Shunt Motor

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением с электрическим и характеристиками крутящего момента

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Нарисованные кистью Двигатели

Описание

Блок Shunt Motor представляет электрические характеристики и характеристики крутящего момента двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением с помощью следующей модели эквивалентной схемы.

Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By equivalent circuit parameters, вы задаете параметры эквивалентной схемы для этой модели:

_Ра — Armature resistance
_La — Armature inductance
_Rf — Field winding resistance
_Lf — Field winding inductance

Блок Shunt Motor вычисляет крутящий момент двигателя можно следующим образом:

Магнитное поле в двигателе вызывает следующий коэффициент противо-ЭДС _vb в арматуре:

$v_{b} = L_{a f} i_{f} ω$
где _Laf является коэффициентом пропорциональности, и ω является скоростью вращения.
Механическая энергия равна степени, реагировавшей коэффициентом противо-ЭДС:

$P = v_{b} i_{a} = L_{a f} i_{f} i_{a} ω$
Крутящий момент двигателя:

$T = P / ω = L_{a f} i_{f} i_{a}$

Характеристика скорости крутящего момента для модели блока Shunt Motor связана с параметрами на предыдущем рисунке. Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By rated power, rated speed & no-load speed, блок решает для параметров эквивалентной схемы можно следующим образом:

Для установившегося отношения скорости крутящего момента L не оказывает влияния.
Суммируйте напряжения вокруг цикла:

$\begin{array}{l} V = i_{a} R_{a} + L_{a f} i_{f} ω \\ V = i_{f} R_{f} \end{array}$
Решите предыдущие уравнения для _ia и _если:

$\begin{array}{l} i_{f} = \frac{V}{R_{f}} \\ i_{a} = \frac{V}{R_{a}} (1 - \frac{L_{a f} w}{R_{f}}) \end{array}$
Замените этими значениями _ia и _если в уравнение для крутящего момента:

$T = \frac{L_{a f}}{R_{a} R_{f}} (1 - \frac{L_{a f} ω}{R_{f}}) V^{2}$
Блок использует расчетную скорость и степень вычислить расчетный крутящий момент. Блок использует расчетный крутящий момент и значения скорости без загрузок, чтобы получить одно уравнение, которое связывает _Ра и _Laf/Rf. Это использует скорость без загрузок в нулевом крутящем моменте, чтобы получить второе уравнение, которое связывает эти два количества. Затем это решает для _Ра и _Laf/Rf.

Инерция двигателя моделей блока J и ослабляющий B для всех значений параметра Model parameterization. Выходной крутящий момент:

$T_{l o a d} = \frac{L_{a f}}{R_{a} R_{f}} (1 - \frac{L_{a f} ω}{R_{f}}) V^{2} - J \dot{ω} - B ω$

Блок производит положительный крутящий момент, действующий из механического устройства C к портам R.

Тепловые порты

Блок имеет два дополнительных тепловых порта, один на обмотку, скрытую по умолчанию. Чтобы осушить тепловые порты, щелкните правой кнопкой по блоку по своей модели, и затем из контекстного меню выбирают Simscape> Block choices> Show thermal port. Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отсоединяет параметры Thermal Port и Temperature Dependence. Эти параметры описаны далее на этой странице с описанием.

Используйте тепловые порты, чтобы симулировать эффекты медных потерь сопротивления, которые преобразовывают электроэнергию в теплоту. Для получения дополнительной информации об использовании тепловых портов в блоках привода смотрите Термальные эффекты Симуляции во Вращательных и Поступательных Приводах.

Порты

Сохранение

развернуть все

`+` — Положительный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением положительный терминал.

`-` — Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением отрицательный терминал.

`C` — Моторный случай
механическое устройство

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

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

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

`Hf` — Обмотка возбуждения тепловой порт
тепловой

Обмотка возбуждения тепловой порт. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`Ha` — Арматура, проветривающая тепловой порт
тепловой

Арматура, проветривающая тепловой порт. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

Параметры

развернуть все

Электрический крутящий момент

`Model parameterization` — Блокируйте параметризацию
`By equivalent circuit parameters` (значение по умолчанию) | `By rated power, rated speed & no-load speed`

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

By equivalent circuit parameters — Обеспечьте электрические параметры для модели эквивалентной схемы двигателя.
By rated power, rated speed & no-load speed — Обеспечьте степень и параметры скорости, которые блок преобразует в модель эквивалентной схемы двигателя.

