Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1. КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН 8
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С
ПЕРЕМЕННЫМИ IS - IR 15
2.1 Моделирование асинхронного двигателя с переменными IS - IR на выходе
апериодических звеньев в системе абсолютных единиц в Simulink-Script 15
2.2 Моделирование асинхронного двигателя с переменными IS - IR на выходе
интегрирующих звеньев в системе абсолютных единиц в Simulink-Script 28
2.3 Моделирование асинхронного двигателя с переменными IS - IR на выходе
интегрирующих звеньев в системе абсолютных единиц в Simulink 37
3. РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 66
ПРИЛОЖЕНИЕ В 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 68
Математическая модель — приближенное описание объекта моделирования, представленное с помощью математической символики. Процесс построения и изучения математических моделей называется математическим моделированием.
Никакое определение не может в полном объёме охватить реально существующую деятельность по математическому моделированию. Несмотря на это, определения полезны тем, что в них делается попытка выделить наиболее существенные черты.
Математическая модель вместе с математикой появилась много лет назад. Огромный вклад развитию математического моделирования придало появление электронно-вычислительной машины. Использование вычислительных машин позволило проанализировать и применить на практике многие математические модели, которые раньше аналитическому исследованию не поддавались.
Математическое моделирование - это средство изучения реального объекта, процесса или системы путем их замены математической моделью, более удобной для экспериментального исследования с помощью электронновычислительной машины.
По Ляпунову, математическое моделирование — это опосредованное практическое или теоретическое исследование объекта, при котором исследуется не сам интересующий нас объект, а некоторая вспомогательная искусственная или естественная система (модель), способная замещать его в определенных отношениях и дающая при её изучении, в конечном счете, информацию о самом моделируемом объекте.
В других вариантах, математическая модель определяется как объект- заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала, как «эквивалент» объекта, отражающий в математической форме важнейшие его свойства — законы, которым он подчиняется, связи, присущие составляющим его частям», как систему уравнений, или геометрических фигур, или арифметических соотношений, или комбинацию того и другого, изучение которых средствами математики должно ответить на поставленные вопросы о свойствах некоторой совокупности свойств объекта реального мира, как совокупность математических соотношений, уравнений, неравенств, описывающих основные закономерности, присущие изучаемому процессу, объекту или системе.
Формальная классификация моделей основывается на классификации используемых математических средств. Часто строится в форме дихотомий.
Например, один из популярных наборов дихотомий:
• линейные или нелинейные модели;
• сосредоточенные или распределённые системы;
• детерминированные или стохастические;
• статические или динамические;
• дискретные или непрерывные.
Каждая построенная модель является статической или динамической, дискретной или непрерывной. Естественно, что возможны и смешанные типы: в одном отношении сосредоточенные (по части параметров), в другом — распределённые модели и т.д.
Объектом исследования является асинхронный двигатель с
короткозамкнутым ротором.
Предметом исследования является математическая модель асинхронного двигателя с переменными IS - IR.
Цель работы: выполнить математическую модель асинхронного двигателя с переменными IS - IR в различных системах координат(неподвижная и вращающаяся системы координат) в программной среде MATLAB.
Для достижения этой цели в данной работе необходимо решить следующие задачи:
- ознакомиться с литературой по моделированию асинхронных двигателей;
• разработать модель асинхронного двигателя с апериодическими и интегрирующими звеньями;
• построить модель асинхронного двигателя с переменными IS - IR в неподвижных системах координат а0 и ABC в программной среде MATLAB;
• снять с математической модели характеристики переходных процессов асинхронного двигателя с переменными IS - IR и произвести необходимые расчеты;
• разработать лабораторную работу по математическому моделированию асинхронного двигателя с переменными IS - IR для дисциплины «Электрические машины и электрический привод».
Настоящая выпускная квалификационная работа была посвящена математическому моделированию асинхронного двигателя.
В ходе работы была проанализирована научно-техническая литература по теории асинхронных машин и математическому моделированию электрических машин, а также научные статьи по теме исследования. В анализируемой литературе выделена её актуальность, доступность, структурированность и ориентированность на аудиторию.
Далее были подготовлены математические модели асинхронных двигателей.
При этом была достигнута главная цель - представить модели в доступной для понимания студентами форме.
Для автоматизации расчетов для каждой модели была составлена программа в пакете MatLab, в результате чего были получены графики зависимостей электромагнитного усилия, линейной скорости и токов статорной обмотки от времени.
Как видно, во всех трех главах различные математические модели имеют одинаковые переходные процессы (электромагнитный момент и скорость). Это связано с тем, что математические модели строятся для одного и того же асинхронного двигателя, и характеристики рисунков, полученные на математической модели должны совпадать с картиной переходных процессов в экспериментальной установке на реальном двигателе.
Различие результатов математических моделей в Simulink, от моделей в «металле» связано с допущениями, которые производятся в моделях с одной стороны, а с другой стороны сам реальный эксперимент имеет свои неточности.
Если имеются отличия, это связно с тем, что в математической модели, как правило, не учитываются какие-либо условия реального эксперимента.
В данной работе не учтены насыщения магнитной цепи, вытеснение токов в беличьей клетке и изменение активного сопротивления при нагреве в рабочем режиме.
В результате исследования влияния момента инерции математической модели асинхронного двигателя, можно сделать следующий вывод: во сколько раз изменяется момент инерции во столько же раз изменяется длительность переходного процесса. Максимальные амплитуды электромагнитных моментов не зависят от моментов инерции.
Данную разработку можно использовать в учебном процессе для изучения по дисциплине «Математическое моделирование электромеханических систем».
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
