Моделирующее устройство для определения статических и динамических характеристик асинхронных машин

011 560241 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕйЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик(23) ПриоритетОпубликована 30.05.77 аявкитесударстаенныи намите 1Савета Министров СССРпе делам изобретенийн Открытии юллетень53) УДК 681.33508 Дата опубликования описания 23.07(72) Авторы изобретени нджибашян1) Заявнтел ОДЕЛИРУ 1 ОЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАСИНХРОННЫХ МАШИН го устроиства явля я точность моделт Изобретение относится к электрической вычислительной аппаратуре.Известны моделирующие устройства, содержащие аналоговые вычислительные блоки для воспроизведения механических ц пусковых характеристик по упрощенным уравнениям, описывающим эти характеристики 11, либо для исследования переходных процессов по полным дифференциальным уравнениям электрического равновесия, но при пренебрежении нелинейными свойствами магнитной цепи асинхронной машины 121.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 цзобретеншо 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 известноются сравнительно низка рованця ц узкие функциональные возможности.Цель изобретения - повышение точности моделирования ц расширение области приме 5 нсння устройства.Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок моделирования электрических контуров ротора, блок моделирования магнитного поля машины и две груп пы задающих и измерительных трансформаторов, которые включены в цепи между соответствующими входамп и выходами вычислительного блока ц выходами п входамц блока моделирования магнитной цепи машины, 15 другие входы п выходы которого подсоединены соответственно к выходу ц входу блока моделирования электрических контуров ротораа.На фнг. 1 приведена блок-схема устроцства;20 на фиг. 2 - модель магнитной цепи машиныи электрических контуров; на фпг. 3 - паз ротора и модель, воспроизводящая процессы в пазовой области ротора; на фцг. 4, а,б -замещения контура короткозамкнутой 25 клетки ротора и ее модель.Моделирующее устройство имеет электрический блок 1 моделирования магнцтноц цепи машины (фнг. 1), одни цз входов ц выходов которого соеднпепы с блоком 2 моделирова нця электрических контуров ротора, а другие10 15 20 25 ЗО 35 40 40 50 55 60 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 д и д. 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 соответственно магнитные проводимости участка спинки статора иа интервале зубцового деления, зубцы статора и зубцы ротора.В модели (блоке 2) активные сопротивления стержня и участков короткозамыкающего кольца оригинала воспроизводятся соответственно конденсаторами 16 - 20 (фиг. 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 бутылоч. ного 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 резисторами, моделирующими 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 активные резисторы и конденсаторы согласно фиг. 4, б.В соответствии с законом Кирхгофа для схемы,на фиг, 4, а можем написать(ст + ст)+ст (сст +сст)+2; ,+21., " (1) где е - ЭДС, наводимая в контуре потоком Ф в зазоре, сцепленным с рассматриваемым контуром;Е., , - соответственно индуктивность и активное сопротивление участка короткозамыкающих колец;Е,т, ст - соответствено индуктивность,рассеяния и активное сопротивление стержня.Если проинтегрировать уравнение (1), то получимФ = Е , (ст, + юст) + ст 5 (ест, + Сст,) сй ++ 2,ссй + 21.с (2) Аналогичное уравнение может быть написано для схемы на фиг. 4, б. Е Йст (сто + 7 ст 2) +(ст 1 + 7 ст)+бст .1. ) где Е - напряжение модели, соответствующее потоку Ф в зазоре, сцепленному с контуром;Яст, Р, - аКтИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ, ВОСПРО- пзводящие соответственно индуктивность стержня Ест и суммарную индукти 1 вность участков колец 2 1,;С, С - емкости, воспроизводящие соответственно электрические проводимости,стер 1 1жня и обоих участков колец2 т стп 7 ст 2, 7 к - ТОИИ МодЕЛИ, СООТВЕТСТВУЮ- щИЕ тОКаМ СтЕржНЕй стп 1 ст 2 И уЧаСтКОВ КО- лец 1,.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 нет необходимости в выводе уравнений, описывающих эти процессы, вследствие структурного подобия модели и оригинала.Так как роторная часть сеточной модели (фиг. 2) неподвижна относительно статорной части, моделирование электромагнитных процессов в цепях ротора и статора представляется возможным в системе координат д и д, жестко связанной с ротором. При этом иа аналого-сеточной модели может быть исследовано поле, образованное намагничиваюицей силой обмотки ротора и основной гармоникой намагничивающей силы обмотки статора.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 изобретенияМоделирующее 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 вычисли 5 тельного блока и выходамп и входами блокамоделирования магнитной цепи машины, другие входы и выходы которого подсоединенысоответственно к выходу и входу блока моделирования электрических контуров ротора.10 Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе1. Дунаевский С. Я., Крылов О. Л., МазняГ. В. Моделированпе элементов электромеханических систем. М., Энергия, 1966, с. 34,15 2. Копылов И. П Мамедов Ф. Л., Беспалов Б. Я. Математическое моделированиеасинхронных машин. М., Энергия, 1969, с.148.3. Лвторское свидетельство СССР Мо 347767,кл. б 066 7/69, 24.08.72,560241 1 Раг.,7 Лг 4 оставитель А. Маслов Техред Е. Хмелева Редак енискин оррект узова Подписи Изд. М 535ударственн ого комите по делам изобретени 113035, Москва, Ж, Рау Типография, пр. Сапунова аказ 1619/4ЦНИИПИ Гос лРыг 4 Тираж 815Совета Министров С и открытийкая наб., д, 4/5