`Armature resistance` — Сопротивление якоря
110 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление арматуры.

Зависимости

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

`Field winding resistance` — Сопротивление обмотки возбуждения
2500 `Ohm` (значение по умолчанию)

Сопротивление обмотки возбуждения.

Зависимости

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

`Back-emf constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
5.11 `s*V/rad/A` (значение по умолчанию)

Отношение напряжения, сгенерированного двигателем к частоте вращения двигателя.

`Armature inductance` — Индуктивность якоря
0.1 `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность арматуры. Если у вас нет информации об этой индуктивности, установите значение этого параметра к маленькому, ненулевому номеру. Значение может быть нулем.

`Field winding inductance` — Индуктивность обмотки возбуждения
0.1 `H` (значение по умолчанию)

Индуктивность обмотки возбуждения. Если у вас нет информации об этой индуктивности, установите значение этого параметра к маленькому, ненулевому номеру. Значение может быть нулем.

`No-load speed` — Скорость без загрузок
4600 `rpm` (значение по умолчанию)

Скорость двигателя, когда никакая загрузка не применяется.

Зависимости

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

`Rated speed (at rated load)` — Расчетная скорость
4000 `rpm` (значение по умолчанию)

Частота вращения двигателя при расчетной загрузке.

Зависимости

`Rated load (mechanical power)` — Расчетная загрузка
50 `W` (значение по умолчанию)

Механическая загрузка, для которой двигатель оценивается, чтобы действовать.

Зависимости

`Rated DC supply voltage` — Расчетное напряжение питания DC
220 `V` (значение по умолчанию)

Напряжение, при котором двигатель оценивается, чтобы действовать.

Зависимости

`Starting current at rated DC supply voltage` — Запуск, текущий в расчетном напряжении питания DC
2.09 `A` (значение по умолчанию)

Начальный ток при запуске двигателя с расчетного напряжения питания DC.

Зависимости

Механическое устройство

`Rotor inertia` — Инерция ротора
`2e-4` `kg*m^2` (значение по умолчанию)

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

`Rotor damping` — Ротор рассеял энергию
`1e-6` `N*m/(rad/s)` (значение по умолчанию)

Энергия рассеивается ротором. Значение может быть нулем.

`Initial rotor speed` — Начальная скорость ротора
0 `rpm` (значение по умолчанию)

Скорость ротора в начале симуляции.

Температурная зависимость

Эта вкладка появляется только для блоков с осушенными тепловыми портами. Для получения дополнительной информации смотрите Тепловые Порты.

`Resistance temperature coefficients, [alpha_f alpha_a]` — Статор и коэффициенты температуры сопротивления ротора
[.00393, .00393] `1/K` (значение по умолчанию)

1 2 векторами-строками, которые задают коэффициент α в сопротивлении связи уравнения температуре, как описано в Тепловой Модели для Блоков Привода. Первый элемент соответствует обмотке возбуждения и второму к арматуре. Значение по умолчанию для меди.

`Measurement temperature` — Температура измерения
25 `C` (значение по умолчанию)

Температура, для которой заданы параметры двигателя.

Тепловой порт

`Thermal masses, [Mf Ma]` — Количества тепла
[100, 100] `J/K` (значение по умолчанию)

1 2 векторами-строками, которые задают количество тепла для обмоток арматуры и поля. Количество тепла является энергией, требуемой для повышения температуры на один градус.

`Initial temperatures` — Начальные температуры
[25, 25] `C` (значение по умолчанию)

1 2 векторами-строками, которые задают температуру поля и арматуры тепловые порты в начале симуляции.

Примеры модели

Кривые скорости крутящего момента двигателя

Сравнение характеристик скорости крутящего момента для пяти различных моторных типов. Чтобы выбрать моторный тип, щелкните правой кнопкой по блоку Electric Motor, выберите Variant-> использование Override и затем желаемый двигатель. Все двигатели были измерены примерно для той же оценки механической энергии.

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™.

