أولا: نمذجة المحرك المستمر في البيئة العادية
الدارة العملية على ماتلاب:
التجربة 1:
| Final value | Initial value | Step time | Final value | Initial value | Step time | |
| 6 | 0 | 3 | 150 | 0 | 1 | 1 |
نلاحظ المخططات التالية لكل من إشاراة الموضع والسرعة والتيار والموضع بمجال (2*pi) على الترتيب:
الشرح:
- في البداية تكون قيمة الجهد المطبق على المحرك تساوي الصفر، عند الثانية 1 نقوم بتطبيق جهد قيمته 150 فولت فنلاحظ من مخطط الموضع دوران المحرك بالجهة الموجبة ومن مخطط السرعة تزداد سرعة المحرك حتى تصل إلى القيمة 160 راديان/ثانية تقريبا، وتترافق هذه القفزة في السرعة بقفزة مماثلة للتيار (التيار يساوي مشتق السرعة الزاوية؟) وتصل قيمة التيار المسحوب إلى أكثر من 10 أمبير.
- بعد وصول المحرك إلى سرعته الاسمية نلاحظ هبوط التيار المسحوب إلى قيمة ضئيلة تسمح للمحرك بالمحافظة على سرعة ثابتة.
- عند تطبيق قيمة الحمل الخارجي ، نلاحظ هبوط قيمة السرعة الزاوية للمحرك وبالتالي هبوط قيمة الميل في مخطط الموضع، كما أن المحرك يستجر قيمة أكبر من التيار للحفاظ على قيمة ثابتة للعزم.
- نضيف على خرج الموضع مربعي function يقومان بتعديل مجال الإشارة من اللانهاية إلى (2*pi)، يحتوي المربع الأول على تابع rem(u[1],2*pi)، أما المربع الآخر فيحتوي على شروط الرسم ((u[1])>=0)*u[1])+((u[1]<0)*(u[1]+2*pi)) فنحصل على مخطط الموضِع كما في الشكل الرابع، حيث نلاحظ بدء دوران المحرك في الثانية 1، وعند الثانية 3 تتباطأ هذه السرعة وتنخفض قيمة الميل.
التجربة 2:
| Final value | Initial value | Step time | Final value | Initial value | Step time | |
| 6 | 0 | 3 | -150 | 150 | 5 | 2 |
نلاحظ المخططات التالية لكل من إشاراة الموضع والسرعة والتيار والموضع بمجال (2*pi) على الترتيب:
الشرح:
- نطبق جهد +150 فولت على المحرك في بداية التجربة فتحدث حالة الإقلاع (قفزة في التيار حتى الوصول إلى السرعة الاسمية، بعدها تثبت السرعة يهبط التيار إلى قيمة ضئيلة تحافظ على سرعة الدوران للمحرك، ويبدأ خط الموضع بالارتفاع ليدل على دوران المحرك في الجهة الموجبة.)
- عند الثانية 3 نقوم بتطبيق حمل خارجي قيمته 6 نيوتن، فنلاحظ انخفاض السرعة كما في الحالة الأولى إلى 80 راديان/ثانية تقريبا وبالتالي تنقص قيمة الميل في مخطط الموضع، ويستجر المحرك قيمة أكبر للتيار للحفاظ على ثبات السرعة.
- عند الثانية 5 نغير قيمة الجهد المطبق إلى -150 فولت، فنلاحظ حدوث حالة معاكسة في التيار، أي كأنها حالة إقلاع لكن بالاتجاه السالب، فنلاحظ شوكة في التيار للجهة السالبة حتى يصل المحرك إلى سرعته الاسمية -240 راديان/ثانية تقريبا، عندها نلاحظ عودة التيار إلى قيمته الأصلية مع اختلاف بسيط نحو الجهة السالبة وذلك للمحافظة على عزم ثابت للمحرك لكن بالاتجاه السالب. أما تابع الموضع فيتجه نحو الأسفل ليدل على استمرار دوران المحرك بالجهة السالبة.
- في مخطط الموضع (الشكل الرابع) نلاحظ دوران المحرك منذ البداية وتبقى سرعته ثابتة حتى الثانية 3 عندها تتباطأ السرعة وعند الثانية 5 نلاحظ تغيير وجود تقويس يدل على تغيير المحرك لجهة دورانه ويصبح الميل سالب مما يدل على دوران المحرك بالجهة السالبة وبسرعة أكبر لأن القيمة المطلقة للميل أكبر كما نلاحظ في الشكل.
التجربة 3:
| Final value | Initial value | Step time | Final value | Initial value | Step time | |
| 6 | 0 | 3 | 50 | 150 | 4 | 3 |
نلاحظ المخططات التالية لكل من إشاراة الموضع والسرعة والتيار والموضع بمجال (2*pi) على الترتيب:
الشرح:
- في هذه التجربة تتكرر حالة الإقلاع كما في التجربة2، وتبقى سرعة المحرك ثابتة حتى الثانية 3.
- عند الثانية 3 يتم تطبيق الحمولة على المحرك وتتكرر حالة التجربة1 حتى الثانية 4.
- عند الثانية 4 نغير تغذية المحرك إلى +50 فولت فتنخفض قيمة التيار المسحوب حتى الوصول إلى سرعة زاوية ثابتة، عندها تنتهي شوكة التيار تعود قيمته أقل بقليل مما كانت عليه وذلك لأن المحرك يدور بالجهة السالبة وبسرعة زاوية سالبة.
- من الشكل 4، نلاحظ دوران المحرك بالجهة الموجبة، وعند الثانية 3 يتناقص الميل مما يدل على تناقص السرعة، عند الثانية 4 يدل التقوس على تغيير جهة الدوران ويصبح الميل سالبا مما يدل على أن الدوران يتم بالجهة السالبة وبميل أقل من سابقه، أي سرعة زاوية أقل.
التجربة 4:
| Final value | Initial value | Step time | Final value | Initial value | Step time | |
| 6 | 0 | 3 | 20 | 0 | 1 | 4 |
نلاحظ المخططات التالية لكل من إشاراة الموضع والسرعة والتيار والموضع بمجال (2*pi) على الترتيب:
الشرح:
- في البداية لا يتم تطبيق أي جهد على المحرك ويبقى في حالة ثبات، حتى الثانية 1.
- عند الثانية 1 يتم تطبيق جهد 20 فولت على المحرك فيبدأ حركته عن طريق سحب شوكة تيار تصل إلى قيمة 1.3 أمبير تقريبا ويدور بسرعة زاوية 22 راديان/ثانية تقريبا وتهبط قيمة التيار إلى قيمة ضئيلة لتبقي على دوران المحرك بالجهة الموجبة.
- نطبق الحمل 6 نيوتن على المحرك في الثانية 3، فتولد عزما معاكسا للعزم الناتج عن جهد التغذية وتتغلب عليه مجبرة المحرك على الدوران في الجهة السالبة، ويستجر المحرك تيارا يتجاوز الـ 6 أمبير للحفاظ على ثبات السرعة عند -57 راديان/ثانية تقريبا ويصبح ميل منحني الموضع سالبا ليدل على دوران المحرك في الجهة السالبة.
- من الشكل 4، نلاحظ ثبات المحرك حتى الثانية 1، بعدها يبدأ المحرك بالدوران بالجهة الموجبة وعند الثانية 3 يغير المحرك من جهة دورانه لتصبح سالبة وبقيمة أكبر للسرعة الزاوية.
التجربة1 (j=0.09 , Ra=5 ohm):
| Final value | Initial value | Step time | Final value | Initial value | Step time | |
| 6 | 0 | 3 | 150 | 0 | 1 | 1 |
نلاحظ المخططات التالية لكل من إشاراة الموضع والسرعة والتيار والموضع بمجال (2*pi) على الترتيب:
الشرح:
- نلاحظ في هذه المرة أثر زيادة العطالة على الرغم من تصغير المقاومة، حيث أنه عند تطبيق إشارة الدخل في الثانية 1 على المحرك نلاحظ بداية تدريجية في الدوران، ويستغرق المحرك فترة أطول حتى يصل إلى سرعته الاسمية، ويقابل ذلك زيادة عرض شوكة التيار وتصل قيمة التيار إلى 3 أمبير (لماذا لم تزداد، في الحالة الأولى كانت 12 أمبير وهنا بعد زيادة العطالة ونقص المقاومة يجب أن يزداد التيار؟ علاقة المقاومة بالتيار عكسية، لكن ما هي علاقة التيار بعزم العطالة؟).
- عند الثانية 3 نطبق العزم الخارجي فنلاحظ أيضا استجابة بطيئة للمحرك، لكن هذه المرة يتغلب العزم الخارجي على العزم المتولد عن جهد التغذية ويدور المحرك في الجهة السالبة. كما أنه يستجر قيمة ثابتة من التيار وذلك للحفاظ على سرعة ثابتة على خرجه. ويظهر الشكل الرابع الخاص بالموضع تغيير المحرك لجهة دورانه بعد فترة أطول من الحالة الأولى، وذلك بسبب زيادة عطالة المحرك.
رامي قباني 