Определение параметров схемы замещения асинхронной машины поданным каталога

Номинальное скольжение

где и, - синхронная скорость (скорость вращения магнитного поля); я„ ? номинальная скорость вращения двигателя.

Критическое скольжение

м

где mmax = —- отношение максимального момента (критического) Мн

к номинальному моменту.

Конструктивный коэффициент

Первоначально конструктивный коэффициент задается в диапазоне С) = 1.02-1.05 для предварительного расчета параметров схемы замещения. После расчета индуктивностей, входящих в уравнение, необходимо сравнить полученное значение с первоначально выбранным и уточнить расчет. Обычно за две, три итерации удается достичь совпадение принятого и рассчитанного значений конструктивного коэффициента. Коэффициент вязкого трения

Механические потери

Если предположить, что полные потери состоят из постоянных и переменных потерь, и постоянные примерно равны 1/3 полных потерь, а механические потери составляют половину постоянных потерь, то механические потери ДРжх определяются из уравнения

Сумма Р„ + АРмех

Сумма РИ + АР^1ех может быть определена как

Сопротивление статора

где тк = —— - кратность пускового момента (каталожный параметр).

М„

Сопротивление ротора

где ik = — — отношение тока короткого замыкания (пускового) к номи- нальному току.

Индуктивность статора и ротора

Индуктивность рассеяния статора и ротора Взаимоиндукция

В табл. 1.2 приведены параметры асинхронных двигателей, выпуск которых освоен в последнее время Ярославским электротехническим заводом и которые являются развитием ранее существовавшей серии асинхронных машин типа 4А [2]. Номинальное напряжение машин: 220, 380, 660, 220380, 380660В. Токи указаны для линейного напряжения 380 В. Частота питающей сети 50 Гц.

Параметры асинхронных двигателей

Тип

Р,„ кВт

Масса, кг

/7Н, об/мин

7,

COS

А

I пуск

М Пуск

^тах

J, кгхм”

двигателя

%

1,<

м„

RA71A2

0,37

5

2800

71

0,81

1,5

5

2,3

2,4

0,0004

RA71B2

0,55

6

2850

74

0,84

1,8

6,5

2,3

2,4

0,0005

RA71A4

0,25

5

1325

62

0,78

1

3,2

1,7

1,7

0,0006

RA71B4

0,37

6

1375

66

0,76

1

3,7

2

2

0,0008

RA71A6

0,18

6

835

48

0,69

1

2,3

2,5

2

0,0006

RA71B6

0,25

6

860

56

0,72

1

3

2,2

2

0,0009

RA80A2

0,75

9

2820

74

0,83

2

5,3

2,5

2,7

0,0008

RA80B2

1,1

11

2800

77

0,86

2

5,2

2,6

2,8

0,0012

RA80A4

0,55

8

1400

71

0,80

1

5

2,3

2,8

0,0018

RA80B2

0,75

10

1400

74

0,80

2

5

2,5

2,8

0,0023

RA80A6

0,37

8

910

62

0,72

1

3,3

2

2,5

0,0027

RA80B6

0,55

11

915

63

0,72

1

3,3

2

2,5

0,0030

RA90S2

1,5

13

2835

79

0,87

3

6,5

2,8

3

0,0010

RA90L2

2,2

15

2820

82

0,87

4

6,5

2,9

3,4

0,0015

RA90S4

М

13,5

1420

77

0,80

3

5,5

2,3

2,6

0,0034

RA90L4

1,5

15,5

1420

78,5

0,80

4

5,5

2,3

2,8

0,0042

RA90S6

0,75

13

935

70

0,72

2

4

2,2

2,5

0,0040

RA90L6

1,1

15

925

72

0,72

3,22

4

2,2

3

0,0052

RA100L2

3,0

20

2895

83

0.86

6

7

2,4

2,6

0,0038

RA100LA4

2,2

22

1420

79

0,82

5

6

2,2

2,6

0,0048

RA100LB4

3

24

1420

81

0,81

7

6,2

2,2

2,6

0,0058

RA100L6

1,5

22

925

76

0,76

4

4,5

2

2,1

0,0063

Тип

Р,„ кВт

Масса, кг

п„, об/мин

/7.

