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.

Основные термины (генерируются автоматически): асинхронного двигателя, модель асинхронного двигателя, Математическая модель асинхронного, произвольной системе координат, Молодой ученый, Емельянов А.А, Чернов М.В, Фуртиков К.А, Авдеев А.С, Королёв О.А, Киряков Г.А, Габзалилов Э.Ф, Реутов А.Я, Бесклеткин В.В, системе script-simulink, неподвижной системе координат, Козлов А.М, Моделирование асинхронного двигателя, параметров асинхронного двигателя, уравнения асинхронного двигателя.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle