Запропоновано для моделювання асинхронного двигуна (АСД) транспортних засобів скористатися системою диференційних рівнянь, записаною в "загальмованих координатах". З метою підвищення стійкості алгоритму скорочено кількість рівнянь системи шляхом вираження фазних струмів через фазні потокозчеплення. Розраховано параметри двигуна-прототипу за класичною методикою. Розроблено алгоритм врахування механічних втрат і втрат потужності в сталі двигуна. Реалізовано в програмному середовищі MATLab імітаційне моделювання АСД із симетричними обмотками. Визначено основні технічні параметри двигуна за допомогою імітаційної моделі. Виконано порівняння результатів моделювання з результатами класичних розрахунків. Похибка при визначенні параметрів на моделі та виконаних розрахунковим шляхом не перевищила 7 %. Це свідчить про високу збіжність результатів моделювання з результатами розрахунків. Запропоновано для дослідження АСД із несиметричними обмотками статора алгоритм, який полягає у врахуванні зміни взаємної індуктивності у разі зміни комплексного опору однієї, або декількох фаз обмоток двигуна. Запропонований алгоритм організації несиметричного режиму обмоток статора надасть можливість без зміни структури моделі дослідити динамічні процеси в АСД за несиметрії фаз обмоток статора у разі їх пошкодження. Врахування втрат потужності в сталі та механічних втрат підвищить достовірність отриманих результатів. Похибка визначення параметрів АСД за несиметричних обмотках статора, отриманих у ході моделювання, та знятих експериментально не перевищила 3 %, що свідчить про адекватність моделі. Це надасть можливість застосувати запропоновану імітаційну модель АСД у ході дослідження динамічних процесів у двигунах транспортної інфраструктури у разі виникнення такого дефекту, як міжвиткове замикання в обмотках статора.

Індекс рубрикатора НБУВ: З261.632-082.05

Рубрики:

Асинхронні двигуни

Шифр НБУВ: Ж69121 Пошук видання у каталогах НБУВ 

When studying transients in pulsed current traction motors, it is important to take into consideration the eddy and hysteresis losses in engine steel. Magnetic losses are a function of the magnetization reversal frequency, which, in turn, is a function of the engine shaft rotation frequency. In other words, magnetic losses are a function of time. Existing calculation procedures do not make it possible to derive the instantaneous values of magnetic losses as they are based on determining average losses over a period. This paper proposes an improved model of magnetic losses in the steel of a pulsed current traction motor as a function of time, based on the equations of specific losses. The adequacy criteria of the procedure for determining magnetic losses in electrical steel have been substantiated: the possibility to derive instantaneous values of magnetic losses in the magnetic material as a function of time; the possibility of its application for any magnetic material; and the simplicity of implementation. The procedure for determining magnetic losses in the steel of a pulsed current traction motor has been adapted by taking into consideration the magnetic properties of steel and the geometry of the engine's magnetic circuit. In order to determine the coercive force, the coefficient of accounting for the losses due to eddy currents, as well as the coefficient that considers the losses on hysteresis, the specifications' characteristics of specific losses in steel have been approximated using the pulsed current traction motor as an example. The simulated model of magnetic losses by the pulsed current traction motor has demonstrated the procedure for determining average magnetic losses and time diagrams of magnetic losses. The proposed model for determining magnetic losses could be used for any magnetic material and any engine geometry under the condition of known material properties and the characteristics of change in the magnetic flux density in geometry.

Запропоновано підхід до імітаційного моделювання тягових електродвигунів пульсуючого струму, заснований на врахуванні нелінійного характеру магнітної характеристики, індуктивностей якоря та обмотки збудження. Розроблено модель магнітних втрат у магнітопроводі якоря електродвигуна та досліджено їх вплив на характер електромагнітних процесів у електродвигуні. Показано, що отримані у цьому випадку рішення узгоджуються з отриманими раніше результатами, але відкриваються додаткові можливості при дослідженні роботи двигуна в складі тягового електроприводу електровозу однофазно-постійного струму.

The analysis of operating conditions of induction traction motors as part of traction electric drives of electric locomotives reported here has revealed that they are powered by autonomous voltage inverters with asymmetric non-sinusoidal voltage. It was established that the induction motor operation may be accompanied by defects caused by the asymmetrical modes of the motor stator. A model of the induction motor has been proposed that takes into consideration changes in the values of mutual inductance of phases and complete inductance of the magnetization circuit due to changes in the geometric dimensions of the winding caused by a certain defect. An algorithm that considers the saturation of the magnetic circuit of the electric motor has been proposed. This approach to modeling an induction motor is important because if one of the stator's windings is damaged, its geometry changes. This leads to a change in the mutual inductance of phases and the complete inductance of the magnetization circuit. Existing approaches to modeling an induction motor do not make it possible to fully take into consideration these changes. The result of modeling is the determined starting characteristics for an intact and damaged engine. The comparison of modeling results for an intact engine with specifications has shown that the error in determining the controlled parameters did not exceed 5 %. The modeling results for the damaged engine demonstrated that the nature of change in the controlled parameters did not contradict the results reported by other authors. The discrepancy in determining the degree of change in the controlled parameters did not exceed 10 %. That indicates a high reliability of the modeling results. The proposed model of an induction electric motor could be used to investigate electromagnetic processes occurring in an electric motor during its operation as part of the traction drive of electric locomotives.

Індекс рубрикатора НБУВ: З261.632-082.05

Рубрики:

Асинхронні двигуни

Шифр НБУВ: Ж24320 Пошук видання у каталогах НБУВ