ЧИСЛЕННЫЙ БЕЗИТЕРАЦИОННЫЙ МЕТОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

D. G. Patalakh, S. M. Tykhovod, T. M. Kornus

Аннотация


Цель работы. Разработка безытерационного метода расчета переходных электромагнитных и электромеханических процессов в асинхронных двигателях.

Методы исследования. Численные методы интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений, программирование.

Полученные результаты. Поскольку в систему уравнений, описывающих динамику асинхронного двигателя, входят произведения токов ротора и статора и произведение частоты вращения ротора и токов, то эта система нелинейная. Численное решение нелинейных дифференциальных уравнений предполагает итерационный процесс на каждом шаге интегрирования. Этот итерационный процесс может быть длительным и плохо сходящимся, что замедляет процесс расчета. Предложено усовершенствование численного метода, устраняющее итерационный процесс и сокращающее время моделирования. Усовершенствованный численный метод применен для интегрирования дифференциальных уравнений, описывающих динамику электромагнитных и электромеханических асинхронного двигателя.

Научна новизна. Предложено усовершенствование численного метода, позволяющее выполнять численное интегрирования дифференциальных уравнений, содержащих произведение функций, что позволяет избежать итерационного процесса на каждом шаге интегрирования и сократить время моделирования.

Практическая ценность. На основании предложенной методики может быть разработана универсальная программа моделирования электромеханических процессов в асинхронных двигателях, имеющая преимущество по быстродействию.


Ключевые слова


электромеханические процессы; асинхронные двигатели; численные методы; дифференциальные уравнения

Полный текст:

PDF

Литература


Pivnyak, G. G., Vinoslavskiy, V. N. (2003). Perekhodnyye protsessy v sistemakh elektrosnabzheniya. Moscow, Energoatomizdat, 548. (in Russian)

Venikov, V. A. (1985). Perekhodnyye elektromekhanicheskiye protsessy v elektricheskikh sistemakh. Moscow, Vysshaya shkola, 536. (in Russian)

Yarymbash, D. (2012). Features of the short-circuit current calculations of the ac graphitization power electrical complex. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 23-30. DOI: 10.15588/1607-6761-2012-1-6. (in Russian)

Yarymbash, D. (2014). The features of the calculation of electrodynamic stability of laminated bus packages of low-voltage circuit of graphitization furnace. Visnyk SevNTU: Seriya: Mekhanika. Enerhetyka. Ekolohiya. 146, 131-136. (in Russian)

Kotsur, M. (2014). Features of the of thermal effect impact on the asynchronous motor with the modified pulse control system in conditions of frequent starts. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 32-36. DOI: 10.15588/1607-6761-2014-1-5

Kopylov, I. P. (2001). Matematicheskoye modelirovaniye elektricheskikh mashin. Moscow, Vysshaya shkola, 327. (in Russian)

Vaskovskiy, Yu. V., Geraskin, A. A. (2012) Mathematical modeling of electromagnetic fields in the squirrel cage induction motor with damaged rotor winding, Tehnicheskaya elektrodinamika, 2. 56 – 61. (in Russian)

Milyih, V. I., Polyakova, N. V. (2013) An analysis of harmonic composition the AC magnetic field associated with a rotating rotor turbine generator, at idle speed and short circuit modes, Electrical Engineering And Power Engineering, 2. 5–12. DOI: 10.15588/1607-6761-2013-2-1 (in Russian)

Mogilnikov, B. C., Oleynikov, A. M., Strelnikov, A. N. (1983) Asinhronnyie dvigateli s dvuhsloynyim rotorom i ih primenenie, Moscow, Energoatomizdat, 120. (in Russian)

Plyugin, V. E. (2013) Numerical simulation of the electromagnetic field of the induction motor with the external massive rotor, Vestnik NTU «KHPI», 51(1024), 66 – 75. (in Russian)

Yarymbash, D., Kotsur, M., Yarymbash, S., & Kotsur, I. (2017). Features of parameter determination of the induction motor substitution circuit for short-circuit mode. Electrical Engineering And Power Engineering, 1, 24-30. DOI: 10.15588/1607-6761-2017-1-4. (in Russian)

Yarymbash, D., Kotsur, M., Yarymbash, S., & Kotsur, I. (2016). Features of three-dimensional simulation of the electromagnetic fields of the asynchronous motors. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 43-50. DOI: 10.15588/1607-6761-2016-2-5. (in Russian)

Pustovetov, M. Kompyuternoye modelirovaniye asinkhronnikh dvigateley i transformatorov / M. Pustovetov. K. Solus. I. Sinyavskiy.- LAP LAMBERT.- 2013.- 206 c. (in Russian)

Persova, М. G., Soloveychik, Yu. G., Temlyakova, Z. S. (2007) A new approach to the design of electrical machines based on numerical simulation, Elektrotehnika, 9, 15–21. (in Russian)

Makeyev, M. S., Kuvshinov, A. A. (2013). Algorithm for calculating the parameters of the equivalent circuit of the asynchronous engine at the catalog data. Vektor nauki TGU, 1 (23), 108-112. (in Russian)

Moshchinskiy, Yu. A., Bespalov, V. Ya., Kiryakin, A. A. (1998). Ascertainment of the equivalent circuit parameters of the asynchronous machine at the catalog data. Elektrichestvo, 4/98, 38-42 (in Russian)

Keoun, D. (2008). OrCAD Pspice. Analiz elektricheskikh tsepey. sPb,: Piter. 640. (in Russian)

Yarymbash, S., Kylymnyk, I., & Yarymbash, D. (2010). Specific determination of equivalent circuit parameters in the furnace loop of the AC graphitizing furnace. Electrical Engineering And Power Engineering, 2, 36-43. DOI: 10.15588/1607-6761-2010-2-6. (in Russian)

GNU Octave [online] Available at: www.gnu.org/software/octave/index.html

Chernykh, I. V. (2008). Modelirovaniye elektrotekhnicheskikh ustroystv v MATLAB, SimPower Systems i Simulink. Moscow, DMK Press,.288. (in Russian)


Пристатейная библиография ГОСТ


1. Пивняк Г.Г. Переходные процессы в системах электроснабжения / Г.Г. Пивняк, В.Н. Винославский. – М.: Энергоатомиздат, Днепропетровск, Национальный горный университет, 2003. - 548 с.

2. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах / В.А. Веников. – М.: Высшая школа, 1985. – 536 с.

3. Ярымбаш Д.С. Особенности расчета токов короткого замыкания мощных электротехнических комплексов графитации переменного тока / Д. С. Ярымбаш // Електротехніка та електроенергетика. - 2012. - № 1. - С. 23-30. DOI: 10.15588/1607-6761-2012-1-6

4. Ярымбаш Д.С. Особенности расчета электродинамической стойкости шихтованных шинных пакетов короткой сети печи графитации / Д.С. Ярымбаш // Вісник СевНТУ: зб. наук. пр. Вип. 146/2014. Серія: Механіка. Енергетика. Екологія. – Севастополь. 2014. – С. 131 – 136.

5. Коцур М.И. Особенности ударного теплового воздействия на асинхронный двигатель с модифицированной системой импульсного регулирования в условиях частых пусков / И.М. Коцур // Електротехніка та електроенергетика. – 2014. - № 1. – С. 32 – 36. DOI :10.15588/1607-6761-2014-1-5

6. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин / И. П. Копылов. – М. : ВШ. – 2001. – 327 с.

7. Васьковский Ю. В. Математическое моделирование электромагнитных полей в короткозамкнутом асинхронном двигателе с поврежденной обмоткой ротора [Текст] / Ю. В. Васьковский, А. А. Гераскин // Техническая электродинамика. – 2010 – № 2. – С. 56 – 61.

8. Милых В. И. Анализ гармонического состава переменного магнитного поля, связанного с вращающимся ротором турбогенератора, в режиме холостого хода и короткого замыкания [Текст] / В. И. Милых, Н. В. Полякова // Электротехника и электроэнергетика. – 2013. – №2. – С. 5 – 12.

9. Могильников B.C. Асинхронные двигатели с двухслойным ротором и их применение [Текст] / B.C. Могильников, A.M. Олейников, А.Н. Стрельников. – М.: Энергоатомиздат, 1983. –120с.

10. Плюгин, В. Е. Численное моделирование электромагнитного поля асинхронного двигателя с внешним массивным ротором [Текст] / В.Е. Плюгин // Вестник НТУ «ХПИ». – 2013. – № 51 (1024) – С. 66 – 75.

11. Ярымбаш Д.С. Особенности определения параметров схемы замещения асинхронного двигателя для режима короткого замыкания/ Д.С. Ярымбаш, М.И. Коцур, С.Т. Ярымбаш, И.М. Коцур // Електротехніка та електроенергетика №1, 2017, с.24-30. DOI: 10.15588/1607-6761-2017-1-4.

12. Яримбаш Д. С. Особенности трехмерного моделирования электромагнитных полей асинхронного двигателя [Текст] / Д. С. Яримбаш, М. И. Коцур, С. Т. Яримбаш, И. М. Коцур // Електротехніка та електроенергетика – 2016. – №2 – С. 43 – 50. DOI: 10.15588/1607-6761-2016-2-5.

13. Пустоветов М. Компьютерное моделирование асинхронних двигателей и трансформаторов / М. Пустоветов, К. Солус, И. Синявский.- LAP LAMBERT.- 2013.- 206 c.

14. Персова М.Г. О новом подходе к проектированию электрических машин на основе численного моделирования [Текст] / М.Г. Персова, Ю.Г. Соловейчик, З.С. Темлякова и др. // Электротехника. – 2007. - № 9. – С. 15 -21.

15. Макеев М. С. Алгоритм расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя по каталожным данным / М.С. Макеев, А.А. Кувшинов // Вектор науки ТГУ. – 2013. – № 1. – С. 108-112.

16. Мощинский Ю. А. Определение параметров схемы замещения асинхронной машины по каталожным данным [Текст] / Ю.А. Мощинский, В.Я. Беспалов, А. А. Кирякин // Электричество - 1998. - №4/98. - С. 38-42

17. Кеоун Д. OrCAD Pspice. Анализ электрических цепей / Дж. Кеоун. – сПб,: Питер. –  2008. – 640 с.

18. Ярымбаш Д.С. Особенности определения параметров электрической схемы замещения печной петли печи графитации переменного тока/ Д.С. Ярымбаш, И.М. Килимник, С.Т. Ярымбаш // Електротехніка та електроенергетика №2, 2010, С.36-43.

19. GNU Octave [Электронный ресурс]. – режим доступа: www.gnu.org/software/octave/index.html

20. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink / И.В. Черных. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. – 288 с.





DOI: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2017-2-5

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Copyright (c) 2018 D.G. Patalakh, S.M. Tykhovod, T.M. Kornus

Creative Commons License
Эта работа лицензирована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Адрес редакции журнала:
Редакция журнала «E&E», Запорожский национальный технический университет, 
ул. Жуковского, 64, г. Запорожье, 69063, Украина. 
Телефон: 0 (61) 769-82-96 – редакционно-издательский отдел
E-mail: rvv@zntu.edu.ua