Моделирование неисправности обмотки якоря электродвигателя

В данном примере моделируется работа двигателя постоянного тока с неисправностью обмотки якоря.

Схема модели:

Неисправность обмотки якоря двигателя постоянного тока имитируется с помощью блока Engee Function, в котором, в разделе Step method code, встроена функция на языке программирования Julia. Функция принимает два аргумента - угол поворота и долю оборота с неисправностью и возвращает сигналы 1 или 0, которые характеризуют исправное или неисправное состояние соответственно.

Сигнал из блока Engee Function поступает в блок Ключ, размыкая и замыкая цепь якоря двигателя.

Определение функции для загрузки и запуска модели:

function start_model_engee()
    try
        engee.close("simple_motor_armature_winding_fault", force=true) # закрытие модели 
        catch err # в случае, если нет модели, которую нужно закрыть и engee.close() не выполняется, то будет выполнена её загрузка после catch
            m = engee.load("$(@__DIR__)/simple_motor_armature_winding_fault.engee") # загрузка модели
        end;

    try
        engee.run(m) # запуск модели
        catch err # в случае, если модель не загружена и engee.run() не выполняется, то будут выполнены две нижние строки после catch
            m = engee.load("$(@__DIR__)/simple_motor_armature_winding_fault.engee") # загрузка модели
            engee.run(m) # запуск модели
        end
end

start_model_engee (generic function with 1 method)

Запуск симуляции

Симуляция без неисправности:

start_model_engee();

Выделение из переменной simout сигналов частоты вращения, силы тока и напряжения:

result = simout;
res1 = collect(result)

5-element Vector{WorkspaceArray}:
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Ток, А")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Скорость вращения, об/мин")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Напряжение, В")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Блок имитирующий 
неисправность обмотки якоря.1")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Ideal Rotational Motion Sensor.2")

Внесение неисправности в обмотку якоря:

engee.set_param!("simple_motor_armature_winding_fault/Доля оборота
 характеризующая
 неисправность", "Value" => 0.0833)

Запуск симуляции с неисправностью обмотки якоря:

engee.run("simple_motor_armature_winding_fault");

Выделение из переменной simout сигналов частоты вращения, силы тока и напряжения:

result = simout;
res2 = collect(result)

5-element Vector{WorkspaceArray}:
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Ток, А")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Скорость вращения, об/мин")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Напряжение, В")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Блок имитирующий 
неисправность обмотки якоря.1")
 WorkspaceArray{Float64}("simple_motor_armature_winding_fault/Ideal Rotational Motion Sensor.2")

Запись сигналов в переменные:

w_1 = collect(res1[2])
w_2 = collect(res2[2]);

Визуализация результатов моделирования

График частоты вращения двигателя без неисправности и с неисправностью обмотки якоря:

using Plots
Plots.plot(w_1[:,1], w_1[:,2], label="Скорость вращения исправного ДПТ, об/мин", linewidth=3)
Plots.plot!(w_2[:,1], w_2[:,2], label="Скорость вращения неисправного ДПТ, об/мин", linewidth=2)

Видно, что установившаяся частота вращения стала ниже с введением неисправности.

Plots.plot(w_1[:,1], w_1[:,2], label="Скорость вращения исправного ДПТ, об/мин", linewidth=3)
Plots.plot!(w_2[:,1], w_2[:,2], label="Скорость вращения неисправного ДПТ, об/мин", linewidth=2, xlim=(6.15, 6.50), ylim=(3400, 3700))

Приблизив график можно увидеть нестабильную частоту вращения двигателя с неисправностью обмотки якоря.

Выводы:

Анализ результатов симуляции показывает, что двигатель постоянного тока достигает стабильной скорости вращения, близкой к номинальному значению (при номинальной нагрузке), в течение нескольких секунд после запуска; при активации неисправности в установившемся режиме скорость снижается до нового стабильного значения, меньше исходного.

Моделирование неисправности обмотки якоря электродвигателя