Методические указания по выполнению лабораторной работы 6 для студентов, обучающихся по направлению подготовки 13. 03. 02 Электроэнергетика и электротехника
 Скачать 496 Kb.
|
|
Методические указания по выполнению лабораторной работы Рассмотрим некоторые примеры применения пакета “Excel” для электротехнических расчетов и построения графиков. Допустим, что требуется построить график синусоидального тока i в обмотке статора асинхронного двигателя  ,где Im – амплитуда тока;  – круговая частота тока; – начальная фаза тока.Пусть Im равно 5 А; = 314 рад/с; = 600. Рассчитаем период тока Т с целью определения числа дискрет времени  при построении графика тока. ,где f =  – циклическая частота.Зададимся числом точек «Р» графика на интервале времени, равном периоду. Допустим, что Р=20. Тогда = . f=314/6.28=50 Гц.Т=1/50=0.02 c. Тогда =0.02/20=0.001 с. Преобразуем начальную фазу тока  600 в радианы. 1.047 рад.Работу в «Excel» при построении графика проведем в следующей последовательности. Колонка (столбец) «А» используется для записи 20 и более значений времени «t» (20 точек на период синусоидального тока) с дискретностью 0.001 с. В колонке «В» будут записываться значения тока, соответствующие значениям t в столбце «А». Выполним действия в «Excel» так, чтобы все значения «t» и «i» были бы вычислены автоматически для 35 точек. Рассмотрим порядок работы с таблицей «Excel». В ячейке «А1» запишем обозначение времени «t». В ячейке «А2» запишем число 0 (t=0). В ячейке «В1» запишем обозначение тока «i». В ячейке «С1» запишем обозначение приращения времени «delta t».В ячейке «С2» запишем число 0.001 (  t=0.001).В ячейке «А3» запишем строку формулы «=А2+$C$2» (английский алфавит). Нажать клавишу «Enter». В ячейке «А3» после этой операции появляется число 0.001, что равносильно действию «t = t+ t» (t = 0 + 0.001).C помощью клавиш «стрелка вверх» или «стрелка вниз» активизировать (выделить) ячейку «А3». Нажать клавишу «SHIFT» и, удерживая ее, нажать клавишу «стрелка вниз» и таким образом выделить столько ячеек в колонке «А», сколько точек графика функции требуется получить (например, 35 точек). Нажать клавиши «CTRL+D». Во всех выделенных ячейках появятся значения «t» с дискретностью 0.001 с. Записать в ячейку «В2» формулу «=5*sin(314*А2+1.047)», что соответствует заданному выражению для синусоидального тока i = Im  . Нажать на клавишу «Enter». В этой ячейке «В2» появится значение тока 4.329633, соответствующее моменту времени t=0 (5*sin(1.047рад) или 5*sin(600)).C помощью клавиш «стрелка вверх» или «стрелка вниз», «стрелка вправо» или «стрелка влево» активизировать (выделить) ячейку В1. Нажать клавишу SHIFT и, удерживая ее, нажать клавишу «стрелка вниз» и таким образом выделить столько ячеек в колонке В, сколько точек графика функции требуется получить (например, 35 точек). Нажать клавиши CTRL+D. Во всех выделенных ячейках этого столбца появятся значения тока i, соответствующие значениям t с дискретностью 0.001 с в столбце А. Теперь все готово для построения графика «i=f(t)». Выделить ячейку «ЭТ» примерно в середине экрана. Выбрать на панели инструментов кнопку «Мастер диаграмм» или в главном меню кнопку «Вставка», а затем в ниспадающем меню кнопку «Диаграмма». Нажать на кнопку «Мастер диаграмм» или на кнопку «Диаграмма». На экране появляется окно «Мастер диаграмм» с меню «Стандартные» и «Нестандартные». Необходимо выбрать тип диаграммы, нажав на кнопку «Точечная». Затем выбрать вид диаграммы, выделив средний рисунок в первом ряду. Нажать на кнопку «Далее >». На экране появляется окно «Мастер диаграмм» с меню «Диапазон данных» и «Ряд». В окне «Диапазон» указать диапазон ячеек «ЭТ», используемых для построения графика ($A$2:$C$36). Нажать на кнопку «Далее >». На экране