Моделирующее устройство для определения статических и динамических характеристик асинхронных машин

 

нц 56024I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕйЬСТВУ

Союз Советских

Социалистимеских

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.08.75 (21) 2160743, 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликована 30.05.77, Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описаи»я 23.07.77 (51) М. Кл G 066 7,, 62 тесударстаенный намите»

Савета Мнннстров СССР пе делам изобретений н Открытии (53) УДК 6S1.335(ÎSS.S) (72) Авторы изобретения

Э. С. Фрнджт»б;»шян»» (71) Заявитель (54) МОДЕЛИРУ1ОЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ АРАКТЕРИСТИК

АСИНХРОННЫХ МАШИН

Изобретение относится к электрической вычислительной аппаратуре.

Известны ыоделирующие устройства, содержащие аналоговые вычислительные блоки для воспроизведения механических и пусковых характеристик по упрощенным уравнениям, описывающим эти характеристики (1), либо для исследования переходных процессов по полным дифференциальным уравнениям электрического равновесия, но при пренебрежении нелинейными свойствами магнитной цепи асинхронной машины (2).

Эти моделирующие устройства имеют такие недостатки, как пренебрежение нелинейными эффектами, недопустимыми для высокоиспользованных асинхронных машин, а также ограниченные возможности исследования характеристик в связи с тем, что модели допускают вариацию параметров только электрических контуров асинхронной машины.

Известно также наиболее близкое по техническому решению к нзобретеншо устройство для определения статических и динамических характеристик асинхронных машин, содержащее вычислительный блок, входы и выходы которого подключены к соответствующим выходам и входам блока периодизации (3).

Недостатками известного устройства являются сравнительно низкая точность моделированпя н узкие функциональные возможности.

Цель изобретения — повышение точности моделирования и расширение области приме5 нсння устройства.

Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок моделирования электрических контуров ротора, блок моделирования магнитного поля машины и две груп10 пы задающих и измерительных трансформаторов, которые включены в цепи между соответствующими входамп и выходами вычислительного блока н выходами п входамн блока моделирования магнитной цепи машины, 15 другие входы п выходы которого подсоед»»нены соответственно к выходу н входу блока моделирования электрических контуров ротораа.

На фнг. 1 приведена блок-схема устройства;

20 на фиг. 2 — модель магнитной цепи машины и электрических контуров; на фпг. 3 — .паз ротора и модель, воспроизводящая процессы в пазовой области ротора; на фнг. 4, а, б— схема замешен гя контура короткозамкнутой

25 клетки ротора и ее модель.

Моделирующее устройство имеет электрический блок 1 моделпровання магнптнон цепи машины (фпг. 1), одни и" входов н выходов которого соеднпепы с блоком 2 моделироваЗ0 ння электрических контуров ротора, а другие

560241

15 0

ЗО

65 через две группы трансформаторов 3 и 4, моделирующих функции задания и измерения потокосцеплений электрических контуров статора в продольной (3) и поперечной (4) осях машины, подключены к аналоговому вычислительному блоку 5, решающему систему дифференциальных уравнений асинхронной машины в осях d u q. Аналоговый вычислительный блок 5 соединен также своими входами и выходами с блоком б,периодизации, воспроизводящим движение ротора относительно магнитного поля машины в функции скольжения.

Модель (блок 1) выполнена из сетки активных линейных резисторов 7 — 12 (фиг. 2), воспроизводящих магнитные проводимости пазов статора, ротора и воздушного зазора, и нелинейных резисторов 13, 14 «и 15, воспроизводящих соответcтвеннo магнитные проводимости участка спинки статора ыа интервале зубцового деления, зубцы статора и зубцы ротора.

В модели (блоке 2) активные сопротивления стержня и участков короткозамыкающего кольца ориги нала воспроизводятся соответственно конденсаторами 16 — 20 (ф|иг. 2), линейный,резистор 21 моделирует рассеяние участков,короткозамыкающего,кольца. Таким образом, конденсаторы 16 — 20 вместе с активными резисторами 8 — 11 и 21 (фиг. 2) воспроизводят электромагнитные процессы в пазовой области ротора (фиг, 3) и короткозамыкающего кольца. Вследствие того, что индуктивные сопротивления стержня меняются по высоте паза (на дне индуктивное сопротивление наибольшее, в верхней части паза— наименьшее), для воспроизведения вытеснения тока пазовая область разбивается по высоте паза на ряд элементарных участков с таким расчетом, чтобы с достаточной точностью индуктивное сопротивление в пределах одного элементарного участка можно было бы принять постоянным. На фиг. 3 для бутылочного паза таких участков четыре. Магнитные проводимости выделенных участков паза воспроизводятся на модели соединенными последовательно активными резисторами 8 — 11, а активные сопротивления участков .стержня— емкостными 16 — 19, одни из выводов которых соединены с общей клеммой, а каждый из других — с узлом, между резисторам и, MQделирующими магнитные проводимости соответствующего и предыдущего участков, В номинальном режиме работы асинхронного двигателя активное сопротивление стержня больше, чем индуктивное сопротивление, вследствие чего ток леримущественно протекает в нижней утолщенной части .стержня. Поэтому в случае моделирования номинального режима представляется возможным исключение из рассмотрения конденсаторов 16, 17, 18. Тогда контур беличьей клетки, включающий два соседних стержня и участки короткозамыкающих колец между ними, схема замещения которого представлена на фиг. 4, можно моделировать цепью, .включающей акти Иные резисторы и конденсаторы согласно фиг. 4, б.

