ОСОБЕННОСТИ ТРЕХМЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Journal Title: Електротехніка та Електроенергетика - Year 2016, Vol 1, Issue 2
Abstract
Цель. Разработка нового эффективного подхода для реализации трехмерной математической модели нестационарных электрических и магнитных полей в асинхронных двигателях с учетом их конструктивных особенностей, нелинейности электрофизических и магнитных свойств активных и конструкционных материалов, обеспечивающего достоверность и высокую точность моделирования. Методика. Численное моделирование сопряженных пространственных нестационарных электрических и магнитных полей асинхронного двигателя в режиме короткого замыкания методами теории электромагнитных полей, конечных элементов, теории электрических машин и электрических цепей. Результаты. Представлены теоретические исследования и данные моделирования на основе численной реализации методом конечных элементов трехмерной математической модели асинхронного двигателя, отображающей особенности электрических и магнитных процессов преобразования энергии переменного тока в режиме короткого замыкания. Исследованиями установлено, что в зоне лобовых частей асинхронного двигателя малой мощности выделяется до 12,5% энергии его магнитного поля, которая, в основном, локализуется в активной части статора, ротора и воздушном зазоре. В центральной зоне активной части асинхронного двигателя, протяженностью до 60% ее длины, магнитное поле имеет плоскопараллельный характер, но трансформируется в зонах лобовых частей обмоток статора и возле его торцов. Установлены особенности распределения магнитного поля и его энергии, которые оказывают существенное влияние на параметры короткого замыкания асинхронного двигателя малой мощности и режимы его работы. Научная новизна. Определены закономерности распределения индукции и энергии магнитного поля в режиме короткого замыкания и установлены их количественные соотношения для активной зоны и области лобовых частей обмоток статора асинхронных двигателей малой мощности. Практическая значимость. На базе метода конечных элементов реализован новый подход для трехмерного моделирования электромагнитных процессов в асинхронном двигателе, который заключается в дифференциации размеров конечных элементов и использовании аппроксимирующих функций в виде полиномов Лагранжа. Это обеспечивает высокую сходимость численной реализации для переходных процессов режима короткого замыкания, сокращение времени расчетов, требований к вычислительным ресурсам и высокую точность моделирования. Сравнение значений энергии магнитного поля асинхронного двигателя в режиме короткого замыкания показывает, что для аппроксимирующих полиномов Лагранжа первой степени относительная невязка не превышает 3,8% по сравнению с аппроксимирующими полиномами третьей степени, при сокращении времени расчетов в 389 раз и требований к вычислительным ресурсам – до 10 раз.
Authors and Affiliations
D. S. Yarymbash, M. I. Kotsur, S. T Yarymbash, I. M. Kotsur
Keywords
Related Articles
- EP ID EP174737
- DOI 10.15588/1607-6761-2016-2-5
- Views 121
- Downloads 0
К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ СТАНОВ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ
Показаны перспективы развития систем диагностирования электромеханических систем станов холодной прокатки. Усовершенствована структурная схема технического средства диагностирования, а также процедура обработки данных, н...
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПУСКАТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРА
Разработана программа на языке MATLAB для моделирования электрических процессов в тиристорных преобразователях, описываемых жёсткими дифференциальными уравнениями. С помощью проведённых исследований разработаны рекоменда...
ПРОГНОЗИРУЮЩЕЕ РЕЛЕЙНО-ВЕКТОРНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СТАТОРНОГО ТОКА В АСИНХРОННОМ ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ С УПРОЩЕННЫМ ДВУХЗВЕННЫМ НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ
Предложено усовершенствованное прогнозирующее релейно-векторное регулирование статорного тока для асинхронного электропривода с упрощенным двухзвенным непосредственным преобразователем частоты, для которого методом имита...
УПРАВЛЕНИЕ КООРДИНАТАМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НА ОСНОВАНИИ КОНЦЕПЦИИ ОБРАТНЫХ ЗАДАЧ ДИНАМИКИ ПРИ МИНИМИЗАЦИИ ЛОКАЛЬНЫХ ФУНКЦИОНАЛОВ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ЭНЕРГИЙ
Указанный в заглавии метод применяется для улучшения качества управления скоростью лектропривода, обеспечивает слабую чувствительность к параметрическим возмущениям и ростую декомпозицию системы.
УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДУ ОЦІНЮВАННЯ НАДІЙНОСТІ СХЕМ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ
Удосконалено метод дерева відмов для оцінювання імовірності відмови схеми релейного захисту на інтервалі часу шляхом використання статистичних функцій розподілу імовірності відмов елементів схеми релейного захисту. Удоск...