DC Motor

Модель двигателя постоянного тока с электрическим и характеристиками крутящего момента

расширьте все на странице
  • Библиотека:

  • Simscape / Электрический / Электромеханический / Нарисованные кистью Двигатели

Описание

Блок DC Motor 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 скоростью вращения. Двигатель производит следующий крутящий момент, который пропорционален моторному текущему i:

TE=kti

где kt является Torque constant. Блок DC Motor 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 DC Motor 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 оказывает влияния.

  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 затем 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 в терминах 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 осушить 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 отсоединяет параметры Thermal Port и Temperature Dependence.

Используйте тепловой порт, чтобы симулировать эффекты медных потерь сопротивления, которые преобразуют 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 Поступательных Приводах.

Порты

Сохранение

развернуть все

Электрический порт сохранения сопоставил с двигателем постоянного тока положительный терминал.

Электрический порт сохранения сопоставил с двигателем постоянного тока отрицательный терминал.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем двигателя постоянного тока.

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ротором двигателя постоянного тока.

Тепловой порт. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Параметры

развернуть все

Электрический крутящий момент

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

  • By equivalent circuit parameters — Обеспечьте электрические параметры для модели эквивалентной схемы двигателя.

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

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

Сопротивление фрагмента проведения двигателя.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By equivalent circuit parameters.

Индуктивность фрагмента проведения двигателя. Если у вас нет информации об этой индуктивности, установите значение этого параметра к маленькому, ненулевому номеру.

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.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By equivalent circuit parameters.

Отношение напряжения, сгенерированного двигателем к скорости, на которой вращается двигатель.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Define back-emf or torque constant на Specify back-emf constant.

Отношение крутящего момента, сгенерированного двигателем к току, поставленному ему.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Define back-emf or torque constant на Specify torque constant.

Сумма крутящего момента, сгенерированного двигателем, когда скорость является приблизительно нулем.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By stall torque & no-load speed.

Скорость двигателя, если не управляющего загрузкой.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By stall torque & no-load speed или By rated power, rated speed & no-load speed.

Частота вращения двигателя на расчетном уровне механической энергии.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By rated power, rated speed & no-load speed.

Механическая энергия двигатель спроектирована, чтобы поставить на расчетной скорости.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By rated power, rated speed & no-load speed.

Напряжение, при котором двигатель оценивается, чтобы действовать.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By stall torque & no-load speed или By rated power, rated speed & no-load speed.

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.

  • 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.

Задайте текущее значение без загрузок, чтобы использоваться в вычислении затухания ротора. Этот параметр только отображается, когда вы выбираете By no-load current для параметра Rotor damping parameterization.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Rotor damping parameterization на By no-load current.

Задайте напряжение предоставления DC, соответствующее текущему значению без загрузок, чтобы использоваться в вычислении затухания ротора.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Rotor damping parameterization на By no-load current.

Механическое устройство

Сопротивление ротора, чтобы измениться в моторном движении. Значение может быть нулем.

Энергия рассеивается ротором. Значение может быть нулем.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Rotor damping parameterization в установке Electrical Torque к By damping value.

Скорость ротора в начале симуляции.

Температурная зависимость

Эта вкладка появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Коэффициент температуры сопротивления.

Температура, для которой заданы моторные параметры.

Тепловой порт

Эта вкладка появляется только для блоков с осушенным тепловым портом. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловой Порт.

Количество тепла является энергией, требуемой повысить температуру одной степенью.

Температура теплового порта в начале симуляции.

Примеры модели

Brushless DC Motor

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Как системная модель бесщеточного двигателя постоянного тока (т.е. сервопривод) может быть создана и параметризована на основе информации о таблице данных. Двигатель и драйвер моделируются как одна подсистема маскированная. При просмотре модели в Simulink® выберите Motor и блок драйверов, и введите Ctrl+U, чтобы посмотреть под маской и видеть структуру модели.

Открытая модель
Linear Electric Actuator (Motor Model)

Линейный электропривод (модель электродвигателя)

Как разработать модель неконтролируемого линейного привода с помощью значений параметров таблицы данных. Привод состоит из двигателя постоянного тока, управляющего 6.25:1 червячная передача, которая в свою очередь управляет 3-миллиметровым ведущим винтом, чтобы произвести линейное движение. Данные производителя для привода задают линейную скорость без загрузок (26mm/s), оцененная загрузка (1000 Н), расчетная загрузка линейная скорость (19mm/s) и максимальный ток (5 А). Максимальная статическая сила составляет 4000 Н, и номинальное напряжение является 24-вольтовым DC.

Открытая модель
Linear Electric Actuator with Control

Линейный электропривод с управлением

Подробная модель реализации управляемого линейного привода. Привод состоит из двигателя постоянного тока, управляющего червячной передачей, которая в свою очередь управляет ведущим винтом, чтобы произвести линейное движение. Модель включает эффекты квантования датчика эффекта Холла и реализацию управления в аналоговой электронике. Существует несколько различных подсистем в этой модели, которые имеют модели на различных уровнях точности.

Открытая модель
PWM-Controlled DC Motor

PWM-управляемый двигатель постоянного тока

Как использовать Управляемое Напряжение PWM и H-мостовой-брусья, чтобы управлять двигателем. Блок двигателя постоянного тока использует параметры таблицы данных производителя, которые задают двигатель как поставку механической энергии на 10 Вт в 2 500 об/мин и скорости без загрузок как 4 000 об/мин, когда запущено от 12-вольтового предоставления DC. Следовательно, если ссылочное напряжение PWM установлено в свое максимальное значение +5V, то двигатель должен достигнуть 4 000 об/мин. Если это установлено в +2.5V, то это должно запуститься на уровне приблизительно 2 000 об/мин. Параметр Имитационной модели устанавливается на Усредненный и для Управляемого Напряжения PWM и для H-мостовой-брусьев, приводящих к быстрой симуляции. Чтобы подтвердить усредненное поведение, измените параметр режима Simulation в PWM в обоих блоках.

Открытая модель

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 Simulink® Coder™.

Смотрите также

| | |

Введенный в R2008a

Документация Simscape Electrical
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте