ОСОБЛИВОСТІ ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ СХЕМИ ЗАМІЩЕННЯ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ДЛЯ РЕЖИМУ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6761-2017-1-4Ключові слова:
тривимірне моделювання, асинхронний двигун, коротке замикання, електромагнітні поля, метод скінченних елементів, апроксимуючі функції, енергія магнітного поляАнотація
Мета. Розробка нової методики визначення параметрів асинхронного двигуна за допомогою реалізації тривимірної математичної моделі нестаціонарних електричних і магнітних полів, що забезпечує високу точність і достовірність результатів при врахуванні особливостей конструкції асинхронних двигунів, нелінійності електрофізичних і магнітних властивостей активних та конструкційних матеріалів.
Методика. Чисельне моделювання сполучених просторових нестаціонарних електричних і магнітних полів асинхронного двигуна в режимі короткого замикання методами теорії електромагнітних полів, кінцевих елементів, теорії електричних машин і електричних кіл.
Результати. Представлені теоретичні дослідження і дані моделювання на основі чисельної реалізації методом кінцевих елементів тривимірної нестаціонарної математичної моделі електромагнітних полів в асинхронному двигуні, що відображає особливості процесів перетворення енергії змінного струму в режимі дослідного короткого замикання. Дослідженнями встановлено, що в асинхронних двигунах малої потужності енергія магнітного поля локалізується в основному в областях сердечників і пазів статора і ротора. Але при цьому в зоні лобових частин обмоток статора виділяється до 15% від енергії магнітного поля асинхронного двигуна. У центральних зонах, протяжність яких сягає 60% довжини сердечників статора і ротора, магнітне поле наближається до плоскопаралельного поля, істотно видозмінюючись в зонах торців сердечників і лобових частин обмоток статора. Встановлено вплив характерних особливостей розподілу магнітного поля, його енергії на параметри короткого замикання асинхронного двигуна малої потужності і режими його роботи. Співвідношення між індуктивними опорами лобових частин обмоток статора і пазових частин статора і ротора для досліджуваного асинхронного двигуна для режиму дослідного короткого замикання склали відповідно 14,7% і 85,3%.
Наукова новизна. Встановлено закономірності просторового розподілу індукції і енергії магнітного поля в режимі дослідного короткого замикання, визначені кількісні співвідношення між індуктивними опорами при локалізації енергії магнітного поля в області лобових частин обмоток статора і в областях сердечників і пазів статора і ротора асинхронних двигунів малої потужності.
Практична значимість. За допомогою реалізації динамічної просторової моделі електромагнітних полів методом кінцевих елементів і даних чисельного моделювання динамічного режиму дослідного короткого замикання асинхронного двигуна визначено параметри його схеми заміщення з урахуванням конструктивних особливостей статора і ротора, нелінійності властивостей активних матеріалів в багатокомпонентної області моделювання. Обґрунтовано, що новий підхід до визначення параметрів схеми заміщення асинхронних двигунів на основі даних польового моделювання забезпечує істотне підвищення точності в порівнянні з загальновідомими ітераційно-емпіричними методами.
Посилання
Kopulov, I. P. (2001). Matematicheskoe modelirovanie electricheskih mashin [Mathematical modeling of electrical machines], M. Vysshaya shkola, 327.
Кopulov I. P., Klokov V. К., Morozkin V. P. (2005). Proektirovanie elektricheskih mashin [Design of electrical machines]. M. Vysshaya shkola, 767.
Kotsur, M. (2013). The thermal state of the ad motor at the reduce rotor speed. Eastern-European Journal Of Enterprise Technologies, 2(8(62)), 8-10. doi:http://dx.doi.org/10.15587/1729-4061.2013.12421
Kotsur, M. (2014). Features of the of thermal effect impact on the asynchronous motor with the modified pulse control system in conditions of frequent starts. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 32-36. doi:http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2014-1-5
Kotsur, M. (2015). Increase effectiveness of reversible braking mode realization of the wound-rotor induction motor. Eastern-European Journal Of Enterprise Technologies, 1(8(73)), 27-30. doi:http://dx.doi.org/10.15587/1729-4061.2015.36670
Kotsur, M. (2016). Synchronization methods of the induction motors rotation in energy-efficient electric drive system. Fundamental and Applied Studies in the Modern World: papers and commentaries. The University of Oxford. Oxford, XV, 384-389.
Moshhinskij Ju. A, Bespalov, V.Ja., Kirjakin, A. A. (1998). Opredelenie parametrov shemy zameshhenija asinhronnoj mashiny po katalozhnym dannym. Еlektrichestvo, 4(98), 38-42.
Makeev, M. S., Kuvshinov, A.A.(2013). Algoritm rascheta parametrov shemy zameshhenija asinhronnogo dvigatelja po katalozhnym dannym. Vektor nauki TGU, 1(23), 108-112.
Yarymbash D.S., Oleinikov A.M. (2015). On specific features of modeling electromagnetic field in the connection area of side busbar packages to graphitization furnace current leads. Russian Electrical Engineering, 2(86), 86 – 92. DOI: http://dx.doi.org/10.3103/S1068371215020121.
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. doi:http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2016-1-2
Yarymbash, D.S. (2015). Issledovanie elektromagnitnyh i termojelektricheskih processov v pechah grafitacii peremennogo i postojannogo toka. Naukovij vіsnik NGU, 3, 95–102.
Yarymbash, D., Kotsur, M., Yarymbash, S., & Kotsur, I. (2016). Features of three-dimensional simulation of the electromagnetic fields of the asynchronous motors. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 43-50. doi:http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2016-2-5
Persova, М.G., Soloveychik, Yu.G., Temlyakova, Z.S. (2007). O novom podhode k proektirovaniyu elektricheskih mashin na osnove chislennogo modelirovaniya [A new approach to the design of electrical machines based on numerical simulation]. Elektrotehnika, 9, 15 – 21.
Vaskovskiy, Yu.V., Geraskin, A.A. (2012). Matematicheskoe modelirovanie elektromagnitnyih poley v korotkozamknutom asinhronnom dvigatele s povrezhdennoy obmotkoy rotora [Mathematical modeling of electromagnetic fields in the squirrel cage induction motor with damaged rotor winding]. Tehnicheskaya elektrodinamika, 2, 56 – 61.
Zamchalkin, A.S., Tyukov, V.A. (2012). Chislennoe modelirovanie protsessa puska asinhronnogo dvigatelya [Numerical simulation of the process of starting an induction motor]. Dokladyi TUSURa, 1(25), 171 – 177.
Milykh, V., & Polyakova, N. (2013). Analysis of harmonic composition of the alternating magnetic field associated with the rotating rotor of turbogenerator in the no-load and short-circuits modes. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 5-13. doi:http://dx.doi.org/10.15588/1607-6761-2013-2-1
Plyugin, V. E. (2013). Chislennoe modelirovanie elektromagnitnogo polya asinhronnogo dvigatelya s vneshnim massivnyim rotorom [Numerical simulation of the electromagnetic field of the induction motor with the external massive rotor]. Vestnik NTU "HPI", 51(1024), 66 – 75.
Mogilnikov B. C., Oleynikov A. M., Strelnikov A. N. (1983). Asinhronnyie dvigateli s dvuhsloynyim rotorom i ih primenenie[Induction motors with two-layer rotor and their application]. M., Energoatomizdat, 120.
##submission.downloads##
Опубліковано
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.
