ОТЧЕТ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА С НЕЗАВИСИМЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Описание работы

В данной работе выполняется математическое моделирование электромеханических переходных процессов в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением для трех режимов работы: пуск без нагрузки на валу, пуск с постоянной нагрузкой и динамическое торможение из режима холостого хода.

Моделирование основано на системе дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные процессы в цепях возбуждения и якоря, а также уравнение движения ротора. Для решения системы уравнений применяется численный метод Рунге-Кутты 4-го порядка с шагом интегрирования 0.001 секунды. Нелинейностью кривой намагничивания материала магнитопровода пренебрегается.

В работе используются исходные данные для двигателя типа 2ПН90МУХЛ4 (вариант 5): номинальная мощность 0.37 кВт, номинальное напряжение 110 В, номинальная частота вращения 1500 об/мин. Расчеты выполняются в системе СИ.

Разработана компьютерная программа на языке Python, реализующая математическую модель и позволяющая получить графики переходных процессов тока возбуждения, тока якоря, частоты вращения и электромагнитного момента для каждого режима. Также строятся статическая и динамические механические характеристики M(ω).

Результаты моделирования позволяют проанализировать характер переходных процессов, оценить время разгона и торможения, максимальные значения токов и моментов, а также определить параметры добавочного резистора для динамического торможения, обеспечивающего ограничение тока якоря на уровне 2·I_ном.

Оглавление работы

1. Цель работы

2. Схема устройства

3. Электрическая схема замещения

4. Математическая модель объекта

5. Характеристика численного метода решения системы уравнений

6. Исходные данные

7. Компьютерная программа

8. Результаты моделирования

9. Выводы

10. Список литературы

11. Приложение на языке Python

Литературные источники

1. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2001. – 327 с.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с.

3. Москаленко В.В. Электрический привод: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования. – М.: Мастерство, 2000. – 368 с.

4. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие. – СПб.: КОРОНА принт, 2001. – 320 с.

5. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы: Учебное пособие для вузов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 636 с.

6. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + Simulink 4/5. Основы применения. – М.: СОЛОН-Пресс, 2002. – 768 с.

7. Лурье А.И. Аналитическая механика. – М.: Физматлит, 2002. – 824 с.

8. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. – СПб.: Профессия, 2003. – 752 с.

9. Хиннерфельд В.С. Электрические машины: Учебное пособие. – М.: Энергия, 1978. – 432 с.

10. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. – Л.: Энергия, 1978. – 832 с.

11. Исследование режимов работы участка электрической сети: расчетно-графическая работа / выполнил Серов Б. А. – 26.03.2026. – 32 с. – URL: https://vk.com/id199155125 (дата обращения: 26.03.2026). – Текст: электронный.