Введенный в R2008a

Документация

Shunt Motor

Описание

Тепловые порты

Порты

Сохранение

+ — Положительный терминал электрический

- — Отрицательный терминал электрический

C — Моторный случай механическое устройство

R — Моторный ротор механическое устройство

Hf — Обмотка возбуждения тепловой порт тепловой

Ha — Арматура, проветривающая тепловой порт тепловой

Параметры

Электрический крутящий момент

Model parameterization — Блокируйте параметризацию By equivalent circuit parameters (значение по умолчанию) | By rated power, rated speed & no-load speed

Armature resistance — Сопротивление якоря110 Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Field winding resistance — Сопротивление обмотки возбуждения2500 Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Back-emf constant — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная5.11 s*V/rad/A (значение по умолчанию)

Armature inductance — Индуктивность якоря0.1 H (значение по умолчанию)

Field winding inductance — Индуктивность обмотки возбуждения0.1 H (значение по умолчанию)

No-load speed — Скорость без загрузок4600 rpm (значение по умолчанию)

Зависимости

Rated speed (at rated load) — Расчетная скорость4000 rpm (значение по умолчанию)

Зависимости

Rated load (mechanical power) — Расчетная загрузка50 W (значение по умолчанию)

Зависимости

Rated DC supply voltage — Расчетное напряжение питания DC220 V (значение по умолчанию)

Зависимости

Starting current at rated DC supply voltage — Запуск, текущий в расчетном напряжении питания DC2.09 A (значение по умолчанию)

Зависимости

Механическое устройство

Rotor inertia — Инерция ротора 2e-4 kg*m^2 (значение по умолчанию)

Rotor damping — Ротор рассеял энергию 1e-6 N*m/(rad/s) (значение по умолчанию)

Initial rotor speed — Начальная скорость ротора0 rpm (значение по умолчанию)

Температурная зависимость

Resistance temperature coefficients, [alpha_f alpha_a] — Статор и коэффициенты температуры сопротивления ротора[.00393, .00393] 1/K (значение по умолчанию)

Measurement temperature — Температура измерения25 C (значение по умолчанию)

Тепловой порт

Thermal masses, [Mf Ma] — Количества тепла[100, 100] J/K (значение по умолчанию)

Initial temperatures — Начальные температуры[25, 25] C (значение по умолчанию)

Примеры модели

Кривые скорости крутящего момента двигателя

Ссылки

Расширенные возможности

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

Смотрите также

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`+` — Положительный терминал
электрический

`-` — Отрицательный терминал
электрический

`C` — Моторный случай
механическое устройство

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

`Hf` — Обмотка возбуждения тепловой порт
тепловой

`Ha` — Арматура, проветривающая тепловой порт
тепловой

`Model parameterization` — Блокируйте параметризацию
`By equivalent circuit parameters` (значение по умолчанию) | `By rated power, rated speed & no-load speed`

`Armature resistance` — Сопротивление якоря
110 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Field winding resistance` — Сопротивление обмотки возбуждения
2500 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Back-emf constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
5.11 `s*V/rad/A` (значение по умолчанию)

`Armature inductance` — Индуктивность якоря
0.1 `H` (значение по умолчанию)

`Field winding inductance` — Индуктивность обмотки возбуждения
0.1 `H` (значение по умолчанию)

`No-load speed` — Скорость без загрузок
4600 `rpm` (значение по умолчанию)

`Rated speed (at rated load)` — Расчетная скорость
4000 `rpm` (значение по умолчанию)

`Rated load (mechanical power)` — Расчетная загрузка
50 `W` (значение по умолчанию)

`Rated DC supply voltage` — Расчетное напряжение питания DC
220 `V` (значение по умолчанию)

`Starting current at rated DC supply voltage` — Запуск, текущий в расчетном напряжении питания DC
2.09 `A` (значение по умолчанию)

`Rotor inertia` — Инерция ротора
`2e-4` `kg*m^2` (значение по умолчанию)

`Rotor damping` — Ротор рассеял энергию
`1e-6` `N*m/(rad/s)` (значение по умолчанию)

`Initial rotor speed` — Начальная скорость ротора
0 `rpm` (значение по умолчанию)

`Resistance temperature coefficients, [alpha_f alpha_a]` — Статор и коэффициенты температуры сопротивления ротора
[.00393, .00393] `1/K` (значение по умолчанию)

`Measurement temperature` — Температура измерения
25 `C` (значение по умолчанию)

`Thermal masses, [Mf Ma]` — Количества тепла
[100, 100] `J/K` (значение по умолчанию)

`Initial temperatures` — Начальные температуры
[25, 25] `C` (значение по умолчанию)

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