COS

/„, А

* пуск

Мпуск

М max

J, кгхм2

двигателя

%

1„

М„

М„

RA112М2

4

41

2895

84

0,87

9

6,8

2,2

3,3

0,0082

RA112M4

4

37

1430

85,5

0,84

9

6,5

2,2

2,9

0,0103

RA112M6

2,2

36

960

78

0,74

5

5,5

1,9

2,5

0,0185

RA112М8

1,5

36

700

73

0,70

5

4,5

1,7

2,1

0,0225

RA132SA2

5,5

43

2880

89

0,89

11

6,5

2,4

3

0,0155

RA132SB2

7,5

49

2890

89

0,89

15

7

2,5

3,2

0,0185

RA132S4

5,5

42

1450

85

0,89

11

7

2,4

3

0,0229

RA132M4

7,5

52

1455

83

0,89

15

7

2,8

3,2

0,0277

RA132S6

3

41

960

79

0,79

7

5,9

2,2

2,6

0,0277

RA132MA6

4

50

960

80

0,80

9

6

2,2

2,6

0,0368

RA132MA6

5,5

56

950

82

0,82

12

6

2,2

2,5

0,0434

RA132S8

2,2

65

720

70

0,70

6

5

1,7

2,1

0,0530

RA132M8

3

73

715

70

0,70

8

6

1,8

2,4

0,0625

RA160MA2

11

112

2940

87,5

0,89

22

6,8

2

3,3

0,0438

RA160MB2

15

116

2940

90

0,86

29

7,5

2

3,2

0,0470

RA160L2

18,5

133

2940

90

0,88

35

7,5

2

3,2

0,0533

RA160MA4

11

ПО

1460

88,5

0,86

22

6,5

1,8

2,8

0,0613

RA160ML4

15

129

1460

90

0,87

29

7

1,9

2,9

0,0862

RA160M6

7,5

ПО

970

87

0,80

16

6

2

2,8

0,0916

RA160ML6

11

133

970

88,5

0,82

23

6,5

2,2

2,9

0,1232

RA160MA8

4

107

730

84

0,71

10

4,8

1,8

2,2

0,1031

RA160MB8

5,5

112

730

84

0,71

14

4,8

1,8

2,2

0,1156

RA160L8

7,5

131

730

85

0,73

18

5,5

1,8

2,4

0,1443

Тип

двигателя

Р,„ кВт

Масса, кг

л„, об/мин

7.

%

COS

/„, А

* пуск

Мпуск

М max

J, кгхм2

1„

м„

М„

RA180M2

22

147

2940

90,5

0,89

42

7,5

2,1

2,4

0,1443

RA180M4

18,5

149

1460

90,5

0,89

35

7

1,9

2,9

0,1038

RA180L4

22

157

1460

91

0,88

42

7

2,1

2,9

0,1131

RA180L6

15

155

970

89

0,82

31

7

2,3

3

0,1512

RA180L8

11

145

730

87

0,75

26

5,5

1,8

2,4

0,1897

RA200LA2

30

170

2950

92

0,89

55

7,5

2,4

3

0,1164

RA200LB2

37

230

2950

92

0,89

68

7,5

2,4

3

0,1326

RA200L4

30

200

1475

91

0,86

59

7,7

2,7

3,2

0,1326

RA200LA6

18,5

182

970

87

0,82

38

5,5

1,8

2,7

0,3100

RA200LB6

22

202

970

87

0,84

45

6

2

2,5

0,3600

RA200L8

15

202

730

88

0,80

34

5,7

2

2,5

0,3600

Расчет параметров асинхронного двигателя в Simulink (Figl_51)

Рис. 1.51. Расчет параметров асинхронного двигателя в Simulink (Figl_51)

В подсистему AKZ Parameters были введены параметры асинхронного двигателя RA90S6 по данным табл. 1.2. Момент инерции увеличен до 0,008 кгм2 с учетом подключаемого механизма к валу двигателя. На рис. 1.51 показаны результаты расчета параметров асинхронного двигателя, приведённых в математическом описании асинхронного двигателя.

