You are currently viewing Оценка индуктивности цепи намагничивания асинхронного электродвигателя в процессе его работы

Оценка индуктивности цепи намагничивания асинхронного электродвигателя в процессе его работы

Содержание

Как показано в работе [1], при оценке параметров и состояния асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором (АД) величина индуктивности цепи намагничивания мало влияет на точность оценок, при условии ее достаточно большого по сравнению с индуктивностями рассеяния значения.

Вывод расчетных уравнений для оценки индуктивности

Данное суждение справедливо для переходных процессов, например процесса для следующих режимов:

  • Пуск электродвигателя, когда величины намагничивающего тока и потокосцепления цепи намагничивания относительно малы.
  • При статических режимов работы электродвигателей с существенным скольжением.

Чем ближе режим работы машины к режиму холостого хода, тем сильнее сказывается влияние индуктивности цепи намагничивания Lm на точность оценок состояния асинхронного электродвигателя, но, с другой стороны, более точно можно оценить саму величину Lm.

Для оценки индуктивности цепи намагничивания воспользуемся следующей моделью для электродвигателя:

(1)

где

  • Ir — вектор тока ротора.
  • Is — векторы силы тока статора.
  • Us — векторы напряжения статора.
  • Rr — активные сопротивления ротора.
  • LrI — индуктивности рассеяния ротора.
  • Rs — активные сопротивления статора.
  • Ψr — векторы потокосцепления ротора.
  • Ψs — векторы потокосцепления статора.
  • LsI — индуктивности рассеяния статора.
  • р — число пар полюсов электродвигателя.
  • Lm— индуктивность цепи намагничивания.
  • ωr — частота вращения ротора электродвигателя.

Следовательно коэффициенты электромагнитной связи статора и ротора определим из следующих уравнений:

Поэтому переходные индуктивности статора и ротора определяем следующим образом:

Есть ряд параметров и величин определяющие состояние электродвигателя определяются согласно следующих работ [1, 2], при этом знание величины индуктивности цепи намагничивания не требуется.

К данным параметрам относятся следующие параметры электродвигателя: величин:

  • L’r — индуктивность ротора.
  • L’s — индуктивность статора.
  • Rr — активные сопротивления ротора.
  • Ψr — векторы потокосцепления ротора.
  • Rs — активные сопротивления статора.
  • Ψs — векторы потокосцепления статора.
  • ωr — частота вращения ротора электродвигателя.

Определение величины Lm будем производить следующим образом:

  • Берем относительно небольшую выборку по времени порядка 20-60 мс, то есть 1-3 периода сетевого напряжения.
  • Выполняем минимизацию квадратичной ошибки с помощью интегральной зависимости.

Тогда минимизация квадратичной ошибки примет вид:

где

  • Is (t) — расчётные величины тока статора.
  • I*s (t) — измеренные величины тока статора.

Расчет производим методом Эйлера согласно уравнения (1), а начальное значение получаем по формуле:

Практические расчеты и выводы

Поскольку варьируемый параметр только один, то численная минимизация целевой функции ε (Lm) не вызывает трудностей и может быть реализована любым из известных методов.

Проверка метода была проведена на математической модели, а также практически по результатам пуска нескольких двигателей.

Результаты оценок для электродвигателя 4АМ80А4 мощностью 1.1 кВт приведены на рисунке 1:

Рисунок 1 – Измеренная частота вращения ротора и результаты оценки индуктивности цепи намагничивания с различными размерами выборки
Рисунок 1 – Измеренная частота вращения ротора и результаты оценки индуктивности цепи намагничивания с различными размерами выборки

На графике изображена измеренная скорость вращения и результаты оценок с различными размерами выборки периода сетевого напряжения:

  • 2.
  • 2,2.
  • 2,4.
  • 3.

Найденная из опыта холостого хода индуктивность цепи намагничивания для этого асинхронного электродвигателя составила 0,243 Гн.

По графикам хорошо видно, что погрешность оценок максимальна в переходном процессе, где:

  • Погрешность достигает 15%, и чем ближе режим работы к режиму холостого хода, тем меньше погрешность.
  • В свою очередь в установившемся режиме погрешность не превышает 5%.

Данная работа является продолжением работы [1] и полученные результаты доказывают возможность осуществления динамической идентификации асинхронных электродвигателей на основе предложенного варианта математической модели АД с упрощениями, основанными на учете значимости ее параметров в различных режимах.

Основным достоинством изложенного метода идентификации электродвигателя является возможность определения текущих значений параметров непосредственно в процессе функционирования асинхронного электропривода, а также устойчивость вычислительных процедур процесса идентификации.

Полученная таким образом информация может быть использована:

  • Для функционального диагностирования АД.
  • Для превентивной защиты электродвигателя.
  • Для управления асинхронными электроприводами.

Список литературы

  1. Динамическая идентификация асинхронных электродвигателей с учетом значимости параметров.
  2. Каширских В.Г., Нестеровский А.В., Оценка активного сопротивления ротора асинхронного электродвигателя с помощью искусственной нейронной сети// Вести. КузГТУ. -2004. -№6. -С.64-65.
  3. Обзор типов искусственных нейронных сетей и методов их обучения.

Источник: Оценка индуктивности цепи намагничивания асинхронного электродвигателя в процессе его работы / В.Г. Каширских, А.В. Нестеровский // Вестник КузГТУ. — 2005. — №2. — C. 28-29.

Добавить комментарий

Gekoms LLC

Коллектив экспертов большая часть опыта и знаний которых востребованы в области промышленной автоматизации, разработке технически сложного оборудования, программировании АСУТП, управлении электроприводом. Телефон: +7(812) 317-00-87 Email: info@gekoms.com Сайт: https://gekoms.org