Starter

Стартер как двигатель постоянного тока

Библиотека:
Блок-набор силовых агрегатов/накопитель энергии и вспомогательный привод/стартер

Описание

Блок Starter реализует узел стартера как отдельно возбужденный двигатель постоянного тока, двигатель постоянного тока с постоянными магнитами или двигатель постоянного тока с последовательным соединением. Двигатель действует как источник крутящего момента для двигателя внутреннего сгорания.

Используйте блок Starter:

В модели двигателя с передним приводом аксессуара (FEAD)
Чтобы смоделировать сценарии запуска и остановки двигателя

Блок Starter поддерживает только вход угловой скорости для двигателя постоянного тока. Крутящий момент нагрузки, входа требует динамики двигателя.

Отдельно Возбужденный Двигатель Постоянного Тока

В отдельно возбуждаемом двигателе постоянного тока обмотка возбуждения соединяется с отдельным источником степени постоянного тока.

Зависимость между напряжением обмотки возбуждения, сопротивлением возбуждения и индуктивностью возбуждения определяется:

$V_{f} = L_{f} \frac{d i_{f}}{d t} + R_{f} i_{f}$

Противоэлектродвижущая сила является продуктом сопротивления возбуждения, взаимной индуктивности и угловой скорости вала мотора:

$E M F = L_{a} i_{f} L_{a f} ω$

Напряжение якоря определяется:

$V_{a} = L_{a} \frac{d i_{a}}{d t} + R_{a} i_{a} + E M F$

Токовая нагрузка двигателя стартера является суммой тока обмотки возбуждения и тока обмотки якоря:

$i_{l o a d} = i_{f} + i_{a}$

Крутящий момент вала двигателя стартера является продуктом тока якоря, тока возбуждения и взаимной индуктивности:

$T_{m e c h} = i_{a} i_{f} L_{a f}$

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

В двигателе постоянного тока с постоянными магнитами магниты устанавливают поток возбуждения, поэтому ток возбуждения отсутствует.

Противоэлектродвижущая сила пропорциональна угловой скорости вала мотора:

$E M F = K_{t} ω$

Напряжение якоря определяется:

$V_{a} = L_{a} \frac{d i_{a}}{d t} + R_{a} i_{a} + E M F$

Ток двигателя стартера равен току обмотки якоря:

$i_{l o a d} = i_{a}$

Крутящий момент вала двигателя стартера пропорциональен току обмотки якоря:

$T_{m e c h} = K_{t} i_{a}$

Последовательный двигатель постоянного тока с возбуждением

Последовательный двигатель постоянного тока с возбуждением соединяет обмотку якоря и обмотку возбуждения последовательно с общим источником степени постоянного тока.

Противоэлектродвижущая сила является продуктом возбуждения и якоря начального последовательного тока, поля и якоря взаимной индуктивности и угловой скорости вала мотора:

$E M F = i_{a f} L_{a f} ω$

Напряжение обмотки возбуждения и обмотки якоря определяется:

$V_{a f} = L_{s e r} \frac{d i_{a f}}{d t} + R_{s e r} i_{a f} + E M F$

Ток двигателя стартера равен току возбуждения и якоря:

$i_{l o a d} = i_{a f}$

Крутящий момент вала двигателя стартера является продуктом квадратного поля и последовательного тока якоря и взаимной индуктивности поля и якоря:

$T_{m e c h} = i_{a f}^{2} L_{a f}$

Для устойчивости мотора угловая скорость вала мотора должна быть больше, чем отношение последовательно соединенных поля и сопротивления якоря к взаимной индуктивности:

$ω > - \frac{R_{s e r}}{L_{a f}}$

Учет степени

Для учета степени, блок реализует эти уравнения.

Сигнал шины			Описание	Переменная	Уравнения
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd` - Степень между блоками Положительные сигналы указывают на поток в блок Отрицательные сигналы указывают на выход из блока	`PwrMtr`	Механическая степень	_Pmot	$P_{m o t} = - ω T_{m e c h}$
		`PwrBus`	Электрическая степень	_Pbus	Отдельно возбужденный двигатель постоянного тока $P_{b u s} = v_{a} i_{a} + v_{f} i_{f}$
					Двигатель постоянного тока с возбуждением PM $P_{b u s} = v_{a} i_{a}$
					Последовательный двигатель постоянного тока с возбуждением $P_{b u s} = v_{a f} i_{a f}$
	`PwrNotTrnsfrd` - Степень через контур блока, но не переданный Положительные сигналы указывают на вход Отрицательные сигналы указывают на потерю	`PwrLoss`	Потери мотора	_Ploss	$P_{l o s s} = - (P_{m o t} + P_{b u s} - P_{i n d})$
	`PwrStored` - Сохраненная скорость изменения энергии Положительные сигналы указывают на увеличение Отрицательные сигналы указывают на уменьшение	`PwrInd`	Электрическая индуктивность	_Pind	Отдельно возбужденный двигатель постоянного тока $P_{i n d} = L_{f} i_{f} \frac{d i_{f}}{d t} + L_{a} i_{a} \frac{d i_{a}}{d t}$
					Двигатель постоянного тока с возбуждением PM $P_{i n d} = L_{a} i_{a} \frac{d i_{a}}{d t}$
					Последовательный двигатель постоянного тока с возбуждением $P_{i n d} = L_{s e r} i_{a f} \frac{d i_{a f}}{d t}$

В уравнениях используются эти переменные.

_Ra	Сопротивление обмотки якоря
_La	Индуктивность обмотки якоря
EMF	Противоэлектродвижущая сила
_Rf	Сопротивление обмотки возбуждения
_Lf	Индуктивность обмотки возбуждения
_Laf	Возбуждение и якорь взаимной индуктивности
_ia	Ток обмотки якоря
_if	Ток обмотки возбуждения
_Kt	Крутящий момент двигателя константа
ω	Угловая скорость вала мотора
_Va	Напряжение обмотки якоря
_Vf	Напряжение обмотки возбуждения
_Vaf	Напряжение обмотки возбуждения и обмотки якоря
_iaf	Полевой и якорь последовательного тока
_Rser	Последовательное соединение полей и сопротивления якоря
_Lser	Последовательное соединение полей и индуктивности якоря
_iload	Токовая нагрузка двигателя стартера
_Tmech	Крутящий момент вала мотора стартера

Порты

Исходные данные

расширить все

`MtrSpd` - Угловая скорость
`scalar`

Угловая скорость вала мотора, в рад/с.

`StartVolt` - Якорь и напряжение возбуждения
`scalar`

Напряжение обмотки якоря _Va и напряжение обмотки возбуждения _Vf, в В.
Последовательно возбуждаемый двигатель постоянного тока, якорь и обмотка возбуждения _Vaf напряжения.

Выход

расширить все

`Info` - Сигнал шины
автобус

Сигнал шины, содержащий эти вычисления блоков.

Сигнал			Описание	Модули
`ArmCurr`			Ток обмотки якоря	A
`FldCurr`			Ток обмотки возбуждения	A
`PwrInfo`	`PwrTrnsfrd`	`PwrMtr`	Механическая степень	W
	`PwrTrnsfrd`	`PwrBus`	Электрическая степень	W
	`PwrNotTrnsfrd`	`PwrLoss`	Степени мотора	W
	`PwrStored`	`PwrInd`	Электрическая индуктивность	W

`LdCurr` - Ток нагрузки двигателя стартера
`scalar`

Ток нагрузки двигателя стартера, в А.

`MtrTrq` - Крутящий момент вала двигателя стартера
`scalar`

Крутящий момент вала мотора стартера, в Н· м.

Параметры

расширить все

Строение

`Motor Type` - Выбор типа мотора
`Separately Excited DC Motor` (по умолчанию) | `Permanent Magnet Excited DC Motor` | `Series Connection DC Motor`

Выберите один из трех типов двигателей.

Зависимости

Таблица результирующих зависимостей параметров двигателя.

Тип мотора	Включает параметр двигателя
`Separately Excited DC Motor`	Armature winding resistance, Ra
	Armature winding inductance, La
	Field winding resistance Rf
	Field winding inductance, Lf
	Mutual inductance, Laf
	Initial armature and field current, Iaf
`Permanent Magnet Excited DC Motor`	Armature winding resistance, Rapm
	Armature winding inductance, Lapm
	Torque constant, Kt
	Initial armature current, Ia
`Series Connection DC Motor`	Total resistance, Rser
	Total inductance, Lser
	Initial current, Iafser
	Mutual inductance, Lafser

Отдельно Возбужденный Двигатель Постоянного Тока