Моделирующее устройство для определения статических и динамических характеристик асинхронных машин Советский патент 1977 года по МПК G06G7/62 

через две группы трансформаторов 3 и 4, моделирующих функции задания и измерения иотокосцеилений 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 d и q. Аналоговый вычислительный блок 5 соединен также своими входами и выходами с блоком 6 периодизации, воспроизводящим движение ротора относительно магнитного поля машины в функции скольжения.

Модель (блок 1) выполнена из сетки активных линейных резисторов 7-12 (фиг. 2), воснроизводящих магнитные проводимости пазов статора, ротора и воздушного зазора, и нелинейных резисторов 13, 14 и 15, воонроизводящих соответственно магнитные проводимости участка спинки статора на интервале зубцового деления, зубцы статора и зубцы ротора.

В модели (блоке 2) активные сопротивления стержня п 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-И н 21 (фиг. 2) воспроизводят электромагнитные процессы в пазовой области ротора (фиг. 3) н 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 бутылочного паза таких участков четыре. Магнитные проводимости выделенных участков паза воспроизводятся на модели соединенными последовательно активными резисторами 8-И, 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 перимущественно протекает в нижней утолщенной части стержня. Поэтому в случае имоделирования 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

, (сп + ст.) , ,, -.LCTJ/ Г

dt

dt

d:.

+ Гс. (/от, + /С.,) + 2, Г, + 2L, , (1)

где е - ЭДС, наводимая в контуре потоKOiM Ф в зазоре, сцепленным с рассматриваемым контуром;

к, Гк-соответственно индуктивность и активное сопротивление участка короткозамьгкающих колец;

jf-cT, - соответствено индуктивность рассеяния и активное сопротивление стержня.

Если проинтегрировать ура-внение (1), то получим

Ф : LCT (/ст. + icT.) + Гет J (/ст, + ctj dt +

+ 2r, + 2L,i,.

(2)

Аналогичное уравнение может быть написано для схемы на фпг. 4, б.

Е . (/ст, + /ст.) + - (/ст, + /ст.) dt +

J

+-.dt + l,R,,(3)

tK J

где Е - напряжение модели, соответствующее потоку Ф .в зазоре, сцепленному с контуром;

RCT:, RK - активные сопротивления, воспроизводящие соответствен1но индукти1вность стержня LCT и суммарную индуктивность участков колец 2 LK/

CCT. CK - емкости, воспроизводящие соответственно электрические проводимости стержня и обоих участков колец -;

ст2гк

/сть Ici2, /к - ТОК1И модели, соответствующие токам стержней TCTI, icT2 и участков колец IK.

Следовательно, процессы в схемах на фиг. 4, а и б подобны. Аналогично может быть показа.но также подобие процессов и модели с учето1М конденсаторов 16, 17, 18 и оригинала в любом другом режиме. Однако при этом «ет необходимости в выводе ура1Бнений, описывающих эти ороцессы, вследствие структурного подобия модели и оригинала.

Так как роторная часть сеточной модели (фиг. 2) неподвижна относительно статорной части, моделирова.ние электромагнитных процессов IB цепях ротора и статора представляется возможным в системе координат d я q, жестко связанной с ротором. При этом на аналого-сеточной 1модели может быть исследовано поле, образованное намагничивающей 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 мапнитонроводящих частей, с учетом нелинейных свойств магнитной цени и вытеснения тока ,в обмотке ротора.

Формула изобретения

Моделирующее устройство для онределения статических и динамических характеристик асинхронных машин, содержащее вычислительный блок, входы и выходы которого подключены к соответствующим выходам и входам блока периодизации, отличающееся тем, что, с целью новышения точности моделирования и расширения области применения устройства, оно содержит блок моделирования электрических контуров ротора, блок моделирования магнитного цоля машины и две группы задающих и измерительных трансформаторов, которые включены в цепи между соответствующими входами II выходами вычис чительного блока и выходам и входами блока моделирования магнитной цени машины, другие входы и выходы которого подсоединены соответственно к выходу и входу блока моделирования электрических контуров ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дунаевский С. Я., Крылов О. А., Мазия Л. В. Моделирование элементов электромеханических систем. М., Энергия. 1966, с. 34.

2. Копылов И. П.. Мамедов Ф. А., Беспалов Б. Я. Математическое моделирование асинхронных машин. М., Энергия, 1969, с. 148. 3. Автопское свидетельство СССР № 347767, кл. G 06G 7/69, 24.08.72.

i

tow

-% ,77± ffJT

-cm

Ск/20/

чь

-IK

Фиг.