Динамические математические и компьютерные модели асинхронных двигателей
- ISBN
- 978-5-9729-2939-9
- Кол-во страниц
- 212
- Формат
- 148х210
- Переплет
- Твердый; Полноцвет
- Год
- 2026 Библиографическая запись
О-91 Динамические математические и компьютерные модели асинхронных двигателей : учебное пособие / Е. Я. Омельченко. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2026. – 212 с. : ил., табл.
Рассмотрены традиционные динамические математические модели асинхронных машин на основе двухфазной обобщенной электрической машины. Разработаны динамические математические и компьютерные модели трехфазных машин для асинхронных двигателей с фазным и короткозамкнутым ротором с учетом потерь в стали, намагничивания магнитной системы, вытеснения тока ротора. Представлены примеры использования компьютерных моделей асинхронных двигателей в системах электропривода АДФR, ПЧ-АД, САД, ПЧ-САД, УПП-АД. В приложениях проанализированы пространственные волны магнитодвижущих сил в зазоре в зависимости от фазности и типа обмоток, приведены базы данных в абсолютных величинах для серии двигателей 4А с фазным и короткозамкнутым ротором. Для всех математических моделей разработаны компьютерные модели с использованием программного комплекса MATLAB Simulink. Для аспирантов, магистрантов и бакалавров по профилям подготовки «Электропривод и автоматика» и «Мехатронные системы в автоматизированном производстве». Может быть полезно научным и инженерно-техническим работникам, занимающимся изучением, разработкой, проектированием, наладкой и эксплуатацией современных электроприводов и мехатронных комплексов.
ПРЕДИСЛОВИЕ 6
ВВЕДЕНИЕ 8
Глава первая. ДИНАМИЧЕСКИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 11
1.1. Классификация динамических математических моделей асинхронных двигателей 11
1.2. Обобщенная электрическая машина. Исходные уравнения 12
1.3. Представление двухфазной системы пространственными векторами 15
1.4. Описание электромагнитных процессов в системе вращающихся координат 17
1.5. Расчет параметров АД по номинальным данным 19
1.6. Динамические математические модели асинхронных машин с фазным ротором 21
1.7. Динамические математические модели асинхронных машин с короткозамкнутым ротором 25
1.8. Преобразования переменных в различных системах координат 27
1.8.1. Прямые и обратные преобразования переменных в двухфазных системах 27
1.8.2. Преобразования переменных в многофазных системах 30
1.9. Выводы по главе 32
Глава вторая. ДИНАМИЧЕСКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ 34
2.1. Постановка задачи исследования 34
2.2. Схема замещения асинхронного двигателя 37
2.3. Исходные уравнения математической модели 38
2.3.1. Электрические переходные процессы в обмотках 38
2.3.2. Электромагнитные процессы 39
2.3.3. Потери в стали 41
2.3.4. Расчет двухмерного вектора тока намагничивания 43
2.3.5. Расчет трехмерных векторов главного потока и ЭДС обмоток 45
2.3.6. Электромагнитный момент ротора 46
2.3.7. Механические переходные процессы 47
2.4. Компьютерная модель асинхронного двигателя 48
2.5. Моделирование прямого пуска АДФ. Определение достоверности компьютерной модели 51
2.6. Выводы по главе 58
Глава третья. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ АДФ 59
3.1. Реостатный пуск асинхронного двигателя 59
3.2. Режим наброса нагрузки 62
3.3. Режим гармонического колебания нагрузки 63
3.4. Снятие рабочих характеристик двигателя АДФ 66
3.5. Пуск в системе ПЧ-АД со скалярным регулированием 67
3.6. Подключение вращающегося асинхронного двигателя на сеть 69
3.7. Выводы по главе 71
Глава четвертая. ДИНАМИЧЕСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ СИНХРОНИЗИРОВАННОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 72
4.1. Синхронизация АД. Постановка задачи исследования 74
4.2. Математическая модель синхронизированного асинхронного двигателя 75
4.3. Исследование на динамической компьютерной модели процесса синхронизации 78
4.3.1. Подключение роторной обмотки на источник тока 78
4.3.2. Подключение роторной обмотки на источник напряжения 80
4.4. Исследование на модели основных режимов работы САД 84
4.4.1. Режим наброса нагрузки 85
4.4.2. Режим гармонического колебания нагрузки 86
4.4.3. Влияние момента сопротивления на переменные двигателя 89
4.4.4. Пуск в системе ПЧ-АД со скалярным регулированием 91
4.4.5. Исследование на динамической модели подключения вращающегося САД на сеть 93
4.5. Выводы по главе 96
Глава пятая. ДИНАМИЧЕСКАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ 98
5.1. Постановка задачи 98
5.2. Исходные уравнения 100
5.2.1. Токи в стержнях ротора 100
5.3. Схема замещения асинхронного короткозамкнутого двигателя 101
5.4. Структурная схема компьютерной модели АДК 103
5.5. Расчет токов статора и ротора 103
5.6. Вытеснение тока ротора 104
5.7. Моделирование прямого пуска АДК. Определение достоверности компьютерной модели 107
5.8. Прямой пуск при рацональном питающем напряжении 110
5.9. Выводы по главе 114
Глава шестая. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ АДК 115
6.1. Управление двигателем от устройства плавного пуска 115
6.1.1. Моделирование работы УПП 116
6.1.2. Исследование работы системы «УПП-АД» 120
6.2. Система «преобразователь частоты – асинхронный двигатель» 128
6.2.1. Разомкнутая система скалярного управления 129
6.2.2. Замкнутая система скалярного управления с обратной связью по скорости 134
6.3. Исследование работы скалярной системы ПЧ-АД 136
6.4. Выводы по главе 143
Глава седьмая. КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ ВЕКТОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 144
7.1. Структурная схема АД, ориентированная по вектору потокосцепления ротора 144
7.2. Микропроцессорная система векторного регулирования 146
7.2.1. Оценка возмущающих воздействий в контурах тока 147
7.2.2. Цифровой регулятор угловой скорости с регулируемым статизмом 153
7.2.3. Регулирование потокосцеплением ротора 156
7.3. Наблюдаемые переменные в системах векторного регулирования 157
7.3.1. Наблюдатели ЭДС и потокосцепления ротора 157
7.3.2. Наблюдатели активных сопротивлений статора и ротора 162
7.3.3. Наблюдатель угловой скорости 165
7.3.4. Регулятор ориентации по вектору потокосцепления ротора 166
7.3.5. Цифровая модель асинхронного двигателя 168
7.3.6. Блок расчета переменных 174
7.4. Исследование работы систем векторного регулирования 175
7.5. Исследование работы контуров регулирования тока 180
7.6. Выводы по главе 183
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 185
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 186
ПРИЛОЖЕНИЕ П1. Магнитодвижущие силы трехфазных обмоток 191
ПРИЛОЖЕНИЕ П2. Основные технические данные асинхронных двигателей с фазным ротором серии 4А 200
ПРИЛОЖЕНИЕ П3. Основные технические данные асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серии 4А 202
