Удосконалення методу розрахунку параметрів заступної схеми асинхронних двигунів.
DOI:
https://doi.org/10.15276/opu.1.69.2024.09Ключові слова:
асинхронний двигун, нелінійність параметрів АД, дані виробника, оптимізація, оцінка параметрів, біляча клітка, математичне моделювання, експериментальні дослідженняАнотація
Подано оптимізацію параметрів заступної схеми трифазного асинхронного двигуна з еквівалентним двоконтурним ротором. Початкові параметри еквівалентної схеми оцінюються із застосуванням методу, відомого як інженерний, на основі даних, зазначених у технічному паспорті виробника. Мета цієї роботи спрямована на підвищення точності розрахунку струмів та моментів при використанні двоконтурної заступної схеми асинхронного двигуна за рахунок удосконалення методу визначення параметрів заступної схеми. Розроблено порядок оптимізації параметрів, що дозволяє зменшити похибки між розрахунковими та фактичними значеннями моменту та струму двигуна. Досягнення мети забезпечується за рахунок використання авторської методики урахування нелінійностей двигуна, а саме насичення магнітного кола по основному шляху і шляхах розсіювання. Для аналізу характеристик асинхронного двигуна та прогнозування його поведінки у випадку несправностей та різних режимів експлуатації необхідно створити математичну модель цього двигуна. Для забезпечення адекватності розрахунків моделі необхідно враховувати різноманітні нелінійності асинхронного двигуна, такі як ефекти витіснення струму і насичення машини, втрати у сталі та інші. Вибір конкретної нелінійності для врахування, а також методики її урахування визначаються складністю завдань, що ставляться перед моделлю. Глибина врахування нелінійних параметрів асинхронного двигуна залежить від вимог до точності аналізу та обов’язково включає у себе урахування найбільш вагомих факторів, що впливають на робочі характеристики машини. Створено універсальну математичну модель, яка описує асинхронний двигун у системі координат, що є нерухомою відносно статора і враховує нелінійності його параметрів. Оцінено параметри заступної схеми дванадцяти промислових асинхронних двигунів без та з оптимізацією. Зроблено порівняння отриманих результатів з інженерним методом та фактичними даними виробника для перевірки ефективності запропонованого методу.
Завантаження
Посилання
Ferreira, F. (2022). Power-based method for computation of induction motor per-phase equivalent circuit parameter values using nameplate and technical catalogue data. 2022 International Conference on Electrical Machines (ICEM), 800–806. DOI: https://doi.org/10.1109/icem51905.2022.9910705.
Aswad, R. A. K., Jassim, B. M. H., Zahawi, B., & Gadoue, S. (2023). Hybrid model-based fuzzy logic diagnostic system for stator faults in three-phase cage induction motors. IEEE Access, 11, 75707–75714. DOI: https://doi.org/10.1109/access.2023.3297096.
Sachin, S., Manickavasagam, K., & Sriram, A. T. (2022). Effect of core losses on thermal analysis of 3ɸ- squirrel cage induction motor using lumped parameter thermal model. Materials Today: Proceedings, 80 (2), 724–730. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.11.076.
Masadeh, M. A., & Pillay, P. (2020). Induction machine parameters determination and the impact of stator/rotor leakage split ratio on its performance. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 67 (7), 5291–5301. DOI: https://doi.org/10.1109/tie.2019.2931237.
Tanuku, G., & Pillay, P. (2022). Induction machine emulation for open circuit and short circuit grid faults. IEEE Transactions on Energy Conversion, 38 (1), 439–449. DOI: https://doi.org/10.1109/tec. 2022.3196850.
Ostashevsky, M., & Yuryeva, O. (2018). Electric machines and transformers. Kyiv: Caravel.
Lin, D., Zhou, P., & Zhang, Z. (2023). Reduced order modeling and parameter identification of induction motors based on FEA solutions. IEEE Transactions on Energy Conversion, 38 (2), 1108–1117. DOI: https://doi.org/10.1109/tec.2022.3227417.
Bharti, P., & Mishra, A. (2022). Mathematical modeling and performance investigation of six-phase and three-phase induction motors. 2022 2nd International Conference on Emerging Frontiers in Electrical and Electronic Technologies (ICEFEET), 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/icefeet51821.2022. 9848106.
Mölsä, E., Saarakkala, S.E., Hinkkanen, M., Arkkio, A., & Routimo, M. (2020). A dynamic model for saturated induction machines with closed rotor slots and deep bars. IEEE Transactions on Energy Conversion, 35 (1), 157–165. DOI: https://doi.org/10.1109/tec.2019.2950810.
Ferreira, F., Silva, A.M., & Bortoni, E.D. (2021). Comparison of different methods to determine the per-phase equivalent circuit parameters of three-phase induction motors using iec nameplate and catalogue data. Springer Proceedings in Energy, 693–705. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-69799-0_49.
Toman, M., Cipín, R., Vorel, P., & Procházka, P. (2019). Identification of induction motor parameters considering sensitivity analysis of measured quantities. 2019 International Conference on Electrical Drives & Power Electronics (EDPE), 298–302. DOI: https://doi.org/10.1109/edpe.2019.8883869.
Al-Badri, M., & Pillay, P. (2023). Modified Efficiency Estimation Tool for Three-Phase Induction Motors. IEEE Transactions on Energy Conversion, 38 (2), 771–779. DOI: https://doi.org/10.1109/tec. 2022.3219097.
Kumar, R., Kumar, P., Kanekawa, T., & Oishi, K. (2020). Stray loss model for induction motors with using equivalent circuit parameters. IEEE Transactions on Energy Conversion, 35 (2), 1036–1045. DOI: https://doi.org//10.1109/tec.2020.2964616.
Mölsä, E., Tiitinen, L., Saarakkala, S.E., Peretti, L., & Hinkkanen, M. (2021). Standstill Identification of an Induction Motor Model Including Deep-Bar and Saturation Characteristics. IEEE Transactions on Industry Applications, 57 (5), 4924–4932. DOI: https://doi.org/10.1109/tia.2021.3089458.
Sivokobylenko, V. F. (2005). Mathematical modeling in electrical engineering and energy. Donetsk: DonNTU.
Sivokobylenko, V.F., & Tkachenko, S.N. (2017). A Method of Experimental Determination of Parameters of Equivalent Circuits of Induction Motors. Power Technology and Engineering, 51 (1), 108–113. DOI: https://doi.org/10.1007/s10749-017-0794-z.
Al-Jufout, S.A., Al-Rousan, W., & Wang, C. (2018). Optimization of induction motor equivalent circuit parameter estimation based on manufacturer’s data. Energies, 11 (7), 1792. DOI: https://doi.org/10.3390/en11071792.
Boiko, A., Besarab, O., & Plis, V.I. (2022). Peculiarities of mathematical modeling of an induction motor taking into account its nonlinearities. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 2 (66), 32–43. DOI: https://doi.org/10.15276/opu.2.66.2022.04.
