доступен для параметров Mechanical.

No-load current

Задайте текущее значение без загрузок, чтобы использоваться для вычисления затухания ротора. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By no-load current для параметра Rotor damping parameterization. Значением по умолчанию является 0 A.

DC supply voltage when measuring no-load current

Задайте напряжение предоставления DC, соответствующее текущему значению без загрузок, чтобы использоваться для вычисления затухания ротора. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By no-load current для параметра Rotor damping parameterization. Значением по умолчанию является 1.5 V.

Механическое устройство

Rotor inertia

Сопротивление ротора, чтобы измениться в моторном движении. Значением по умолчанию является 0.01 g*cm2. Значение может быть нулем.

Rotor damping

Энергия рассеивается ротором. Этот параметр только видим, когда вы выбираете By damping value для параметра Rotor damping parameterization в параметрах Electrical. Значением по умолчанию является 1e-08 N*m/(rad/s). Значение может быть нулем.

Initial rotor speed

Скорость ротора в начале симуляции. Значением по умолчанию является 0 rpm.

Ссылки

[1] Болтон, W. Механотроника: Системы Электронного управления в Машиностроении и Электротехнике, 3-м выпуске Образование Пирсона, 2004.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

| | |

Темы

Введенный в R2008a

Документация Simscape Electrical
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте