ОСОБЛИВОСТІ ТРИВИМІРНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ПОЛІВ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2016-2-5Ключові слова:
тривимірне моделювання, асинхронний двигун, коротке замикання, електромагнітні поля, метод скінченних елементів, апроксимуючі функції, енергія магнітного поляАнотація
Мета. Розробка нового ефективного підходу для реалізації тривимірної математичної моделі нестаціонарних електричних і магнітних полів в асинхронних двигунах з урахуванням їх конструктивних особливостей, нелінійності, електрофізичних і магнітних властивостей, активних та конструкційних матеріалів, що забезпечує достовірність і високу точність моделювання.
Методика. Чисельне моделювання сполучених просторових нестаціонарних електричних і магнітних полів асинхронного двигуна в режимі короткого замикання, методами теорії електромагнітних полів, скінченних елементів, теорії електричних машин і електричних кіл.
Результати. Представлені теоретичні дослідження і дані моделювання на основі чисельної реалізації методом скінченних елементів тривимірної математичної моделі асинхронного двигуна, що відображає особливості електричних і магнітних процесів перетворення енергії змінного струму в режимі короткого замикання. Дослідженнями встановлено, що в зоні лобових частин асинхронного двигуна малої потужності виділяється до 12,5% енергії його магнітного поля, яка, в основному, локалізується в активної частини статора, ротора і повітряному зазорі. У центральній зоні активної частини асинхронного двигуна, протяжністю до 60% її довжини, магнітне поле має плоскопараллельний характер, але трансформується в зонах лобових частин обмоток статора, а також поблизу його торців. Встановлено особливості розподілу магнітного поля і його енергії, які мають істотній вплив на параметри короткого замикання асинхронного двигуна малої потужності і режими його роботи.
Наукова новизна. Визначено закономірності розподілу індукції і енергії магнітного поля в режимі короткого замикання, встановлені їх кількісні співвідношення для активної зони і області лобових частин обмоток статора асинхронних двигунів малої потужності.
Практична значимість. На базі методу скінченних елементів реалізований новий підхід для тривимірного моделювання електромагнітних процесів в асинхронному двигуні, який полягає в диференціації розмірів скінченних елементів та використанні апроксимуючих функцій у вигляді поліномів Лагранжа. Це забезпечує високу збіжність чисельної реалізації для перехідних процесів режиму короткого замикання, скорочення часу розрахунків, вимог до обчислювальних ресурсів і високу точність моделювання. Порівняння значень енергії магнітного поля асинхронного двигуна в режимі короткого замикання показує, що для апроксимуючих поліномів Лагранжа першого порядку відносна нев’язка не перевищує 3,8% в порівнянні з апроксимуючими поліномами третього порядку, при скороченні часу розрахунків в 389 разів і вимог до обчислювальних ресурсів – до 10 раз.
Посилання
Kopulov I. P. Matematicheskoe modelirovanie electricheskih mashin. Moscow, Vysshaya shkola, 2001, 327 p.
Кopulov I. P., Klokov V. К., Morozkin V. P. Proektirovanie elektricheskih mashin. Moscow, Vysshaya shkola, 2005, 767 p.
Тolochko О. I. Rozkaryaka P. I., Zhurov I. O. Modelirovanie asinchronnogo dvigatelya pri obruve fazu statora , Electrotechnical and computer systems, No 15 (91), 2014, pp. 262–266.
Persova М. G., Soloveychik Yu. G., Temlyakova Z. S. O novom podhode k proektirovaniyu elektricheskih mashin na osnove chislennogo modelirovaniya, Elektrotehnika, No 9, 2007, pp. 15–21.
Vaskovskiy Yu. V., Geraskin A. A. Matematicheskoe modelirovanie elektromagnitnyih poley v korotkozamknutom asinhronnom dvigatele s povrezhdennoy obmotkoy rotora, Tehnicheskaya elektrodinamika, No 2, 2012, pp. 56–61.
Zamchalkin, A. S., Tyukov V. A. Chislennoe modelirovanie protsessa puska asinhronnogo dvigatelya. Dokladyi TUSURa, No 1(25), 2012, pp. 171–177.
Milyih V. I., Polyakova N. V. Analiz garmonicheskogo sostava peremennogo magnitnogo polya, svyazannogo s vraschayuschimsya rotorom turbogeneratora, v rezhime holostogo hoda i korotkogo zamyikaniya, Elektrotehnika i elektroenergetika, No 2, 2013 , pp. 5–12.
Plyugin V. E. Chislennoe modelirovanie elektromagnitnogo polya asinhronnogo dvigatelya s vneshnim massivnyim rotorom,Vestnik NTU KHPI, No 51(1024), 2013, pp. 66–75.
Mogilnikov B. C., Oleynikov A. M., Strelnikov A. N. Asinhronnyie dvigateli s dvuhsloynyim rotorom i ih primenenie. Moscow, Energoatomizdat, 1983, 120 p.
Yarymbash D. S., Kilimnik I. M. Osobennosti modelirovaniya elektromagnitnyih protsessov v induktore kalibra mundshtuka pressa, // Visnik kremenchutskogo derzhavnogo politehnichnogo universitetu, Vol. 1, No 4(45), 2007, pp. 53–55.
Zenkevich O., Morgan K., Konechnyie elementyi i approksimatsiya. Moscow, Mir, 1986, 318 p.
Yarymbash, D., Yarymbash, S., Divchuk, T., & Kylymnik, I. (2016). Determination features of the power transformer short circuit parameters through field modeling. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 12-17.
##submission.downloads##
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2017 D. S. Yarymbash, M. I. Kotsur, S. T. Yarymbash, I. M. Kotsur
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
