Pабота 10ml. Исследование асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы

Исследование механических и рабочих характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Методические указания

Изучите рекомендации по исследованию моделей электротехнических устройств в MatLab (см. Приложение).

Содержание работы

Исследование механических характеристик асинхронного электродвигателя при питании от источника с неизменным напряжением и частотой.

Исследование рабочих характеристик асинхронного электродвигателя при питании от источника с неизменным напряжением и частотой.

Описание модели

Откройте окно MatLab, нажмите File/Open, откройте папку work/10ML, найдите и откройте файл psb_10ml.

Модель для исследования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 10.1) содержит следующие блоки из библиотек Simulink и SimPowerSystem:

• трехфазный источник синусоидального напряжения 3-phase Sourse из SimPowerSystem/Electrical Sourses;

• асинхронная машина Asynchronous Machine из SimPowerSystem/ Mashines;

• блок разделения результатов моделирования машин Demux из SimPowerSystem/ Mashines;

• источник линейно изменяющегося воздействия Ramp из Simulink/Sourses;

• блок измерения мгновенного значения фазного напряжения U_Sf источника из SimPowerSystem/Measurements/Voltage Measurement;

• блок измерения мгновенного значения фазного тока I_Sf источника из SimPowerSystem/Measurements/Current Measurement;

• блок измерения амплитудных значений напряжения и тока и средних значений активной и реактивной мощностей Discrete Active & Reactive Power из SimPowerSystem/ Extra Library/ Discrete Measurements;

• блоки для наблюдения действующих значений фазного напряжения и тока двигателя, активной и реактивной мощности Scope1, угловой скорости двигателя и электромагнитного момента Scope и графопостроитель XY Graf из Simulink/Sinks;

• блоки для регистрации результатов моделирования w, Te, U_Sf /I_Sf, P/Q из Simulink/Sinks/ Display.

Рис.10.1. Схема модели для исследования асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором

Подготовка модели к выполнению исследований

Объект исследования – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Исходными данными для расчета параметров модели являются (табл.10.1):

• номинальная мощность двигателя P_n,

• номинальное линейное напряжение U_n,

• частота сети f_n,

• число пар полюсов p,

• коэффициент полезного действия eff,

• коэффициент мощности cosfi,

• кратность пускового тока kip,

• кратность пускового момента kmp,

• кратность максимального момента kmmax,

• момент инерции J.

Таблица 10.1. Результаты расчета параметров модели двигателя в MatLab по каталожным данным двигателя

N, номер бригады	1	2	3	4	5	6	7
Тип двигателя	АИР180 М2	АИР180 S2	АИР160 S2	АИР180 М4	АИР180 S4	АИР160 S4	АИР132 М4
Каталожные данные двигателей
Pn, Вт	30000	22000	15000	30000	22000	15000	11000
Un, В	380	380	380	380	380	380	380
fn, Гц	50	50	50	50	50	50	50
sn, о.е.	0.025	0.027	0.030	0.02	0.025	0.03	0.035
eff, о.е.	0.905	0.895	0.89	0.915	0.9	0.895	0.875
cosfi, о.е.	0.88	0.88	0.89	0.86	0.87	0.89	0.87
кmp	1.7	1.7	1.8	1.7	1.5	1.9	2
kmmax	2.7	2.7	2.7	2.7	2.4	2.9	2.2
kip	7.5	7.0	7.0	7.0	6.05	7.0	7.5
Результаты расчета
In, A	57.23	42.44	28.77	57.92	42.69	28.61	21.95
w, рад/с	306.31	305.68	304.73	153.94	153.15	152.37	151.58
Te.n, Н*м	97.94	71.97	49.22	194.88	143.65	98.45	72.57
Tm.n , Н*м	93.17	68.09	46.44	186.42	136.28	93.13	67.88
Rs , Ом	0.1927	0.2980	0.4602	0.1682	0.2778	0.427	0.6836
Ls, Гн	0.4e-3	0.578e-3	0.853e-3	0.423e-3	0.663e-3	0.858e-3	1.044e-3
Rr, Ом	0.0795	0.1147	0.1896	0.0617	0.1047	0.1917	0.2801
Lr, Гн	0.4e-3	0.578e-3	0.853e-3	0.423e-3	0.663e-3	0.858e-3	1.044e-3
Lm, Гн	25.44e-3	34.26e-3	52.7e-3	23.33e-3	32.7e-3	52.99e-3	63.82e-3
J, (кг*м^2)	0.45	0.41	0.21	0.69	0.57	0.37	0.28
Ff, N m s	0.02	0.02	0.02	0.03	0.03	0.03	0.03
p	1	1	1	2	2	2	2
№ бригады	1	2	3	4	5	6	7