В соответствии с законом Кирхгофа для схемы,на фиг. 4, а можем написать (ст + ст) е = — — „=1.„, + (1;

+ r„(i„, +i„.,) +2; r,+2L, „ ;. (1) где е — ЭДС, наводимая в контуре потоком Ф в зазоре, сцепленным с рассматриваемым контуром;

L,, r„.— соответственно индуктивность и активное сопротивление участка короткозамыкающих колец;

L„„r„— соответствено индуктивность рассеяния и активное сопротивление стержня.

Если проинтегрировать уравнение (1), то получим

Ф = Lc, (icT)+ -.,) + «„ I (сст. + icx,) dh +

+ 2r, 5 iPt + 2L„i,, (2) Аналогичное уравнение может быть написано для схемы:на фиг. 4, б.

Е = Я„(Ic, + Ic,) + I (1„, + 7„,) dt+ бст .1

+ I dk + IЯ„ (3)

С,,) где Š— напряжение модели, соответствующее потоку Ф .в зазоре, сцепленному с контуром;

R«, R — активные сопротивления, воспроизводящие соответственно индуктивность стержня Ест и суммарную индукти1вность участков колец 2 L;

CÄ, C„— емкости, воспроизводящие соответственно электрические проводимости,стер1 1 жня и обоих участков колец ст 2«„

7ст! 7ст2 7к — ТОИИ МодЕЛИ СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ТОКаМ СТЕРЖНЕЙ «ст| ic» И уЧаСТКОВ КОлец i„.

Следовательно, процессы в схемах на фиг.

4, а и б подобны.

Аналогично может быть показано также подобие процессов и модели с учетом конденсаторов 16, 17, 18 и оригинала в любом другом режиме. Однако при этом iHBT необходимости в выводе уравнений, описывающих эти процессы, вследствие структурного подоб ия модели и ориги нала.

Так как рото рная часть сеточной модели (фиг. 2) неподвижна Относительно статорной части, моделирование электромагнитных процессов в цепях ротора и статора представляется возможным в системе координат d и q, жестко связанной с ротором. Пр и этом на аналого-сеточной модели .может быть исследовано поле, образованное намагничиваюицей силой обмотки ротора и основной гармоникой намагничивающей силы обмотки статора.

560241

Таким образом, моделирующее устройство для определения статических и динамических характеристик асинхронных машин отражает реальную внутреннюю конфигурацию электро- и мапнитопроводящих частей, с учетом нелинейных свойств магнитной цепи и вытеснения тока .в обмотке ротора.

Формула изобретения

Моделирующее устройство для определения статических и динамических характеристик асинхронных машин, содержащее вычислительный блок, входы и выходы которого подключены к соответствуницим выходам и входам блока периодизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования и расширения области применения устройства, оно содержит блок моделирования электрических контуров ротора, блок моделированпя магнитного поля машины и две группы задающих и измерительных трансформаторов, которые включены в цепи между соответствующими входамп и выходами вычисли5 тельного блока и выходамп и входами блока моделирования магнитной цепи машины, другие входы и выходы которого подсоединены соответственно к выходу и входу блока моделирования электрических контуров ротора.

10 Источники информации, принятые Bo BHHмание прп экспертизе

1. Дунаевский С. Я., Крылов О. A., Мазня

Г . В. Моделпрова нпе элементов электромеханических систем. М., Энергия, 1966, с. 34, 15 2. Копылов И. П.. Мамедов Ф. А., Беспалов Б. Я. Математическое моделирование асинхронных машин. М., Энергия, 1969, с. 148.

3. Лвторское свидетельство СССР № 347767, кл. G 06G 7/69, 24.08.72.

560241 фиг. 4

Составитель А. Маслов

Техред E. Хмелева

Редактор И. Грузова

Корректор Л Денискина

Заказ 1619/4 Изд. ¹ 535 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2