Параметры двигателя, приведённые в каталоге, записываются в блоки констант подсистемы AKZ Parameters. Схема подсистемы AKZ Parameters открывается двойным щелчком по изображению подсистемы в файле Figl_51. Схема подсистемы AKZ Parameters показана на рис. 1.52.

Схема подсистемы AKZ Parameters

Рис. 1.52. Схема подсистемы AKZ Parameters

В разработанной программе процесс подбора коэффициента cl автоматизирован и начинается с значения cl = 1,2. Процесс подбора длится до тех пор, пока задаваемое значение сравняется с расчетным. В процессе подбора принимает участие интегратор (см. схему подсистемы Shema zamesheniya в файле Fig 1_51).

По умолчанию модель асинхронного двигателя из раздела библиотеки SimPowerSystems Matlab 7.10 даётся для фазного ротора (рис. 1.53, а, в).

Виртуальная модель асинхронной машины (Figl_53)

Рис. 1.53. Виртуальная модель асинхронной машины (Figl_53): а) модель в абсолютных единицах двигателя с фазным ротором;

  • б) демультиплексор для измерения переменных асинхронной машины;
  • в) модель в относительных единицах двигателя с фазным ротором; г) блок powergui для осуществления различных режимов моделирования

и выполнения операций

Окно ввода параметров двигателя в абсолютных единицах

Рис. 1.54. Окно ввода параметров двигателя в абсолютных единицах

Клеммы А, В, С служат для подключения к трёхфазному напряжению, клеммы а, Ь, с - выходы обмотки ротора. Параметры машины для модификации SI Units вводятся через диалоговое окно в абсолютных единицах, которое вызывается двойным щелчком по изображению машины (рис. 1.54). В закладке Configuration на строке Mechanical input устанавливается режим работы машины в качестве двигателя (Torque Tm) или reHcpaTopa(Speed W); на строке Rotor type предлагается два варианта: Wound - двигатель с фазным ротором и Squirrel - cage - короткозамкнутый двигатель (с беличьей клеткой). В строке Reference frame предлагается три варианта выбора системы координат: Rotor - вращающаяся с ротором с одинаковой частотой; Stationary - неподвижная, наиболее естественная для нас; Synchronous - система координат, синхронно вращающаяся с частотой сетевого напряжения. Параметры асинхронного двигателя вводятся в закладке Parameters в абсолютных или относительных единицах. Следует иметь в виду, что эти параметры в справочниках и каталогах не приводятся, а рассчитываются с помощью различных методик, например, так, как это рассмотрено в предыдущем пункте. Чаще всего применяется короткозамкнутый двигатель.

К выходу т подключается специальный демультиплексор Machines Measurement Demux (см. рис. 1.53, б), находящийся в разделе SimPowerSystems в подразделе Machine. Открывается двойным щелчком левой кнопки мыши диалоговое окно (рис. 1.55), через которое устанавливается тип машины переменного тока в строке Machine type и выбирается перечень измеряемых параметров машины.

Окно выбора типа машины и перечня выходных переменных

Рис. 1.55. Окно выбора типа машины и перечня выходных переменных

По входу Тт задаётся активный момент нагрузки в Нм. По требованию программы Simulink на рабочем иоле модели должен быть размещён блок powerqui (рис. 1.53, г), иначе процесс моделирования блокируется.

Модель реверсивного электропривода переменного тока с прямым включением двигателя в сеть (Figl_56)

Рис. 1.56. Модель реверсивного электропривода переменного тока с прямым включением двигателя в сеть (Figl_56)

Настройка блоков управления модели привода переменного тока

Рис. 1.57. Настройка блоков управления модели привода переменного тока

менения порядка чередования фаз с помощью переключателей Switch и Switch!. Время моделирования принято 0,6 с и реверс через 0,3 с. Активный момент нагрузки задан 100 Нм. Для построения динамической механической характеристики использован графопостроитель XY Graph.