Перепишите в таблицу на бланке каталожные данные двигателя.

Рассчитайте номинальную угловую скорость двигателя w_n=2*π*n_n/60, номинальный ток двигателя I_n= P_n /( sqrt (3)*U_n*η_n* cosfi), номинальный электромагнитный момент на валу двигателя T_{e n}=P_n/w_n и номинальный момент сопротивления движению T_mn= T_{e n}*sqrt(eff).

Результаты расчета сравните с данными табл. 10.1 и запишите в таблицу на бланке.

Параметры модели в MatLab других асинхронных двигателей могут быть рассчитаны по ниже приведенной программе [3] и каталожным данным двигателя [12]:

%Справочные данные- тип двигателя ………

Pn=…; Un=…; fn=…; sn=…; eff=…; cosfi=…; kip=…; kmp=….; kmmax=…….; p=…; J=…..;

%Параметры модели двигателя

Uf=Un/sqrt(3); no=60*fn/p; n=no*(1-sn); In=Pn/(3*Uf*eff*cosfi); w=pi*n/30; Ten=Pn/w; Tmn= Ten*sqrt(eff); sk=(kmmax+sqrt(kmmax^2-1))*sn;

for c=1.02:0.002:1.04;

Rr=1.015*Pn*sn/(3*In^2*(1-sn));

Rs=(Uf*cosfi*(1-eff)/In)-c^2*Rr-(0.015*Pn/(3*In^2));

L=Uf/(4*pi*fn*(1+c^2)*kip*In);

Ls=Uf/(2*pi*fn*In*sqrt(1-cosfi^2)-4*pi*f*kmmax*Ten*sn/(3*p*Uf*sk));

Lm=Ls-L;c1=1+L/Lm;format short;

[Rs 1000*L Rr 1000*Lm c;

In w Ten Tmn c1]

Скопируйте программу из папки work/10ml/model_parameters.m в окно команд MatLab, введите в программу каталожные данные двигателя, допишите в конце программы слово end , выберите из результатов расчета строку, в которой значения с = с1 и запишите в таблицу на бланке соответствующие этой строке значения параметров модели двигателя.

Откройте таблицу параметров модели источника питания 3-Phase Sourse и установите:

• действующее значение линейного напряжения (B) 380;

• начальная фаза напряжения в фазе А (град) 0

• частота источника (Гц)] 50

• соединение фаз источника - Yg - звезда с заземленной нейтралью,

• активное сопротивление источника (Ом) 0.1;

• индуктивность источника (Гн) 0.

Откройте таблицу параметров блока Discrete Active & Reactive Power и установите Fundamental Frequency (основную частоту) 50.

Откройте таблицу параметров Asynchronous Machine и введите параметры модели двигателя:

• Тип ротора Squirrel-Cage [короткозамкнутый];

• Система координат Stationary - неподвижная относительно статора.

• Номинальная мощность Pn (ВА), действующее линейное напряжение Un (В) и номинальная частота fn (Гц) [Pn, Un, fn];

• Сопротивление Rs (Ом) и индуктивность Ls (Гн) статора [Rs, Ls];

• Сопротивление Rr (Ом) и индуктивность Lr (Гн) ротора [Rr, Lr ];

• Взаимная индуктивность статора и ротора (Гн) [Lm]

• Момент инерции J (кг*м^2), коэффициент трения F (Н*м*с) и число пар полюсов p [J, F, p]