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 132
- Downloads 0
КОМПЕНСАЦІЯ ВПЛИВУ НЕСИМЕТРІЇ ОБМОТОК СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГУНА У СИСТЕМАХ ВЕКТОРНОГО КЕРУВАННЯ
Представлено методи компенсації впливу несиметрії обмоток статора асинхронного двигуна на характеристики систем електропривода з векторним керуванням. Показано, що застосування запропонованих систем керування, за рахунок...
ВЛИЯНИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНОСТИ ФОРМЫ ТОКОВ И НЕРАВНОМЕРНОСТИ ТЕКУЩЕЙ МОЩНОСТИ ОТДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБИТЕЛЯ НА ПОТЕРИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
Выполнена количественная оценка и предложены расчетные зависимости для потерь в энергосистеме, вызванных влиянием несинусоидальной формы токов и неравномерности текущей мощности отдельного электропотребителя.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОНТАКТАХ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИХ УСТРОЙСТВ ПРИ РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКЕ
Приведены результаты исследований электротермических процессов в контактах переключающих устройств. Проанализированы причинно-следственные факторы аварийности переключающих устройств трансформаторного оборудования. Предл...
МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ ТОПОЛОГІЇ МЕРЕЖІ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Аннотация Запропоновано модель визначення топології мережі на основі використання оцінки поліпшення варіанту схеми при зміні топології в окремих зонах, а також алгоритм визначення шляху прокладання магістралі.
МЕТОД КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ
Разработан численный метод расчета установившихся периодических несинусоидальных процессов в электрических цепях. В основу методики расчета положена аппроксимация производной решения дифференциальных уравнений при помощи...