Universal Motor

Универсальный двигатель (или двигатель последовательного возбуждения) с электрической и моментной характеристиками

Библиотека:
Simscape / Электрический / Электромеханический / Нарисованные кистью Двигатели

Описание

Блок Universal Motor представляет электрические характеристики и характеристики крутящего момента универсального (или ряд) двигатель с помощью следующей модели эквивалентной схемы.

Где:

_Ра является сопротивлением якоря.
_La является индуктивностью якоря.
_Rf является сопротивлением обмотки возбуждения.
_Lf является индуктивностью обмотки возбуждения.

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

$P = v_{b} i_{f} = L_{a f} i_{f}^{2} ω$
Крутящий момент двигателя:

$T = P / ω = L_{a f} i_{f}^{2}$

Характеристика скорости крутящего момента для модели блока Universal Motor связана с параметрами на предыдущем рисунке. Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By DC rated power, rated speed & maximum torque или By DC rated power, rated speed & electrical power, блок решает для параметров эквивалентной схемы можно следующим образом:

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

$V = (R_{f} + R_{a}) i_{f} + v_{b} = (R_{f} + R_{a} + L_{a f} ω) i_{f}$
Решите предыдущее уравнение для того_{, если} и заменяют этим значением в уравнение для крутящего момента:

$T = L_{a f} {(\frac{V}{R_{f} + R_{a} + L_{a f} ω})}^{2}$
Блок использует расчетную скорость и степень вычислить расчетный крутящий момент. Блок использует расчетный крутящий момент и оцененные значения скорости в предыдущем уравнении плюс соответствующая электроэнергия определить значения для _Rf+Ra и _Laf.

Когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By AC rated power, rated speed, current & electrical power, затем блок должен включать индуктивные термины _La и _Lf в модели. Это запрашивает информацию о номинальном токе RMS и напряжении для общей индуктивности.

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

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

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 универсальным двигателем положительный терминал.

`-` — Отрицательный терминал
электрический

Электрический порт сохранения сопоставил с универсальным двигателем отрицательный терминал.

`C` — Моторный случай
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен со случаем универсального двигателя.

`R` — Моторный ротор
механическое устройство

Порт сохранения вращательного механического устройства сопоставлен с ротором универсального двигателя.

`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 DC rated power, rated speed & maximum torque` (значение по умолчанию) | `By equivalent circuit parameters` | `By DC rated power, rated speed & electrical power` | `By AC rated power, rated speed, current & electrical power`

Выберите один из следующих методов для параметризации блока:

By equivalent circuit parameters — Обеспечьте электрические параметры для модели эквивалентной схемы двигателя.
By DC rated power, rated speed & maximum torque — Обеспечьте параметры мощности постоянного тока и скорости, которые блок преобразует в модель эквивалентной схемы двигателя.
By DC rated power, rated speed & electrical power — Обеспечьте параметры мощности переменного тока и скорости, которые блок преобразует в модель эквивалентной схемы двигателя.
By AC rated power, rated speed, current & electrical power — Обеспечьте параметры мощности переменного тока и скорости, которые блок преобразует в модель эквивалентной схемы двигателя.

`Total armature and field winding resistance` — Полное сопротивление арматуры и обмотки возбуждения
132.8 `Ohm` (значение по умолчанию)

Полное сопротивление арматуры и 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
0.1722 `s*V/rad/A` (значение по умолчанию)

Отношение напряжения, сгенерированного двигателем к частоте вращения двигателя.

Зависимости

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

`Total armature and field winding inductance` — Общая арматура и индуктивность обмотки возбуждения
0.525 `H` (значение по умолчанию)

Общая индуктивность арматуры и обмотки возбуждения. Если у вас нет информации об этой индуктивности, установите значение этого параметра к маленькому, ненулевому номеру.

Примечание

Можно обнулить значение Total armature and field winding inductance, но это только целесообразно, если вы управляете двигателем с источником постоянного тока.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By equivalent circuit parameters, By DC rated power, rated speed & maximum torque, или By DC rated power, rated speed & electrical power.

`Rated speed (at rated load)` — Расчетная скорость
6500 `rpm` (значение по умолчанию)

Частота вращения двигателя при расчетной механической загрузке.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By DC rated power, rated speed & maximum torque, By DC rated power, rated speed & electrical power, или By AC rated power, rated speed, current & electrical power.

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

Механическая загрузка, для которой двигатель оценивается, чтобы действовать.

Зависимости

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

Напряжение постоянного тока, в котором двигатель оценивается, чтобы действовать.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By DC rated power, rated speed & maximum torque или By DC rated power, rated speed & electrical power.

`Maximum (starting) torque` — Максимальный крутящий момент
0.39 `N*m` (значение по умолчанию)

Крутящий момент максимума двигатель производит.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By DC rated power, rated speed & maximum torque.

`Electrical power in at rated load` — Электроэнергия в расчетной механической энергии
160 `W` (значение по умолчанию)

Сумма электроэнергии двигатель использует в расчетной механической энергии.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By DC rated power, rated speed & electrical power или By AC rated power, rated speed, current & electrical power.

`RMS rated voltage` — Номинальное напряжение RMS
240 `V` (значение по умолчанию)

Напряжение питания RMS, когда двигатель работает с мощностью переменного тока.

Зависимости

Этот параметр отображается только, когда вы устанавливаете параметр Model parameterization на By AC rated power, rated speed, current & electrical power.

`RMS current at rated load` — RMS, текущая при расчетной загрузке
0.8 `A` (значение по умолчанию)

RMS, текущая, когда двигатель работает с мощностью переменного тока при расчетной загрузке.

Зависимости

`AC frequency` — Частота AC
50 `Hz` (значение по умолчанию)

Частота напряжения источника питания переменного тока.

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.

`Field to armature resistance ratio, Rf/Ra` — Статор и коэффициенты температуры сопротивления ротора
1 (значение по умолчанию)

Отношение поля к сопротивлению якоря. Этот параметр требуется только при показе полю и арматуре тепловых портов. Это используется, чтобы определить отдельные значения сопротивления для поля и обмоток арматуры так, чтобы тепловое тепло, выработанное этими двумя резисторами, могло быть распределено правильно.

`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

Universal 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

Total armature and field winding resistance — Полное сопротивление арматуры и обмотки возбуждения132.8 Ohm (значение по умолчанию)

Зависимости

Back-emf constant — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная0.1722 s*V/rad/A (значение по умолчанию)

Зависимости

Total armature and field winding inductance — Общая арматура и индуктивность обмотки возбуждения0.525 H (значение по умолчанию)

Зависимости

Rated speed (at rated load) — Расчетная скорость6500 rpm (значение по умолчанию)

Зависимости

Rated load (mechanical power) — Расчетная загрузка75 W (значение по умолчанию)

Зависимости

Rated DC supply voltage — Расчетное напряжение питания DC200 V (значение по умолчанию)

Зависимости

Maximum (starting) torque — Максимальный крутящий момент0.39 N*m (значение по умолчанию)

Зависимости

Electrical power in at rated load — Электроэнергия в расчетной механической энергии160 W (значение по умолчанию)

Зависимости

RMS rated voltage — Номинальное напряжение RMS240 V (значение по умолчанию)

Зависимости

RMS current at rated load — RMS, текущая при расчетной загрузке0.8 A (значение по умолчанию)

Зависимости

AC frequency — Частота AC50 Hz (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

Field to armature resistance ratio, Rf/Ra — Статор и коэффициенты температуры сопротивления ротора1 (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 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

`Total armature and field winding resistance` — Полное сопротивление арматуры и обмотки возбуждения
132.8 `Ohm` (значение по умолчанию)

`Back-emf constant` — Коэффициент противо-ЭДС, постоянная
0.1722 `s*V/rad/A` (значение по умолчанию)

`Total armature and field winding inductance` — Общая арматура и индуктивность обмотки возбуждения
0.525 `H` (значение по умолчанию)

`Rated speed (at rated load)` — Расчетная скорость
6500 `rpm` (значение по умолчанию)

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

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

`Maximum (starting) torque` — Максимальный крутящий момент
0.39 `N*m` (значение по умолчанию)

`Electrical power in at rated load` — Электроэнергия в расчетной механической энергии
160 `W` (значение по умолчанию)

`RMS rated voltage` — Номинальное напряжение RMS
240 `V` (значение по умолчанию)

`RMS current at rated load` — RMS, текущая при расчетной загрузке
0.8 `A` (значение по умолчанию)

`AC frequency` — Частота AC
50 `Hz` (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)

`Field to armature resistance ratio, Rf/Ra` — Статор и коэффициенты температуры сопротивления ротора
1 (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™.