Библиографическое описание:

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Авдеев А. С. Моделирование асинхронного двигателя с переменными на основе интегрирующих звеньев в системе Script-Simulink // Молодой ученый. — 2015. — №17. — С. 10-18.

Данная работа является модификацией работы [1], в которой модель асинхронного двигателя (АД) была представлена в виде системы, состоящей из оболочки двигателя (рис. 1) и подсистем с расчетом параметров в Simulink.

В этой работе расчет параметров производится в Script. Для лучшего понимания предварительно необходимо рассмотреть работы [2], …, [6], в которых подробно получены математические уравнения асинхронного двигателя.

В главе 6 «Примеры» [7] дан образец расчета параметров асинхронного двигателя. Для цельности изложения вначале приведем этот пример и далее представим программу расчета в Script.

Номинальные данные:

Номинальный режим работы                                                             S1;

Номинальная мощность                                                                     

Номинальное фазное напряжение                                                    

Номинальный фазный ток                                                                 

Номинальная частота                                                                         

Номинальная синхронная скорость                                                  

Номинальная скорость ротора                                                          

Номинальный КПД                                                                            

Номинальный коэффициент мощности                                           

Число пар полюсов                                                                             

 

Параметры Т-образной схемы замещения при номинальной частоте:

Активное сопротивление обмотки статора                                     

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора             


Рис. 1. Оболочка асинхронного двигателя с переменными


Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору   

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное статору                                                                                                                        

Главное индуктивное сопротивление                                           

Суммарный момент инерции двигателя и механизма                 

Базисные величины системы относительных единиц:

Напряжение                                              

Ток                                                             

Частота                                                      

Скорость ротора                                       

Сопротивление                                         

Потокосцепление                                     

Индуктивность                                         

Используя номинальные данные двигателя, определяем:

где       – коэффициент, учитывающий различие значений электромагнитного момента и момента на валу двигателя в номинальном режиме ().

В качестве базисной мощности выбираем значение электромагнитной мощности двигателя в номинальном режиме, определяемое по следующей формуле:

Относительные значения параметров схемы замещения двигателя:

Механическая постоянная времени:

Номинальное значение скольжения:

Относительное значение номинальной скорости ротора:

Нормирующий энергетический коэффициент:

При расчете режимов работы, для того чтобы     и  необходимо откорректировать

где       – корректирующий коэффициент [7, с. 296].

 - коэффициент, показывающий отношение  к .

 

 

 

 

Расчет этих коэффициентов производим в Script:

%Номинальные данные

PN=320000;

UsN=380;

IsN=324;

fN=50;

Omega0N=104.7;

OmegaN=102.83;

nN=0.944;

cos_phiN=0.92;

zp=3;

%Параметры Т-образной схемы замещения при номинальной частоте

Rs=0.0178;

Xs=0.118;

Rr=0.0194;

Xr=0.123;

Xm=4.552;

J=28;

%Базисные величины системы относительных единиц

Ub=sqrt(2)*UsN;

Ib=sqrt(2)*IsN;

OmegasN=2*pi*fN;

Omegab=OmegasN;

Omegarb=Omegab/zp;

Zb=Ub/Ib;

Psib=Ub/Omegab;

Lb=Psib/Ib;

kd=1.0084;

Mb=kd*PN/OmegaN;

Pb=Mb*Omegarb;

rs=Rs/Zb;

ls=Xs/Zb;

rr=Rr/Zb;

lr=Xr/Zb;

lm=Xm/Zb;

Tj=J*Omegarb/Mb;

betaN=(Omega0N-OmegaN)/Omega0N;

wN=(1-betaN);

SsN=3*UsN*IsN;

zetaN=SsN/Pb;

ks=lm/(lm+ls);

kr=lm/(lm+lr);

lbe=ls+lr+ls*lr*lm^(-1);

roN=0.9962;

rrk=roN*betaN;

alphar=kr*rr/lm;

le=kr*lbe;

re=rs+(kr^2)*rr;

