ВВЕДЕНИЕ
1. Обобщенный электромеханический преобразователь энергии
1.1 Обобщенный (результирующий) вектор
1.2 Векторно-матричные уравнения обобщенной трехфазной электрической машины. Применение математического аппарата комплексных функций
1.3 Общая формула электромагнитного момента. Уравнение движения
2. Математические модели АД в декартовых координатах при допущении постоянства ее параметров
2.1 Уравнения в полных переменных. Структурная схема модели
2.2 Уравнения в переменных ips— тфг. Структурная схема модели
2.3 Уравнения в переменных is— фг. Структурная схема модели
3. Результаты моделирования
3.1 Выбор двигателей и расчет их параметров
3.2 Результаты моделирования АД в полных переменных
3.3 Результаты моделирования АД в переменных ips— ipr
3.4 Результаты моделирования АД в переменных is— фг
3.5 Результаты моделирования АД 4А160М4У3 в переменных — ipr при параметрах, соответствующих режиму короткого замыкания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
В настоящее время доминирующее положение во всех отраслях производственной деятельности занимают электроприводы на основе трехфазных асинхронных электрических машин. Такое положение определяется простотой изготовления и эксплуатации этих двигателей, их меньшими по сравнению с двигателями постоянного тока массой, габаритными размерами и стоимостью, а также надежностью в работе.
При проектировании систем электропривода возникает проблема проверки правильности и эффективности принятых решений. Наиболее достоверным способом такой проверки является физический эксперимент, то есть изготовление и экспериментальное исследование полноценного технологического агрегата. Ясно, что осуществление физического эксперимента - это трудоёмкая, длительная и дорогостоящая процедура. Проблема усугубляется необходимостью сравнить несколько вариантов решения задачи. Во многих случаях ориентация на полноценный физический эксперимент оказывается совершенно неприемлемой.
Выходом из положения может быть замена физического эксперимента моделированием будущей системы электропривода. Под моделированием понимается замещение исследуемой системы ее условным образом или другой системой и изучение свойств оригинала путём изучения свойств модели. В зависимости от способа реализации все модели подразделяются на два больших класса: физические и математические.
Физическое моделирование предполагает изготовление упрощённого макета исследуемой системы электропривода. Упрощение касается, прежде всего, масштаба. Физическое моделирование можно считать упрощённым вариантом физического эксперимента - макет имитирует основные особенности исследуемой системы, но имеет значительно меньшие габариты и мощность. Тем не менее, изготовление физического макета может занимать значительное время и требовать существенных капиталовложений.
Математическое моделирование предполагает наличие формализованного математического описания оригинала - математической модели - и исследование его свойств вместо свойств самого оригинала. В связи с этим математическое моделирование называют ещё вычислительным экспериментом.
В настоящее время существует большое количество доступных широкому кругу пользователей мощных пакетов прикладных программ, значительно облегчающих процедуру математического моделирования. Одной из таких программ является MatLab.
MatLab состоит из множества подпрограмм таких, как Control System Toolbox (для расчёта систем управления), Signal Processing Toolbox (для обработки сигналов), Image Processing Toolbox (для обработки изображений) и другие. Система MatLab содержит так же мощное средство визуального моделирования динамических систем Simulink.
Целью данной работы является исследование процессов в АД с помощью математических моделей, представленных в декартовой системе координат.
При этом решены следующие задачи:
- с использованием понятия результирующего вектора плоской линейно независимой системы сигналов и уточненного понятия обобщенной электрической машины разработаны уравнения и структурные схемы АД в декартовых координатах для различных комбинаций векторных переменных;
- исследование процессов АД с помощью средства визуального моделирования SIMULINK, получение статических и динамических характеристик АД в декартовых координатах и их сравнение.
Выпускная квалификационная работа имеет научно-исследовательский характер и посвящена разработке и исследованию математических моделей АД с короткозамкнутым ротором в декартовых координатах. При выполнении работы получены следующие результаты:
1) С учетом понятия обобщённого результирующего вектора и обобщенной трехфазной машины разработаны уравнения и структурные схемы АД в декартовых координатах при различных комбинациях векторных переменных.
2) Выполнено исследование процессов реальных асинхронных двигателей 4А160М4У3 и 4A250S4y3 с номинальными мощностями 18,5 кВт и 75кВт соответственно с помощью средства визуального моделирования SIMULINK, получены статические и динамические характеристики АД в декартовых координатах и проведено их сравнение.
3) В моделях АД, составленных для различных комбинаций векторных переменных в декартовых координатах, при допущении постоянства ее параметров и при обеспечении условий их работоспособности результаты исследования совпадают. На основании этих результатов также можно сказать, что такие модели не уступают в точности аналогичным моделям в полярных координатах и могут служить основой для сравнительной оценки процессов, рассчитанных на моделях, учитывающих насыщение и эффект вытеснения тока ротора.
4) Дополнительно были разработаны и исследованы математические модели АД 4А160М4У3 в переменных Б — фгПРИ параметрах, соответствующих режиму короткого замыкания. Результаты цифрового воспроизведения модели свидетельствуют о том, что существенно увеличился пусковой момент, уменьшились колебания, а максимальный момент остался прежним.