появляется окно «Мастер диаграмм» с полученным графиком тока и с меню «Заголовки», «Оси», «Линии сетки», «Легенда», «Подписи данных». Далее необходимо оформить полученный график в соответствии с требованиями ГОСТ (или с сложившимися традициями), т. е. написать заголовок графика, указать названия осей графика и размерности по этим осям, нанести, если это необходимо линии сетки на график и т. д. Графическую зависимость можно расположить и на отдельном листе. С этой целью в предыдущем окне «Мастер диаграмм» нажать на кнопку «Далее >». На экране появляется окно «Мастер диаграмм», называемое размещением диаграммы. Выделим окошко «отдельном». График тока (рис. 1) тогда расположится на отдельном листе (диаграмме). Для изменения цвета заливки рисунка и рамки необходимо на поле графика щелкнуть правой кнопкой «мыши». Появляется окно, меню которого содержит позицию «Формат области построения». Выбрав левой кнопкой «мыши» эту позицию, можно получить на экране окно «Формат области построения», в котором установить цвет заливки и параметры рамки.  Рисунок 1. График синусоидального тока, расчет которого выполнен с помощью стандартного программного пакета «Excel» 1. Рассмотрим построение семейства естественной и искусственных электромеханических характеристик (ЭМХ) электропривода (ЭП) с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ с НВ) при изменении величины магнитного потока Ф. Построение ЭМХ осуществим в соответствии с уравнением  ,где – угловая скорость электрического двигателя (ЭД), рад/с;U – напряжение, подаваемое к цепи якоря ЭД, В; Iя – ток якоря ЭД, А; Rя – сопротивление обмотки якоря ЭД, Ом; Rдоб – добавочное сопротивление в цепи якоря ЭД, Ом;  = (Rя + Rдоб)) – суммарное сопротивление цепи якоря ЭД Ом;К – коэффициент, зависящий от геометрических и обмоточных данных ЭД; Ф – магнитный поток возбуждения ЭД, Вб. КФ имеет размерность В  = Вб. Если магнитный поток является номинальным Фн, то КФн называется постоянной двигателя С. Пусть величина «КФ» изменяется от 1 В до 2 В .Значения «КФ» приняты равными 1; 1.5; 2 В*сек).Допустим, что электропривод характеризуется следующими параметрами: U = 220 B; Rя = 0.1 Ом; С1 = 2 В ; С2 = 1.5 В ; С3 = 1 В .Для построения естественной ЭМХ в столбце «А» электронной таблице расположим значения тока Iя от – 100 А до 2300 А с дискретностью 40 А. Колонка «В» предназначена для записи значений угловой скорости « 1».Колонка «С» предназначена для записи значений угловой скорости « 2».Колонка «D» предназначена для записи значений угловой скорости « 3». Рисунок 2. Фрагмент электронной таблицы «Excel» при построении семейства ЭМХ при изменении Ф В ячейке «F1» записано обозначение напряжения «U». В ячейке «G1» записано обозначение сопротивления «Rя». В ячейке «H1» записано обозначение постоянной двигателя «C1». В ячейке «I1» записано обозначение постоянной двигателя «C2». В ячейке «J1» записано обозначение постоянной двигателя «С3». В ячейке «К1» записано обозначение приращения тока на интервале  (дискреты тока) «delta I».В ячейке «F2» записано значение напряжения «220». В ячейке «G2» записано значение сопротивления «0.1». В ячейке «H1» записано обозначение постоянной двигателя «2». В ячейке «I1» записано обозначение постоянной двигателя «1.5». В ячейке «J1» записано обозначение постоянной двигателя «1.0». В ячейке «К1» записано обозначение приращения тока на интервале (дискреты тока) «40».