CC BY
55
Avdoshyn Vadim Sergeevich, postgraduate, [email protected] , Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.86: 621.333.4
АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
С РЕАКТИВНО-ВЕНТИЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
Н.Ч. Хай
Приведена разработка математической модели электромеханических систем с реактивно-вентильным электроприводом, проанализированы его параметры зубцо-вой структуры, насыщения магнитной системы и дискретности рабочего режима.
Ключевые слова: математическая модель, реактивно-вентильный электропривод, насыщение магнитной цепи.
Реактивно-вентильный электропривод (РВЭД) прочно занял место в качестве автономных источников электроэнергии. Отсутствие скользящих контактов и простота конструкции существенно повышают их надежность и срок службы. Роторы и статоры выполнены в виде пакетов листового магнита мягкого материала. На роторе РВЭД отсутствуют обмотки и постоянные магниты. Фазные обмотки находятся только на статоре. Для уменьшения трудоемкости катушки обмотки якоря могут изготавливаться отдельно, а затем надеваться на полюсы статора. Основная часть потерь появляется в статоре, который относительно легко остывает.
При создании математической модели РВЭД используется следующие допущения: магнитная цепь двигателя симметричная, линеаризованная, насыщение в уравнениях РВЭД значений параметров индуктивности фаз; сопротивления фаз не зависят от температуры обмотки статора; питание вентильного коммутатора осуществляется от источника напряжения; параметры вентильного коммутатора (ВК), приведены к соответствующим параметрам фаз двигателя.
Расчеты РВЭД на основе теории цепей используются мало, ровные уравнения таких моделей являются системой дифференциальных уравнений для фазовых напряжений РВЭД:
dy , (0, J)
Uj = R.i j + TjV J , (1)
JJdt
где Я - фазовое сопротивление; - потокосцепление обмоток; и] - фазовое направление; ^ - фазовый ток.
Кроме системы уравнений (1), для описания электрической цепи электродвигателя модели на основе теории цепей дополняются уравнениями движения ротора и равновесия:
М = У—+ Во + МНГ, (2)
& НГ
(в
— = о, (3)
(И
где о- угловая скорость; в - угол поворота; У - суммарный момент инерции на валу привода; МНГ - момент нагрузки; В - суммарный коэффициент трения.
Недостатком математической модели, построенной на основе уравнений Кирхгофа, является низкая точность расчетов с отклонением до 21...51%, в связи с тем, что использованные усредненные параметры электродвигателя и ВК недостаточно учитывали насыщение магнитной цепи. Но такие модели легко программируются и обладают высоким быстродействием. К таким моделям можно отнести рассмотренные выше математическую модель однофазного униполярного электродвигателя.
В основе модели лежат две системы уравнений: первая система уравнений (1) - (3) для описания электромеханических процессов, вторая система уравнений для описания электромагнитных зависимостей пото-косцепления каждой фазы ут = /(в,1¿2-.,т). Для определения значения используется цепная схема, значения которой определяются путем начального расчета методом конечного элементов магнитного поля. Недостатками этой модели являются невозможность исследования переходных электромеханических процессов и малое расхождение итерационного процесса в области насыщения.
Способы аппроксимации кривой потокосцепления с учетом насыщения магнитной цепи
В математических моделях применяются различные способы аппроксимации потокосцепления двигателя ук = /(0,/1,). Зависимость значения ук от тока можно разделить на два участка, которые показаны на рисунке. Это линейный участок без насыщения и участок насыщения магнитной цепи. Зависимость значения потокосцепления на линейном участке описывается формулой
у(0, 1) = ¿(0)1, (4)
где 1(0)- индуктивность фазы.
В обшей теории электромагнитный момент, который создан обмоткой фазы, рассчитается по формуле
м = ^1Ж т ё0
(5)
1т ° сот1
где Шт - магнитная энергия; 1т - ток т-фазы.
Такое выражение трудно применить из-за усложнения математической модели. В моделях используется упрощенная формула, полученная из (5) при отсутствии насыщения магнитной цепи:
м = 1 /2 аЬт
мт=т т—тг. (6)
2 а0
В математических моделях формула (6) использована только для работы электродвигателя в области ненасыщенной магнитной цепи, а при работе электродвигателя в области насыщения использована формула (5).
Требованиями к математической модели являются адекватность отражения процессов в двигателе, учет влияния параметров отдельных элементов, точность и быстродействие. Математическая модель выполняется на основе комбинированного подхода с учетом теории поля и управлений цепей. Многообразная модель легко представляется в виде подсистемы, которую можно перестроить и заменить в зависимости от задачи исследования.
Таким образом, для исследования статических и динамических параметров РВЭД необходимо разработать имитационную математическую модель с учетом параметров зубцовой структуры, насыщения магнитной системы и дискретности рабочего режима.
Список литературы
1. Голландцев Ю.А. Вентильные индукторно-реактивные двигатели // Электроприбор. 2003. 148 с.
2. Ключев В.И. Теория электропривода: учебник для вузов // М. 2001
3. Садовский Л. А., Черепков А.В. Разработка математической модели вентильно-индукторного привода // Сб. науч. трудов / МЭИ. 1997.
192
№675.
Нгуен Чонг Хай, асп., tronghai0321 @gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
AHALYSIS METHODS PARAMETERS ELECTROMECHANICAL SYSTEMS WITH
SWITCHED REL UCTANCE MOTOR
NT Hai
The article presents the development of mathematical models of electromechanical systems with switched reluctance motors, analyze its parameters gear-meshing structures, the saturation of the magnetic system and the operating mode of the discreteness.
Key words: mathematical model, switched reluctance motor, saturation of the magnetic system.
Nguyen Trong Hai, postgraduate, tronghai0321 @gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.86: 621.333.4
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕАКТИВНО-ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОДЪЕМНЫХ УСТАНОВОК
Н.Ч. Хай
Представлены особенности системы электропривода подъемных установок и реактивно-вентильного электродвигателя. Приведено обоснование применения реактивно-вентильного электродвигателя в системе электропривода подъемных установок.
Ключевые слова:реактивно-вентильный электродвигатель, эффективность.
Шахтные (рудничные) подъемные установки предназначены для выдачи полезного ископаемого (породы), подъема и спуска людей, оборудования и материалов. От надежной бесперебойной и производительной работы шахтного (рудничного) подъема зависит работа всей шахты (рудника) в целом, поэтому к подъемным установкам предъявляют особые требования в отношении надежности и безопасности работы [3]. Фактический срок службы подъемной установки, как правило, совпадает со сроком службы горного предприятия, однако для сохранения конкурентоспособности продукции горнодобывающее предприятие обязано постоянно со-
193
