Wiesław Jażdżyński 4 października INSTRUKCJA I MATERIAŁY POMOCNICZE Ćwiczenie Przedmiot: Elektromechaniczne Układy Napędowe

Transkrypt

1 Wiesła Jażdżyński 4 października 2017 INSTRUKCJA I MATERIAŁY POMOCNICZE Ćiczenie Przedmio: Elekromechaniczne Układy Napędoe MPS Tema: Dynamika maszyny prądu sałego Zakres ćiczenia: 1. Pomiary do idenyfikacji i eryfikacji modelu dynamicznego 2. Opracoanie ynikó pomiaroych i yznaczanie modelu 3. Weryfikacja modelu i symulacja dynamiki Malab-Simulink Zakres pomiaró: 1. Wyznaczanie parameró uzojenia zbudzenia 2. Wyznaczanie parameró uzojenia ornika (zablokoany irnik) 3. Rozruch Sanoisko pomiaroe:

2 Pomiary do idenyfikacji i eryfikacji modelu dynamicznego Zakres pomiaró: Uaga: 100V acho = 1500obr/min) 1. Schema, dane znamionoe maszyn na sanoisku 2. Zapoznanie się z cyfroym sysemem pomiaroym oraz działaniem programu do akizycji danych pomiaroych środoisku LabVIEW 3. Pomiar rezysancji uzojenia zbudzenia i emperaury ooczenia. 4. Pomiar i rejesracja napięcia i prądu zbudzenia przy skokoym zasileniu, maszyna na posoju. zasilanie: mosek Graeza + filr RC, (U dla prądu I =1.3A, ok. 75V) kolumny pliku rejesracji: file_ = { u(u ), u(i ) } 5. Pomiar i rejesracja napięcia i prądu ornika przy skokoym zasileniu, zablokoany irnik. zasilanie: przeornica p.s., (U = 30-50V) kolumny pliku rejesracji: file_ = { u(u ), u(i ) } 6. Pomiar i rejesracja ielkości fizycznych maszyny prądu sałego czasie rozruchu bezpośredniego przy obniżonym napięciu zasilanie: ornik - przeornica p.s. (U =50-70V), zbudzenie mosek Graeza (I =1.3A) kolumny pliku rejesracji: file_r = { u( m ), u(u ), u(i ), u(u ), u(i )} m Pliki ynikoe po działaniu programu EUN_MPS.exe i znaczenie ich kolumn: a) uzojenie zbudzenia: file_.da = {, U, I } b) uzojenie ornika: file_.da = {, U, I } c) rozruch: file_r.da = {, m, U, I U, I } d) rozbieg i hamoanie J_MPS.da = {, m } file_, file_, file_r nazy nadane czasie rejesracji programem do akizycji danych EUN_ACQ.exe Sudenci orzymują od proadzącego plik J_MPS.da, lub arość momenu dyssypacji (T dyss 0.4Nm). Jeżeli czas pozoli, mogą sami ykonać pomiar (podobnie jak przy ćiczeniu MI1). Program EUN_MPS.exe ykonuje: skaloanie, kompensacja sayczna i dynamiczna błędó akizycji, ygładzanie.

3 Opracoanie ynikó pomiaroych i yznaczanie modelu 1. Skokoe załączenie napięcia na uzojenie zbudzenia program EUN_MPS.exe = file_ { u(u ), u(i ) } file_.da {, U, I } file_ naza pliku akizycji danych proadzona przez użykonika Zarejesroane są napięcie U i prąd zbudzenia I od załączenia do uzyskania sanu usalonego. Wyznaczane są paramery R i L rónania: di RI L U d meodą regresji linioej. Kolejność operacji: 1. Określenie okna pomiaroego danych do przearzania. W prakyce polega o na zdefinioaniu numeró pierszego i osaniego punku przedziału, co ygodnie zrobić gdy zmienną niezależną danych pliku yjścioym jes numer próbki. Poniżej przykład. 2. Wyznaczenie pochodnej prądu Pochodną prądu yznaczamy przed filroaniem, filroanie o dodakoe błędy. Częścioe ygładzenie można uzyskać przyjmując symeryczną formułę różniczkoania ze ziększonym dekremenem. Poniżej po praej ynik zabiegu dla 10-kronego ziększenia dekremenu czasu.

4 3. Wyznaczenie parameró uzojenia meodą regresji linioej R L T 1 T di ( A A) A B, I i d i Orzymany ynik: R = [Ω], L = [H] A, B Uaga: można o zrobić uzględniając cześniej zmierzone R ; o ma zaleę, że uzględnia emperaurę chili pomiaru. 2. Skokoe załączenie napięcia na uzojenie ornika przy zablokoanym irniku program EUN_MPS.exe = file_ { u(u ), u(i ) } file_.da {, U, I } file_ naza pliku akizycji danych proadzona przez użykonika Zarejesroane są napięcie U i prąd ornika I od załączenia do uzyskania sanu usalonego. U i Wyznaczane są paramery R i L rónania: meodą regresji linioej. R I L di d U Posępoanie i kolejność operacji są podobne jak przypadku uzojenia zbudzenia. 1. Określenie okna pomiaroego danych do przearzania. uaga: iarogodność yniku zależy od yboru szerokości okna; przearościoanie liczby próbek przedziale dominacji kóregoś z parameró skukuje podobnie jak duży spółczynnik agi dla ego parameru procesie idenyfikacji; przykładzie ybrano ok. 15% całej liczby próbek. Orzymany ynik: R = [Ω], L = [H]

5 3. Rozruch bezpośredni dla obniżonego napięcia ornika, I =I N program EUN_MPS.exe file_r { u(u ach ), u(u ), u(i ), u(u ), u(i )} file_r.da {, m, U, I U, I } file_r naza pliku akizycji danych proadzona przez użykonika Poyżej dane zarejesroane (po leej)i ybrane okno pomiaroe (po praej) Rónanie regresji: R I di d L ce m I U R T T L 1 di ( AR AR ) AR BR, R I m I i i c d i i E Uzyskany ynik: R = , L = , c E = A, B R U Wynik dla R i L różni się od arości z esu dla zablokoanego irnika. To ynik uproszczeń modelu, m. innymi pominiecie nielinioości oraz oddziałyania ornika osi podłużnej (idać o prądzie zbudzenia). i

6 4. Wyznaczanie momenu bezładności. a) Rozbieg i hamoanie Jeżeli sudenci orzymają (lub sami zmierzą) plik J_MPS.da, o dalsze posępoanie jak przypadku sanoiska z maszyną indukcyjną (ćiczenie IM). Funkcja prędkości kąoej z achoprąnicy ( n na schemacie) Dla: m=3.40 kg, r=0.040m => J = kgm 2.. Można oszacoać momen dyssypacji jako dh Tdyss J d gdzie h jes prędkością kąoą hamoania. Orzymano: T dyss 0.4 Nm. b) meoda regresji linioej dla rónania dynamiki momenu dm J Tdyss c d E I I J T 1 T d m ( AJ AJ ) AJ BJ, AJ d i, B c I I T J E dyss i Warość parameru c E jes yznaczona punkcie 3, a momen dyssypacji podpunkcie (4a) Przy liczeniu pochodnej prędkości kąoej akualne są uagi jak przy liczeniu pochodnej prądu I punkcie 1. Orzymany ynik: J= różni się od arości podpunkcie (b) yznaczanej oddzielnym pomiarem.

7 4. Weryfikacja modelu. Przyjęo eryfikację polegającą na a) porónaniu krzyej napięcia ornika zarejesroanej czasie rozruchu z napięciem yliczonym z rónania regresji, kórym paramery {R, L, c E ) są yznaczone punkcie 3 poyżej, a funkcje: {I, di /d, m, I } są ielkościami zmierzonymi. Orzymano: e e di e dela U R I L ce I d e / U e 1 *100[%] b) podobnie zeryfikoano rónanie momenó posaci: dm Tm J Tdyss Tel ce I I d dela T ( T el T )/ T m N *100[%]

8 Symulacja dynamiki sysemu z m.p.s. Malab-Simulink (ver.2008b) W symulacji ykorzysany jes model m.p.s. z biblioeki Simulinka (SimPoer). Poniżej jes przykład zrobiony dla symulacji rozruchu z paramerami yznaczonymi cześniej dóch przypadkach: a) ielkości ymuszające napięcie ornika oraz prąd irnika są sałe, jak dla sanu pracy usalonej maszyny. b)ielkości ymuszające (napięcie ornika oraz prąd irnika) są danymi funkcjami cześniej zmierzonymi. Ad a) Po leej ynik symulacji (kolejno od góry: U, m, I, I, T e ). Po praej porónanie symulacji (żóły) z pomiarem (magena) u góry prędkość kąoa, na dole prąd ornika

9 Ad b) Wynik symulacji (yraźnie lepszy niż punkcie (a), ale rónie yraźnie skazuje na niedoskonałość modelu): Od góry: {U, m, I, I, T el ) Od góry: {U, I, ), magena pomiar, żóły model Załącznik Wybrane pozycje lieraury uzupełniającej. 1. W. Jażdżyński, W. Milej: Deermining an Improved Dynamic Model of a Sysem: Inducion Moor and Direc-Curren Machine. Proceedings of he Inernaional Conference on Elecrical Machines ICEM 2004, Craco, Poland, 5-8 Sepember 2004, paper 551, CD- ROM issue. 2. W. Jażdżyński, W. Milej.: Wyznaczanie modelu dynamicznego maszyny prądu sałego. Maeriały konferencyjne XLI Międzynarodoego Sympozjum Maszyn Elekrycznych SME'2005, Opole-Jarnołóek, ,. II, sr ). 3. Wiesla Jazdzynski, Michal Majchroicz, Maciej Boba, Michal Gorski: Dynamic Models of D.C. and A.C. Machines ih Increased Accuracy and heir Analysis in LABVie and Malab-Simulink Environmen, Proceedings of he Inernaional Conference on Elecrical Machines ICEM 2008, Vilamoura, Porugal, Sepember 6-9, 2008, paper 1392,CD ROM issue 4. Jagiełło, A., Jażdżyński, W. Niekóre problemy ziązane z modelem silnika prądu sałego dużej mocy. Zeszyy Naukoe AGH, nr 736, seria Elekryfikacja i Mechanizacja Górnica i Hunica, z.115, Krakó, 1979, s Jażdżyński, W. Wpły niekórych parameró napędu pieca obrooego cemenoni na jego pracę. Maeriały III Konferencji n.: "Meody i środki projekoania auomaycznego". Warszaa, 1981