Порядок вычисления значений тока и угловой скорости в столбцах А и В и методика построения графической зависимости = f(Iя) (рис. 3) аналогичны ранее рассмотренному примеру по пункту 1. Рисунок 3. Семейство ЭМХ, расчет которых при изменении Ф выполнен с помощью стандартного программного пакета «Excel» 2. Рассмотрим построение семейства естественной и искусственных (реостатных) электромеханических характеристик (ЭМХ) электропривода (ЭП) с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ с НВ) при изменении величины сопротивления цепи якоря Rя сумм. Построение ЭМХ осуществим в соответствии с уравнением ,где – угловая скорость электрического двигателя (ЭД), рад/с;U – напряжение, подаваемое к цепи якоря ЭД, В; Iя – ток якоря ЭД, А; Rя – сопротивление обмотки якоря ЭД, Ом; Rдоб – добавочное сопротивление в цепи якоря ЭД, Ом; Rя сумм = = (Rя + Rдоб)) – суммарное сопротивление цепи якоря ЭД Ом;К – коэффициент, зависящий от геометрических и обмоточных данных ЭД; Ф – магнитный поток возбуждения ЭД, Вб. КФ имеет размерность В = Вб. Если магнитный поток является номинальным Фн, то КФн называется постоянной двигателя С. Пусть величина «КФ» равна 2 В .Допустим, что электропривод характеризуется следующими параметрами: U = 220 B; Rя = 0.1 Ом; R ДОБ1=0.05 Ом; R ДОБ2=0.1 Ом; R ДОБ3=0.15 Ом; С1 = 2 В .Для построения естественной ЭМХ в столбце «А» электронной таблице расположим значения тока Iя от – 100 А до 480 А с дискретностью 10 А. При построении естественной ЭМХ в «Excel» для этой характеристики отводится две колонка электронной таблицы «Excel» (одна для тока, а другая для угловой скорости). На рис. 4 приведен пример такой ЭМХ.  Рисунок 4. Естественная ЭМХ ДПТ с НВ, расчет которой выполнен с помощью стандартного программного пакета «Excel» При построении семейства ЭМХ необходимо пять колонок. Колонка «В» предназначена для записи значений угловой скорости « 1». Колонка «С» предназначена для записи значений угловой скорости « 2». Колонка «D» предназначена для записи значений угловой скорости « 3». Колонка «Е» предназначена для записи значений угловой скорости « 4». Рисунок 5. Фрагмент электронной таблицы «Excel» при построении семейства ЭМХ при изменении Rя сумм При построении семейства из 4 характеристик (первая ЭМХ – это естественная ЭМХ; три другие – это реостатные ЭМХ) необходимо кроме колонок «А» (столбец для тока «I») и «В» (столбец для угловой скорости « 1» - естественная ЭМХ) также использовать столбцы «C» (столбец для угловой скорости « 2» - первая реостатная ЭМХ), «D» (столбец для угловой скорости « 3» - вторая реостатная ЭМХ) и «E» (столбец для угловой скорости « 4» - третья реостатная ЭМХ).Результаты расчета семейства ЭМХ при изменении Rя сумм представлены на рис. 6 для Rя = 0.1 Ом; Rдоб1= 0.1 Ом, Rдоб2= 0.3 Ом, Rдоб3= 0.5 Ом.  Рисунок 6. Семейство ЭМХ ДПТ с НВ, расчет которых при изменении Rя выполнен с помощью стандартного программного пакета «Excel» 3 Рассмотрим построение семейства естественной и искусственных электромеханических характеристик (ЭМХ) электропривода (ЭП) с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ с НВ) при изменении величины напряжения, приложенного к цепи якоря двигателя. Построение семейства ЭМХ осуществим в соответствии с уравнением ,где – угловая скорость электрического двигателя (ЭД), рад/с;U – напряжение, подаваемое к цепи якоря ЭД, В; Iя – ток якоря ЭД, А; Rя – сопротивление обмотки якоря ЭД, Ом; Rдоб – добавочное сопротивление в цепи якоря ЭД, Ом; Rя сумм = = (Rя + Rдоб)) – суммарное сопротивление цепи якоря ЭД Ом;К – коэффициент, зависящий от геометрических и обмоточных данных ЭД; Ф – магнитный поток возбуждения ЭД, Вб. КФ имеет размерность В = Вб. Если магнитный поток является номинальным Фн, то КФн называется постоянной двигателя С. Пусть величина «КФ» равна 2 В .Допустим, что электропривод характеризуется следующими параметрами: U1 = 220 B; U2 = 150 B; U3 = 100 B; U4 = 50 B; U5 = 0 B; Rя = 0.1 Ом; С1 = 2 В .Для построения естественной ЭМХ в столбце «А» электронной таблице расположим значения тока Iя от – 100 А до 480 А с дискретностью 10 А.  |