Настройка задающих генераторов синусоидального сигнала, управляемых источников напряжения и переключателей показана на рис. 1.57.

Результаты моделирования процесса пуска - реверса представлены на рис. 1.58. Текущее значение токов представлено в фазах а.

Переходные процессы пуска -реверса асинхронного двигателя

Рис. 1.58. Переходные процессы пуска -реверса асинхронного двигателя

На первом временном отрезке от 0 до (),3-х с на двигатель подаётся напряжение с прямым чередованием фаз, идет разгон двигателя под нагрузкой 100 Нм «вперёд» (положительный знак частоты вращения). Пусковой ток в обмотке фазы а статора достигает амплитудного значения

  • 150.6 А. Примерно такое же значение достигает ток в обмотке ротора
  • 128.6 А, так как выводится значение тока в обмотке ротора, приведённое к обмотке статора. Электромагнитный момент двигателя носит колебательный характер, что приводит к ухудшению пусковых свойств двигателя и является недостатком асинхронного двигателя. Максимальное значение текущего значения момента составило при пуске «вперёд» 291 Нм. При увеличении частоты вращения колебания момента двигателя затухают, интенсивность роста частоты вращения возрастает. При этом ток статора уменьшается при неизменной частоте 50 Гц, в тоже время ток в обмотке ротора тоже уменьшается, но с уменьшением частоты тока ротора. Это объясняется выбором неподвижной системы координат. В установившемся режиме (текущее время чуть менее 0,3-х секунд) частота

..... 1500* 2тг . __ .. .

вращения достигает значения 140,1 1/с (при a> =-= 157 1/с),

60

момент двигателя 100,1 Нм (при нагрузке 100 Нм), амплитудное значение тока статора 40,88 А, амплитудное значение тока ротора 39,47 А.

В момент времени 0,3 с производится реверс двигателя путём изменения порядка чередования фаз. Эту задачу выполняют переключатели Switch. Идет переходный процесс реверса: ток в обмотке ротора достигает около 130 А амплитудного значения (рис. 1.58), частота тока в обмотке ротора чуть менее 100 Гц. Идет противоточное торможение (двигатель включен «назад», а ещё вращается «вперёд»). Момент двигателя по- прежнему имеет колебательный характер, максимальное значение составляет - минус 285,4 Нм. По мере уменьшения частоты вращения колебательность момента затухает, частота вращения достигает нулевого значения и начинает расти в отрицательной области, которую мы уже назвали «назад». Частота вращения достигает значение минус 169,3 1/с (рис. 1.58), превышающее частоту идеального холостого хода 157 1/с, это свидетельствует о том, что двигатель работает в режиме генераторного торможения и развивает момент положительный плюс 99,4 Нм, равный заданному моменту нагрузки 100 Нм. Ток ротора и статора уменьшились до установившегося значения, соответствующего нагрузке 100 Нм.

На рис. 1.59 приведена снятая при пуске - реверсе механическая характеристика двигателя. Колебательный характер момента при пуске и реверсе весьма существенно изменяет вид механической характеристики. При пуске максимальное значение момента достигает значения около 292,1 Нм, однако, среднее значение, определяющее интенсивность пуска невелико. Наиболее близка к статической механическая характеристика, рассчитанная при пуске двигателя «назад». Двигатель развивает пусковой момент - около минус 200 Нм (рис. 1.59), максимальный момент - минус 95,81 Нм при частоте вращения минус 147,2 1/с и разгоняется до частоты вращения большей, чем частота идеального холостого хода.

Динамическая механическая характеристика асинхронного двигателя при пуске - реверсе с активным моментом нагрузки 100 Нм

Рис. 1.59. Динамическая механическая характеристика асинхронного двигателя при пуске - реверсе с активным моментом нагрузки 100 Нм

Основной вывод, который необходимо сделать, состоит в том, что в модель двигателя можно ввести только активный момент. Виртуальный двигатель из библиотеки SimPowerSystems не способен работать с реактивной нагрузкой, тем более со смешанной.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >