Метод розрахунку механічних характеристик асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором

Abstract

Запропоновано алгоритм розрахунку механічних характеристик асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором при різних частотах напруги живлення. В основу розрахунку покладено математичну модель асинхронного двигуна, в якій враховується насичення магнітопроводу і витіснення струму в стержнях короткозамкненого ротора. Електромагнітні процеси у двигуні описуються системою нелінійних рівнянь електричної рівноваги, записаної в перетворених до ортогональних осей координат, яка розв'язується ітераційним методом Ньютона разом з методом продовження по параметру. Для обчислення потокозчеплень контурів та диференціальних індуктивностей використовуються характеристики намагнічування основним магнітним потоком, а також потоками розсіювання статора і ротора. Для урахування витіснення струму в стержнях ротора короткозамкнена обмотка подається у вигляді багатошарової структури, утвореної розбиттям стержнів по висоті на кілька шарів.

Development of a method for calculating mechanical characteristics of induction motors, taking into consideration saturation of the magnetic path and displacement of the current in the rotor bars. The algorithm is based on calculating the steady-state mode of induction motor operation for a set slip, described by a system of non-linear algebraic equations of electrical equilibrium, whereas the mechanical characteristic is evaluated as a set of steady-state modes using parameter continuation method. The idea of the steady-state mode calculation consists in determining vectors of currents and flux linkages of the motor circuits, using which makes it possible to evaluate the electromagnetic torque, active and reactive powers, etc. The study resulted in the development of a method and algorithm for calculating static characteristics of induction motors, which allows looking into the effect of different laws of voltage regulation on the mechanical characteristics, depending on the frequency change. An algorithm for calculating mechanical characteristics of the squirrel-cage induction motor was developed based on the mathematical model of the induction motor in which electro-magnetic parameters are calculated using real saturation curves for the main magnetic flux and leakage fluxes, and displacement of the current in the rotor bars is evaluated by presenting the rotor winding as a multi-layer structure. Applying the transformation of the electrical equilibrium equations into the orthogonal axes enabled a significant reduction of calculation volume without impairing the accuracy of the results. The developed algorithm allows studying the effect of different laws of scalar regulation of the voltage on the mechanical characteristics of the induction motor in order to obtain the necessarytorque-speed curves for their optimization. It can be used for programming frequency converters.