Спосіб ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів з некоректно заданою інформацією

Реферат: Спосіб ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів з некоректно заданою інформацією полягає у підключенні дослідного асинхронного двигуна до джерела напруги через датчики напруги та струму, подачі напруги до асинхронного двигуна, цифрового запису напруги та струму, математичній обробці отриманих результатів, визначенні складових миттєвої потужності, формуванні системи ідентифікаційних рівнянь на основі рівнянь балансу потужності джерела напруги та на елементах схеми заміщення асинхронного двигуна, визначенні електромагнітних параметрів асинхронного двигуна шляхом розв'язання системи ідентифікаційних рівнянь. В схему заміщення асинхронного двигуна послідовно дійсному джерелу живлення підключають додаткове фіктивне джерело живлення з заданою амплітудою та частотою, які відрізняються від параметрів відомого джерела. Вимірюють напругу та струм від дійсного джерела живлення, визначають гармонічні складові миттєвої потужності для джерел живлення, включно з фіктивним джерелом та струмом від нього, елементів схеми заміщення. Формують систему ідентифікаційних рівнянь балансу гармонік потужності для визначення електромагнітних параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна. Визначають електромагнітні параметри та складові гармоніки струмів кіл схеми заміщення асинхронного двигуна від фіктивного джерела живлення. UA 76422 U (12) UA 76422 U UA 76422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема до методів визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів. Корисна модель може бути використана для задач ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів при некоректно заданих початкових умовах. Відомий спосіб визначення активних та індуктивних опорів ротору [Способ определения активных и индуктивных сопротивлений рассеяния обмотки статора асинхронного двигателя: А.С. СССР 1372259: G01R 31/34 / Г.Г. Рогозин, Ю.И. Печуркин, В.И. Алексеев], за яким нерухомий асинхронний двигун (АД) підключають до однофазного джерела промислової частоти, вимірюють значення напруги, струму статора та кута між ними, відключають джерело у момент переходу струму через нуль, вимірюють миттєві значення напруги, що загасає. За отриманими даними розраховують активні та індуктивні опори ротора. Недоліками наведеного способу визначення параметрів є: - низька точність результатів, що обумовлюється неврахуванням опорів, еквівалентних втратам у сталі ротора та статора, ефекту витіснення струму в роторі; - необхідність у розбиранні АД для визначення індуктивного опору розсіювання статора; - розділення операцій по визначенню параметрів двигуна (статора за однією схемою, а ротора - за іншою) робить зазначений спосіб малопридатним для практичного визначення параметрів АД. Найбільш близьким технічним рішенням до корисної моделі, вибраним як прототип до способу, що заявляється, є спосіб [Спосіб визначення електромагнітних параметрів асинхронних двигунів: Патент України № 58766: G01R27/08 / Д.Й. Родькін, Ю.В. Ромашихін, А.П. Калінов, Ж.І. Ухань, В.О. Мельников; № 201011459; опубліковано 26.04.2011, бюл. № 8/2011] ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів за Т-подібною схемою заміщення з використанням рівнянь балансу складових миттєвої потужності. Спосіб полягає у підключенні АД до джерела живлення, вимірюванні сигналів напруги та струму статора протягом періоду змінної напруги Т, формуванні системи рівнянь балансу складових миттєвої потужності, порядок якої визначається кількістю невідомих, розрахунку системи рівнянь, визначенні електромагнітних параметрів асинхронного двигуна. Недоліками наведеного способу визначення електромагнітних параметрів АД є: - залежність точності визначення електромагнітних параметрів АД при розв'язанні систем рівнянь від кута керування тиристорами і, як наслідок, від співвідношення рівнів гармонік у кривих напруги та струму; - необхідність у полігармонічному джерелі напруги, за який використаний тиристорний регулятор напруги, що призводить до збільшення собівартості та появи високочастотних складових напруги та струму. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність та достовірність ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів шляхом використання рівнянь балансу складових миттєвої потужності при живленні від джерела синусоїдної напруги, що забезпечує точність визначення параметрів електричних машин з некоректно заданою інформацією. Згаданий технічний результат при реалізації корисної моделі досягається тим, що дослідний АД підключають до джерела напруги через датчики напруги та струму, записують сигнали напруг та струмів, визначають гармонічні складові миттєвої потужності, складають систему ідентифікаційних рівнянь на основі рівнянь балансу гармонік потужності елементів електричної схеми, визначають електромагнітні параметри АД шляхом вирішення системи ідентифікаційних рівнянь. Згідно з корисною моделлю АД підключають через датчики напруги та струму до мережі з синусоїдною напругою, виконують цифровий запис напруги та струму протягом періоду змінної напруги, визначають складові миттєвої потужності, складають систему ідентифікаційних рівнянь для визначення електромагнітних параметрів асинхронного двигуна, ідентифікують електромагнітні параметри АД. Запропонований спосіб пояснюється наступним кресленням, де на фіг. 1 наведена Т подібна схема заміщення АД, на якій прийнятті позначення: U1 - напруга живлення I асинхронного двигуна від дійсного джерела живлення;  - струм статорного кола від дійсного 11 55  джерела живлення; Ui - напруга живлення асинхронного двигуна від фіктивного джерела живлення; 1 - струм статорного кола від фіктивного джерела живлення; / - струм роторного Ii I2 1 кола від дійсного джерела живлення; / I2 - струм роторного кола від фіктивного джерела i 1 UA 76422 U живлення;  - струм кола намагнічування від дійсного джерела живлення;  - струм кола I 1 I i намагнічування від фіктивного джерела живлення; R1 - активний опір статорного кола; L1 / індуктивність статорного кола; L - індуктивність кола намагнічування; R 2 - приведений 5 10 активний опір роторного кола; L/2 - приведена індуктивність роторного кола. Спосіб здійснюється наступним чином: АД підключається до джерела синусоїдної напруги.  Вимірюються значення напруги u(t) та струму i(t) АД від дійсного джерела напруги U1 протягом періоду Т (фіг.), додатково вводиться фіктивне джерело живлення з відомою амплітудою та частотою, відмінною від частоти мережі. Сигнали напруг та струмів записують у вигляді тригонометричних рядів: ut   u д t   uшті t   U1 cost   N  Uni cosit  ; n 1 it   i д t   iшті t   I1a cost   I1b sint   M M m 1 m 1 Imai cosi t   Imbi sini t  , де uд t  - миттєве значення напруги дійсного джерела живлення; uшті t  - миттєве значення напруги фіктивного