Sadržaj:

1. Uvod.......................................................................................................................................1

2. Matlab/Simulink...................................................................................................................2

3. Matematički model DC motora...........................................................................................3

4. Rezultati simulacije DC motora..........................................................................................4

5. Zaključak...............................................................................................................................5

6. Literatura...............................................................................................................................6

1. Uvod

Električni strojevi su uređaji koji mehaničku energiju pretvaraju u električnu i obratno.

Strojevi koji mehaničku energiju pretvaraju u električnu energiju nazivaju se električni

generatori, dok su strojevi koji električnu energiju pretvaraju u mehaničku električni

motori. Prvi električni motor bio je istosmjerni, izrađen je 1833. godine. Brzina vrtnje

istosmjernog motora regulira se regulacijom napona i regulacijom polja. Upravljanje

brzinom vrtnje istosmjernog motora jednostavno je i zadovoljava zahtjeve mnogih

različitih primjena i sustava. Glavni nedostaci istosmjernih motora su visoka cijena,

postojanje kolektora koji ograničavaju upotrebu, postojanje četkica i na kraju potreba za

istosmjernim izvorom energije.

Godine 1889. projektiran je prvi izmjenični motor koji je bio jednostavniji i robusniji od

istosmjernog motora. On pretvara električnu energiju u mehaničku pomoću

elektromagnetske indukcije. Asinkroni motor je jednostavne konstrukcije i jednostavan je

za održavanje. Brzina vrtnje asinkronog motora se može regulirati promjenom frekvencije,

promjenom broja pari polova i promjenom klizanja.

Valja istaći da se samo promjenom frekvencije napajanja ne postižu zadovoljavajući

rezultati, stoga se upravljanje brzinom motora postiže istovremenom promjenom napona i

frekvencije. Uređaji koji omogućavaju da se mijenjaju i napon i frekvencija nazivaju se

frekvencijski regulatori. Razvojem energetske elektronike a posebno elektronskih

komponenti kao što su tiristori i snažni tranzistori, te značajno smanjenje cijena ovih

elemenata i neprestana težnja za smanjenjem potrošnje električne energije, omogućili su

značajniju proizvodnju i upotrebu relativno jeftinih frekvencijskih regulatora. Dok su

principi rada ostajali isti, mnogo toga se promijenilo od pojave prvog frekventnog

pretvarača, koji je sadržavao u sebi tiristore, do pojave današnjeg mikroprocesorski

upravljanog pretvarača.

1

2. Matlab/Simulink

Program MATLAB služi za rješavanje različitih matematičkih problema, te čitav niz

izračunavanja i simulacija vezanih uz obradu signala, upravljanje, regulaciju i

identifikaciju sustava. Prva verzija MATLAB-a, jednostavni matrični laboratorij (Matrix

Laboratory), napisana je krajem 1970. godine na sveučilištima University of New Mexico i

Stanford University s ciljem primjene u matričnoj teoriji, linearnoj algebri i numeričkoj

analizi. Korišten je Fortran i dijelovi biblioteka LINPACK i EISPACK. Početkom 80-tih se

prelazi na C programski jezik uz dodavanje novih mogućnosti, i to prvenstveno u

područjima obradbe signala i automatskog upravljanja. Od 1984. MATLAB je dostupan

kao komercijalni proizvod tvrtke MathWorks.

Danas svojstva MATLAB-a daleko prelaze originalni “matrični laboratorij”. Radi se o

interaktivnom sustavu i programskom jeziku za opća tehnička i znanstvena izračunavanja.

Osim osnovnog sustava postoje i brojni programski paketi koji ga proširuju te pokrivaju

gotovo sva područja inženjerske djelatnosti: obradu signala i slike, 2D i 3D grafičke

prikaze, automatsko upravljanje, identifikaciju sustava, statističke obrade, analizu u

vremenskoj i frekvencijskoj domeni, simboličku matematiku i brojne druge. MATLAB je

također zamišljen kao sustav u kojem korisnik na jednostavan način može graditi svoje

vlastite alate i biblioteke te modificirati postojeće. U tu svrhu se koristi jednostavni

programski jezik. Također je moguće koristiti C, Fortran, Adu ili Javu.

Jedan od važnijih paketa je SIMULINK, vizualni alat koji omogućuje simulaciju

kontinuiranih i diskretnih sustava pomoću funkcijskih blok dijagrama te time ne zahtijeva

od korisnika detaljno poznavanje sintakse nekog programskog jezika.

Simulink je dio MATLAB-a namijenjen simuliranju dinamičkih sustava. Za sam unos i

opis sustava koji se simulira koristi se jednostavno grafičko sučelje u kojem

sastavljamo/crtamo model kombinirajući gotove komponente. Takvim pristupom je

simulacija sustava značajno olakšana jer se od korisnika ne zahtijeva unos diferencijalnih

ili diferencijskih jednadžbi koje opisuju sustav uz poznavanje MATLAB programskog

jezika već je dovoljno znati blok-shemu sustava. Simulink se pokreće unutar MATLAB-a

zadavanjem naredbe simulink ili odabirom ikone iz alatne trake.

2

3. Matematički model DC motora

Način na koji se regulira brzina vrtnje motora ovisi o vrsti motora. Asinkroni motor s

opterećenjem neznatno mijenja brzinu vrtnje. Kod mnogih elektromotornih pogona

potrebno je podešavanje brzine vrtnje u širokim granicama neovisno o opterećenju motora,

tj. potrebna je mogućnost da se broj okretaja mijenja bez promjene opterećenja. Da bi se

mogla podešavati brzina asinkronog motora, potrebni su dodatni uređaji za promjenu nekih

veličina koje utječu na rotaciju. Iz relacije 2.12. vidi se da se brzina vrtnje asinkronih

motora može mijenjati ako se promjeni frekvencija napona na koji je motor priključen, broj

pari polova motora i klizanja s. Osim toga, brzina se može mijenjati promjenom amplitude

priključenog napona i kaskadnim spajanjem asinkronih motora.

Iz karakteristika istosmjernih motora vidi se da se brzina vrtnje mijenja s promjenom

opterećenja. Ta promjena posebno je izražena kod serijskog motora. Regulacija brzine

vrtnje mora omogućiti da se pri stalnom opterećenju motora postižu razne brzine vrtnje ili

da se pri raznim opterećenjima brzina vrtnje ne mijenja. Regulacija brzine vrtnje

istosmjernih motora postiže se promjenom napona i promjenom magnetskog toka.

Kod sinkronih motora promjena brzine vrtnje postiže se promjenom broja pari polova i

promjenom frekvencije mreže.

3

4. Rezultati simulacije DC motora

Na slici je prikazan model istosmjernog motora u Simulink-u, izveden pomoću relacija

prikazanih u prethodnom poglavlju.

Slika 1. Model DC motora u Simulinku

U radu su simulirani uvijeti rada sa i bez momenta opterećenja na motoru. Slika 2. i slika 3.

prikazuju promjenu brzine brtnje i struju atmature neopterećenog motora.

4

5. Zaključak

Tema ovog rada je regulacija brzine vrtnje motora. Regulacija brzine vrtnje ovisi o vrsti

motora. Regulirajući brzinu vrtnje električnog motora nastoji se upravljati tokom energije

između mreže, odnosno izvora električne energije, i samog tehnološkog procesa.

Cilj je bio prikazati načine regulacije brzine elektromotornih pogona zbog:

- mogućnosti uštede električne energije,

- zbog zahtjeva tehnološkog procesa (npr. automatizacije …),

- zbog zaštite električne mreže, motora i radnih mehanizama.

Klasične metode upravljanja brzinom pružale su regulaciju brzine u fiksnim koracima ili su

promjene brzine bile male i nestabilne. Suvremenijim rješenjima regulacije brzine, U/f

regulacijom s frekventnim regulatorima moguće je dobiti konstantnu finu promjenu brzine

vrtnje motora. Elektronički sklopovi regulatora omogućavaju da polazna stuja motora

bude manja u odnosu na upravljanje s nekom od klasičnih metoda. Upravljanje je

ekonomično, štedi energiju i moguće je da motor radi dugo bez prestanka, sa smanjenom

brzinom, jer je odnos U/f uvijek konstantan, tako da tok magnetnog polja nije narušen i

nema opasnosti da motor ode u zasićenje. Osnovni nedostaci U/f upravljanja su

nemogućnost direktnog upravljanja momentom, te slabije dinamičke osobine u odnosu na

motore istosmjerne struje.

5

6. Literatura

6