Elektrotehnički fakultetUniverzitet u SarajevuOdsjek za automatiku i elektronikuLjetni semestar, a.g. 2010/2011Predmet: Aktuatori

IZVJEŠTAJ LABORATORIJSKE VJEŽBE br.4Analiza ponašanja sistema upravljanja nezavisno uzbuđenog

motora napajanog preko tiristorskog ispravljača.

Ime i prezime: Armin Hekić

Broj index-a: 15452

Sarajevo, 24.03.2011. god.

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

Cilj vježbe: Analiza rada i snimanje odziva relevantnih veličina regulacijskih krugova brzinevrtnje i armaturne struje.

Priprema za vježbu:

Za elektromotorni pogon s istosmjernim nezavisno uzbuđenim motorom, prikazanim principnom i strukturnom shemom na Sl. 1, zadani su slijedeći parametri:

P = 15 kW, Un = 440 V, Ta = 30.7 ms,

Tfi = 2 ms, Tfb = 12 ms, Ua = 440 V,

In = 0.56 A, K = 2.46 Vs, Kt = 51, Tfu1 = 12 ms,

Ia = 42 A, Ra = 0.488 Ω, Tm = 70 ms,

Tmi = 1.67 ms, Tfu2 = 77.36 ms. nn= 800 min-1,

La = 15 mH, Ki = 0.14 V/A, Kb = 0.12 Vs,

Potrebno je analizirati ponašanje kaskadnog sistema regulacije.

Slika 1. Principna šema elektromotornog pogona s istosmjernim motorom

AK Strana 1

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

Rad na vježbi:

1. Modelirati sistem upravljanja u Simulinku uzimajući vrijednosti

parametara pripreme za vježbu. Za potrebe simulacija postaviti slijedeće parametre regulatora:

KR1=0.286, TR1=30.7 ms, KR2=10.6454, TR2=77.36 ms.

2. Snimiti upotrebom Matlab/Simulink programskog paketa odzive slijedećih

veličina:

armaturne struje ia(t),

brzine vrtnje ω(t),

napona na izlazu regulatora armaturne struje,

napona na izlazu regulatora brzine vrtnje,

pri čemu se kombinira upotreba predfiltra ulaznog kruga i djelovanje momenta tereta kako slijedi:

a) Odziv bez filtra u referentnoj grani, bez djelovanja momenta tereta, pobuda je oblika u(t) = U0S(t), Mt = 0, U0 = 1 V.

b) Odziv bez filtra u referentnoj grani uz djelovanje momenta tereta, pobuda je oblika u(t) = U0S(t), Mt = M0S(t) 0, U0 = 1 V, M0 = Mn/2 = 51.5 Nm.

c) Odziv sa filtrom u referentnoj grani, bez djelovanja momenta tereta,pobuda je oblika u(t) = U0S(t), Mt = 0, U0 = 1 V.

d) Odziv sa filtrom u referentnoj grani uz djelovanje momenta tereta pobuda je oblika u(t) = U0S(t), Mt = M0S(t) 0, U0 = 1 V, M0 = Mn/2 = 51.5 Nm.

AK Strana 2

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

SIMULACIJE

Sve simulacije smo snimili na osnovu modela koji je prikazan na sljedećoj slici (sl.2) :

Slika 2. Matlab/Simulink model

a) Za slučaj bez filtra u referentonoj grani i bez momenta tereta dijagram dat je na sljedećoj slici:

AK Strana 3

To Workspace4

i

To Workspace3

ur2

To Workspace2

omega

To Workspace 1

t

To Workspace

ur1

Tiristorski usmjerivac

Kt

Tmi .s+1

Senzor struje

Ki

Tfi .s+1

Senzor Brzine

Kb

Tfb .s+1

Scope

Regulator brzine vrtnje

num (s)

Tr2.s

Regulator armaturnestruje

num (s)

Tr1.s

Predfilter armaturnog kruga

1

Tfi .s+1

Predfilter

1

den (s)Pobuda

Mt

Clock

Armatura

Ka

Ta .s+1

3

1

den (s)

2

K

1

K

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

Na dijagramu veličine koju se nalaze u legendi i iste su za sve naredne dijagrame su:

- Ur – napon na izlazu ragulatora brzine vrtnje

- Ia – armaturna struja

- Ua – napon na izlazu regulatora armaturne struje

- W – brzina vrtnje

Sa slike vidimo da armaturna struja naglo raste, proporcionalno sa rastom napona na regulatoru armaturne struje. Počinje padati kada dođe do smanjenja napona na izlazu regultora armaturne struje, nakon čega opet počinje da raste i stabilizuje se. Brzina vrtnje postepeno raste do trenutka kada armaturna struja postane jednaka nuli nakon čega počinje da opada, ali se počinje stabilizovati kako se povečava armaturna struja. Napon na izlazu regulatora brzine vrtnje naglo opada kako raste brzina vrtnje motora.

b) Za slučaj kada nemamo predfilter u referentnoj grani ali imamo djelovanje momenta tereta dijagram je dat na sljedećoj slici:

AK Strana 4

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

Djelovanje momenta tereta povećava armaturnu struja i napon na izlazu regulatora armaturne struje. Vidimo da ove vrijednosti ne idu ispod horizontalne ose, jer moment tereta se ponaša kao opterečenje motoru, odnosno kao sila trenja mehaničkom sistemu pa motor treba da savlada djelovanje momenta tereta.

c) Za slučaj kada imamo filter u referentnoj grani ali bez djelovanja momenta tereta dijagram je dat na sljedećoj slici:

U slučaju dodavanja predfiltra u referentnoj grani smanjila se vrijednost armaturne struje, tj. ograničili smo je kao i napon na izlazu regulatora armaturne struje. Brzina vrtnje motora je ista kao i u prvom primjeru. Kako se povećava brzina vrnje motora napon na izlazu regulatora brzine vrtnje raste.

AK Strana 5

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

d) Za slučaj kada imamo filter u referentnoj grani uz moment tereta imamo dijagram na sljedećoj slici:

Ovaj sistem predstavlja kombinaciju prethodna dva sistema. Predfilter u referentnoj grani ograničava vrijednost armaturne struje i napona na izlazu regulatora armaturne struje, ali su te vrijednosti ipak veće od vrijednosti u nego kada nemamo predfiltra u referentnoj grani a postoji djelovanje momenta tereta kojeg motor treba da savlada. Istovremeno brzina vrtnje motora u početku opada sve dok armaturna struja motora ne dosegne određenu vrijednost, zatim raste te poprima konstantnu vrijednost.

Na sljedeća četiri dijagrama prikazat ćemo, zasebno, promjene : napona na izlazu regulatora brzine vrtnje, armaturne struje, napona na izlazu regulatora armaturne struje i brzine vrtnje.

AK Strana 6

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

Dijagram napona na izlazu regulatora brzine vrtnje:

Dijagram armaturnih struja:

AK Strana 7

Izvještaj četvrte laboratorijske vježbe

Dijagram napona na izlazu regulatora armaturne struje:

Dijagram brzina vrtnje:

AK Strana 8