Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr на выходе интегрирующих звеньев в Simulink с базовым вариантом | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Орлов Е. С., Романов А. А., Строкова Т. А., Пестеров Д. И., Иванин А. Ю., Габзалилов Э. Ф. Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr на выходе интегрирующих звеньев в Simulink с базовым вариантом // Молодой ученый. — 2017. — №13. — С. 118-131. — URL https://moluch.ru/archive/147/41342/ (дата обращения: 15.08.2018).



Габзалилов Эльвир Фиргатович, студент.

Уральский государственный горный университет (г. Екатеринбург)

Данная работа является продолжением статьи [1]. Проекции векторов и выведены на основе интегрирующих звеньев с моделированием в Simulink.

В работе [1] было получено уравнение (12) для расчета потокосцепления ψrx в Script-Simulink:

Выразим ψrx по оси (+1):

Структурная схема для определения ψrx представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема для определения потокосцепления ψrx в Script-Simulink

Преобразуем структурную схему на рис. 1 в оболочку, позволяющую производить расчет коэффициентов в отдельном блоке Subsystem. Для этого вместо операторов с коэффициентами, рассчитываемыми в Script, установим блоки перемножения, к которым подведены сигналы с результатами расчетов в Simulink, как показано на рис. 2.

Рис. 2. Структурная схема для определения потокосцепления ψrx в Simulink

Для определения тока isx приведем уравнение (13) из работы [1]:

Перенесем в левую часть:

Обозначим и разделим обе части уравнения на kr:

Определим ток isx по оси (+1):

Структурная схема для определения тока isx приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структурная схема для определения тока isx в Script-Simulink

Расчет коэффициентов будем производить в отдельном блоке Subsystem, поэтому вносим в структурную схему на рис. 3 блоки перемножения (рис. 4).

Рис. 4. Структурная схема для определения тока isx в Simulink

Аналогично, определим ψry и isy по оси (+j).

Из уравнения (15), полученного в работе [1], выразим ψry:

Структурная схема для определения ψry приведена на рис. 5.

Рис. 5. Структурная схема для определения ψry в Script-Simulink

Схема для расчета ψry в Simulink приведена на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема для определения ψry в Simulink

Для определения isy приведем уравнение (16) из работы [1]:

Перенесем в левую часть:

Разделим обе части уравнения на kr:

Отсюда isy определится в следующей форме:

Структурная схема для определения isy представлена на рис. 7.

Рис. 7. Структурная схема для определения isy в Script-Simulink

Схема для расчета isy в Simulink дана на рис. 8.

Рис. 8. Структурная схема для определения isy в Simulink

На рис. 9 представлена структурная схема для реализации уравнения электромагнитного момента:

Рис. 9. Математическая модель определения электромагнитного момента m в Simulink

Из уравнения движения выразим механическую угловую скорость вращения вала двигателя (рис. 10):

Рис. 10. Математическая модель уравнения движения в Simulink

Математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с переменными is ψr на выходе интегрирующих звеньев в Simulink дана на рис. 11, …, 15.

E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta

Рис. 11. Общая схема математической модели асинхронного двигателя с переменными is ψr на выходе интегрирующих звеньев в Simulink

Рис. 12. Паспортные данные

C:\Program Files\MATLAB\R2015b\bin\myfig.meta

Рис. 13. Расчет коэффициентов базового варианта

E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta

Рис. 14. Расчет коэффициентов для варианта с переменными isψr

E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta

Рис. 15. Оболочка модели асинхронного двигателя с переменными isψr на выходе интегрирующих звеньев в Simulink

Эту же схему можно представить в более компактной форме с использованием блоков Goto и From (рис. 16) и отдельных субблоков с расчетами потокосцеплений, приведенных на рис. 17 и 18.


E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta

Рис. 16. Оболочка модели асинхронного двигателя с применением блоков Goto и From


E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta

Рис. 17. Схемы для расчета isx и isy

E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta E:\MATLAB\R2016a\bin\myfig.meta

Рис. 18. Схемы для расчета ψrx и ψry

В работах [2] и [3] дан образец расчета параметров асинхронного двигателя.

