МОДЕЛИРОВАНИЕ ПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

В среде визуального моделирования MatLab с применением библиотеки Simulink в общем виде разработана релейно-контакторная схема управления пуском двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. Все необходимые для моделирования параметры, такие как значения ступеней пусковых реостатов и значение минимального тока переключения, итеративно рассчитываются в разработанном скрипте. В результате моделирования получены пусковая и разгонная (зависимости тока и скорости от времени) характеристики. Для проверки полученных результатов пуска двигателя в скрипте численно рассчитаны те же зависимости методами Эйлера и Рунге-Кутты четвертого порядка. Графики соответствующих зависимостей, полученные в результате моделирования схемы и рассчитанные в скрипте, построенные в одних осях, показали близкие результаты, что свидетельствует о правильности разработанных схем и скриптов.

Свойства двигателей последовательного возбуждения - развивать большие вращающие моменты, приблизительно пропорциональные квадрату тока при малых частотах вращения якоря и, наоборот, малые вращающие моменты при больших частотах вращения обусловливают их применение в подъемных механизмах, электровозах и тепловозах. Для ограничения пусковых токов, которые в несколько раз могут превышать расчетные значения рабочего тока, применяют релейно-контакторные схемы (РКС) управления.

Для расчета ступеней пускового реостата и времени работы на каждой ступени авторами был разработан скрипт в пакете MatLab (Start.m) и схема пуска двигателя в три ступени в среде Simulink библиотеки SimPowerSystem (StartModel.slx).

Значения всех добавочных реостатов каждой ступени и времена срабатывания реле управления рассчитываются в разработанном скрипте. В схеме все параметры задаются в общем виде.

Разработанный скрипт (Start.m) состоит из следующих частей:

1. Блок очистки переменных и закрытия всех окон.
2. Блок задания параметров двигателя.
3. Блок создания экземпляра класса ДПТПВ по заданным параметрам.
4. Блок графоаналитического расчета максимального и минимального тока переключения для пуска ДПТПВ в три ступени. Расчет значений пусковых реостатов и времени хода на каждой ступени. В основу метода легла известная методика.
5. Построение пусковой диаграммы.
6. Моделирование в Simulink пуска двигателя в три ступени.
7. Расчет динамических характеристик пуска ДПТПВ методами Эйлера и Рунге-Кутты 4 порядка.
8. Построение в одних осях соответствующих графиков: динамических характеристик, полученных моделированием разработанной схемы и рассчитанных методами Эйлера и Рунге-Кутты.

Пусковые диаграммы для двух двигателей (взяты для примера ДПТПВ М22 и М63 с минимальным и максимальным номинальным моментом двигателя соответственно), построенные разработанным скриптом, представлены на следующих рисунках.

Динамические характеристики (для примера взяты для одного двигателя) представлены на следующих рисунках.

Анализ полученных результатов доказывает правильность разработанных схем и скриптов. Созданные схемы и скрипты позволяют рассчитывать необходимые параметры для релейно-контакторных схем управления пуском двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.