джерела живлення; U1 cost  - косинусна складова напруги від дійсного джерела живлення;  i - кругова частота і-го фіктивного джерела живлення; n - номер гармоніки 15 напруги; N - число гармонік напруги; i - кількість фіктивних джерел живлення; N  Uni cost  n 1 сума складових напруги на n-ій гармоніці фіктивного джерела живлення; i д t  - миттєве значення струму від дійсного джерела живлення; iшті t  - миттєве значення струму фіктивного джерела живлення; I1a cost  - косинусна складова струму від дійсного джерела живлення; I1b sint  - синусна складова струму від дійсного джерела живлення; 20 25 30 косинусних складових струму на m-ій гармоніці;  it  Imbi sin m 1 m 1 - сума синусних складових струму на m-ій гармоніці; m - номер гармоніки струму; М - число гармонік струму. Визначаються складові миттєвої потужності для джерел живлення, активного опору, індуктивності. У відповідності зі схемою заміщення АД (креслення) складаються рівняння енергетичного балансу для складових гармонік миттєвої потужності. Для двох гармонік напруги і струму можна скласти десять ідентифікаційних рівнянь. Невідомими параметрами є електромагнітні параметри (активні опори та індуктивні статорного, роторного кола та кола намагнічування) та гармоніки струму від фіктивного джерела живлення. Рівняння енергетичного балансу складаються у відповідності з тим, що складові гармонік миттєвої потужності джерела синусоїдної напруги дорівнюють сумі складових гармонік миттєвих потужностей на кожному елементі Т-подібної схеми заміщення асинхронного двигуна. Складається система рівнянь енергетичного балансу складових гармонік миттєвої потужності відповідно до схеми заміщення (креслення): P0д  Р 0R ; j  Pka д  Рka R c j  c  Pkbc д  Рkbc R j  Pka s д  РkasR j  Pkb s д  РkbsR j  35 M M  Imai cosit  - сума  Рkac L j ;  Рkbc L j ;  Рka sL j ;  Рkb sL j , де P0д - нульова складова гармонік миттєвої потужності джерела синусоїдної напруги; Pkac д , Pkbc д - косинусні та синусні канонічні складові гармонік миттєвої потужності джерела синусоїдної напруги відповідно; Pka д , Pkb д - косинусні та синусні неканонічні складові гармонік s sмиттєвої потужності джерела синусоїдної напруги відповідно; Р0R - сума постійних складових i миттєвої потужності на активних опорах j-гo кола; Рka R , Рkb R , Рka L , Рkb L - сума c j c j c j s j косинусних та синусних канонічних складових миттєвої потужності на активних опорах та 2 UA 76422 U індуктивностях j-гo кола відповідно; Рka R , Рkb R , Рka L , Рkb L - сума косинусних та s j s j s j s j 5 синусних неканонічних складових миттєвої потужності на активних опорах та індуктивностях j-гo кола відповідно. При використанні двох гармонік напруги та струму (перша - від дійсного джерела з частотою , друга - від фіктивного джерела з частотою 3) система енергетичного балансу має вигляд: / R1((I1a )2  (I1b )2 )  R2 ((I/ )2  (I/ )2 )  U1 I1a ; 1 21 1 2 2 R1((I1a3 )  (I1b3 )  2b1 / / )  R2 ((I2 )2 3 1 1 ; /  (I2b )2 )  U13 I1a3 3  / / / /  L1(2I1a1I1b3  2I1b1I1a3 )  L  (2Ia1Ib3  2Ib1Ia3 )  L/2 (2I2a I2b  2I2b I2a )  ; 1 / / /  R1(2I1a1I1a3  2I1b1I1b3 )  R 2 (2I2a I2a 1 3 / /  2I2b I2b )  U11I1a3 1 3   3 1  U13 I1a1 / /  L1(2I1a1I1b1 )  L  (2Ia1Ib1 )  L/2 (2I2a I2b )  R1((I1a1 )2  1  (I1b1 ) 10  2 / /  R2 ((I2a )2 1 /  (I2b )2 1 1 3 ;  U11I1a1  / / / /  L1( 2I1a1 I1a 3  2I1b1 I1b 3 )  L  ( 2Ia1 Ia 3  2Ib1 Ib 3 )  L/2 ( 2I2a I2a  2I2b I2b )  ; 1 3 1 / / / / /  R1(2I1a1 I1b 3  2I1b1 I1a 3 )  R 2 (2I2a I2b  2I2b I2a )  U11 I1b 3  U13 I1b1  1 3 1 3  3 / / / / /  L1((I1a1 )2  (I1b1 )2 )  L ((Ia1 )2  (Ib1 )2 )  L/2 ((I2a )2  (I2b )2 )  R1(2I1a1I1b1 )2  R2 (2I2a I2b )  U11I1b1 ; 1 1 1 1   / / / /  L1( 4I1a1I1b 3  4I1b1I1a 3 )  L ( 4Ia1Ib 3  2Ib1Ia 3 )  L/2 ( 4I2a I2b  4I2b I2a  1 3 1 3 / / / / /  R1(2I1a1I1a 3  2I1b1I1b 3 )  R2 (2I2a I2a  2I2b I2b )  U11I1a 3  U13 I1a1  1 3 1 3 ;  / / / /  L1( 4I1a1I1a 3  4I1b1I1b 3 )  L  ( 4Ia1Ia 3  4Ib1Ib 3 )  L/2 ( 4I2a I2a  4I2b I2b )  1 3 1 3 ; / / / / /  R1(2I1a1I1b 3  2I1b1I1a 3 )  R (2Ia1Ib 3  2Ib1Ia 3 )  R2 (2I2a I2b  2I2b I2a )  U11I1b 3  U13 I1b1   / /  L1(6I1a 3 I1b 3 )  L (6Ia 3 Ib 3 )  L/2 (6I2a I2b )  3 3 1  3 1 3 ; / / /  R1((I1a 3 )2  (I1b3 )2 )  R2 ((I2a )2  (I2b )2 )  U13 I1a 3 15 3 3  ; / / / / /  L1(3(I1a3 )  3(I1b3 ) )  L  (3(Ia3 )  3(Ib3 ) )  L/2 (3(I2a )2  3(I2b )2 )  R1(2I1a3 I1b3 )2  R 2 (2I2a I2b )  U13 I1b3 3 3 3 3 / I2a 1 2 2 2 / I2b 1  Ia1  I1a1 ; 2  Ib1  I1b1 ; / I2b  Ib 3  I1b 3 ; 3 / I2a  Ia3  I1a3 ; 3 де I1a , I1b - косинусні та синусні складові струму статорного кола від дійсного джерела 1 1 відповідно; I1a , I1b 3 3 - косинусні та синусні складові струму статорного кола від фіктивного джерела відповідно; I/ , I/ - косинусні та синусні складові струму роторного кола від дійсного 2a 2b 1 джерела відповідно; 20 25 1 , I/ - косинусні та синусні складові струму роторного кола від 2b3 фіктивного джерела відповідно; Ia , Ib - косинусні та синусні складові струму кола 1 1 / I2a 3 намагнічування від дійсного джерела відповідно; Ia , Ib - косинусні та синусні складові 3 3 струму кола намагнічування від фіктивного джерела відповідно. Розв'язується система енергетичного балансу та визначаються електромагнітні параметри асинхронного двигуна та складові гармоніки струму від фіктивного джерела живлення. Корисна модель дозволяє підвищити точність ідентифікації електромагнітних параметрів АД з некоректно заданою інформацією. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб ідентифікації електромагнітних параметрів асинхронних двигунів з некоректно заданою інформацією, який полягає у підключенні дослідного асинхронного двигуна до джерела напруги через датчики напруги та струму, подачі напруги до асинхронного двигуна, цифрового запису напруги та струму, математичній обробці отриманих результатів, визначенні складових миттєвої потужності, формуванні системи ідентифікаційних рівнянь на основі рівнянь балансу потужності джерела напруги та на елементах схеми заміщення асинхронного двигуна, визначенні електромагнітних параметрів асинхронного двигуна шляхом розв'язання системи 3 UA 76422 U 5 ідентифікаційних рівнянь, який відрізняється тим, що в схему заміщення асинхронного двигуна послідовно дійсному джерелу живлення підключають додаткове фіктивне джерело живлення з заданою амплітудою та частотою, які відрізняються від параметрів відомого джерела, вимірюють напругу та струм від дійсного джерела живлення, визначають гармонічні складові миттєвої потужності для джерел живлення, включно з фіктивним джерелом та струмом від нього, елементів схеми заміщення, формують систему ідентифікаційних рівнянь балансу гармонік потужності для визначення електромагнітних параметрів схеми заміщення асинхронного двигуна, визначають електромагнітні параметри та складові гармоніки струмів кіл схеми заміщення асинхронного двигуна від фіктивного джерела живлення. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4