Номинальные данные:

Номинальный режим работыS1;

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

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное к 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 (k = 1,0084).

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 [3, с. 296].

- коэффициент, показывающий отношение к .

Расчет коэффициентов для математической модели с переменными is–ψr:

Результаты моделирования асинхронного двигателя представлены на рис. 19.

Рис. 19. Графики скорости и момента

Литература:

  1. Емельянов А.А., Бесклеткин В.В., Иванин А.Ю., Соснин А.С., Воротилкин Е.А., Забузов Е.И., Волков Е.Н., Вандышев Д.М., Власова А.А., Попов С.Ю. Моделирование асинхронного двигателя с переменными is – ψr на выходе апериодических звеньев в Simulink-Script с базовым вариантом // Молодой ученый. - 2017. - №12.
  2. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. – Екатеринбург: УРО РАН, 2000. - 654 с.
  3. 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): структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, номинальный режим, электромагнитный момент, номинальная частота, отдельный блок, номинальная скорость ротора, левая часть.


Похожие статьи

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

Номинальные данные: Номинальный режим работы S1; Номинальная мощность.

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

Относительное значение номинальной скорости ротора

Математическая модель асинхронного двигателя...

...структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, электромагнитный момент, номинальный режим, левая часть, номинальная частота, отдельный блок, номинальная скорость ротора.

Математическая модель асинхронного двигателя во...

электромагнитный момент, уравнение, структурная схема, номинальный режим, результат моделирования, вал двигателя, прямой пуск, номинальная частота, асинхронный двигатель.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД. Номинальный коэффициент мощности. Число пар полюсов.

Рис. 7. Полная схема математической модели асинхронного двигателя.

Математическая модель асинхронного двигателя...

структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, левая часть, математическая модель, ток, электромагнитный момент, номинальный режим, номинальная частота, отдельный блок.

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

асинхронный двигатель, статорный ток, математическая модель, номинальная частота, номинальный режим, регулятор тока, проекция, полная схема, Базисная величина системы, электромагнитный момент.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, ток, электромагнитный момент, номинальный режим, номинальная частота, левая часть, отдельный блок.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальные данные: Номинальный режим работыS1; Номинальная мощность.

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

Рис. 12. Оболочка математической модели асинхронного двигателя с переменными — в системе абсолютных единиц.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, ток, электромагнитный момент, номинальный режим, номинальная частота, левая часть, отдельный блок.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

Номинальные данные: Номинальный режим работы S1; Номинальная мощность.

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

Относительное значение номинальной скорости ротора

Математическая модель асинхронного двигателя...

...структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, электромагнитный момент, номинальный режим, левая часть, номинальная частота, отдельный блок, номинальная скорость ротора.

Математическая модель асинхронного двигателя во...

электромагнитный момент, уравнение, структурная схема, номинальный режим, результат моделирования, вал двигателя, прямой пуск, номинальная частота, асинхронный двигатель.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД. Номинальный коэффициент мощности. Число пар полюсов.

Рис. 7. Полная схема математической модели асинхронного двигателя.

Математическая модель асинхронного двигателя...

структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, левая часть, математическая модель, ток, электромагнитный момент, номинальный режим, номинальная частота, отдельный блок.

Математическое моделирование САР скорости асинхронного...

асинхронный двигатель, статорный ток, математическая модель, номинальная частота, номинальный режим, регулятор тока, проекция, полная схема, Базисная величина системы, электромагнитный момент.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, ток, электромагнитный момент, номинальный режим, номинальная частота, левая часть, отдельный блок.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальные данные: Номинальный режим работыS1; Номинальная мощность.

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

Рис. 12. Оболочка математической модели асинхронного двигателя с переменными — в системе абсолютных единиц.

Математическая модель асинхронного двигателя...

Номинальная скорость ротора. Номинальный КПД.

структурная схема, асинхронный двигатель, расчет коэффициентов, математическая модель, ток, электромагнитный момент, номинальный режим, номинальная частота, левая часть, отдельный блок.

Задать вопрос