Te=le/re;

Tr=(lm+lr)/rr;

wk=1;

Us=1;

ws=1;

t=2;

%Преобразователь координат и блок ориентации

gamma=1.4168*pi*1.47;

usa=Us*cos(ws*t);

usb=Us*cos(ws*t-2*pi/3);

usc=Us*cos(ws*t+2*pi/3);

us_alpha=(1/3)*(2*usa-usb-usc);

us_beta=1/(sqrt(3))*(usb-usc);

rox=cos(gamma);

roy=sin(gamma);

usx=rox*us_alpha+roy*us_beta;

usy=-roy*us_alpha+rox*us_beta;

%Значения параметров для Simulink

a1=Omegab/(re*Te);

a2=(kr^2)*rr*Omegab/Tr;

a3=1/(kr^2)/rr;

a4=Tr/(rr*(kr^2));

a5=zetaN*Tr;

a6=1/Tj;

 

На рис. 2 и 3 показаны связи расчетных коэффициентов в Script и внешние связи системы.

Рис. 2. Связь коэффициентов модели с коэффициентами в Script

Рис. 3. Внешние связи системы

 

Результаты исследований представлены на рис. 4, 5 и 6.

Рис. 4. Графики скорости и момента

Рис. 5. Произвольная ориентация системы координат

 

Рис. 6. Ориентация системы координат по потокосцеплению ротора

 

Литература:

 

1.         Емельянов А.А., Бесклеткин В.В., Авдеев А.С., Чернов М.В., Киряков Г.А., Габзалилов Э.Ф., Фуртиков К.А., Реутов А.Я., Королёв О.А., Азанов А.А. Математическая модель асинхронного двигателя с переменными  в произвольной системе координат в системе Script-Simulink // Молодой ученый. – 2015. - № 17.

2.         Емельянов А.А., Козлов А.М., Бесклеткин В.В., Авдеев А.С., Чернов М.В., Киряков Г.А., Габзалилов Э.Ф., Фуртиков К.А., Реутов А.Я., Королёв О.А. Математическая модель асинхронного двигателя с переменными  в произвольной системе координат // Молодой ученый. – 2015. - № 13. – С. 7-20.

3.         Емельянов А.А., Козлов А.М., Бесклеткин В.В., Авдеев А.С., Чернов М.В., Киряков Г.А., Габзалилов Э.Ф., Фуртиков К.А., Реутов А.Я., Королёв О.А. Пространственные векторы в асинхронном двигателе в относительной системе единиц // Молодой ученый. - 2015. - № 11. - С. 133-156.

4.         Емельянов А.А., Козлов А.М., Бесклеткин В.В., Авдеев А.С., Чернов М.В., Киряков Г.А., Габзалилов Э.Ф., Фуртиков К.А., Реутов А.Я., Королёв О.А. Математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в неподвижной системе координат с переменными  // Молодой ученый. — 2015. — № 13. — С. 20-31.

5.         Емельянов А.А., Бесклеткин В.В., Авдеев А.С., Чернов М.В., Киряков Г.А., Габзалилов Э.Ф., Фуртиков К.А., Реутов А.Я., Королёв О.А. Математическая модель асинхронного двигателя с переменными  в произвольной системе координат на основе интегрирующих звеньев  // Молодой ученый. — 2015. — № 15 (95). — С. 7-30.

6.         Медведев А.В., Емельянов А.А., Клишин А.В. Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной системе координат с переменными ir – ψr // Молодой ученый. — 2010. — №4. — С. 8-24.

7.         Шрейнер Р.Т. Электромеханические и тепловые режимы асинхронных двигателей в системах частотного управления: учеб. пособие / Р.Т. Шрейнер, А.В. Костылев, В.К. Кривовяз, С.И. Шилин. Под ред. проф. д.т.н. Р.Т. Шрейнера. - Екатеринбург: ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. - 361 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle