CC BY
125
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПУСКА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В MATLAB
Файзиев М.М.1, Курбанов Н.А.2, Имомназаров А.Б.3, Бекишев А.Э.4 Email: [email protected]
'Файзиев Махманазар Мансурович - кандидат технических наук, доцент;
2Курбанов Нажмиддин Абдихамидович - старший преподаватель; 3Имомназаров Азизбек Ботирович - соискатель, ассистент,
кафедра электроэнергетики, Каршинский инженерно-экономический институт, г. Карши; 4Бекишев Аллаберган Эргашевич - соискатель, заместитель директора, Куйи Чирчикский транспортно-сервисный профессиональный колледж, г. Куйи, Чирчикский район, Ташкентская область, Республика Узбекистан
Аннотация: в научной статье приведены фундаментальные материалы информационно-системных блоков SimPowerSystems и дополнительных информационных системных блоков Simulink для теоретического анализа моделирования электрических машин. Для расчета и диагностирования электрических машин на различные режимы составляется пиктограмма. В составе пиктограмм блок Asynchronous Machine моделирует асинхронную электрическую машину в двигательном или генераторном режимах. Режим работы определяется знаком электромагнитного момента электрических машин.
Ключевые слова: информационно-системных блоков SimPowerSystems, Simulink, моделирование конкретных устройств, функции MATLAB, пиктограмма асинхронных машин, synchronous Machine SI_Units, Asynchronous Machine pu Units, модель имитации пуска трёхфазного асинхронного двигателя в MATLAB.
SIMULATION RUN ASYNCHRONOUS MOTOR IN MATLAB Fayziyev M.M.1, Qurbаnov N.A.2, Imomnazarov A.B.3, Bekishev A.E.4
'Fayziyev Mahmanazar Mansurovich - PhD, Associate Professor;
2Qurbаnov Najmiddin Abdihamidovich - Senior Lecturer;
3Imomnazarov Azizbek Botirovich - applicant, assistant, DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENERGY KARSHI ENGINEERING - ECONOMIC INSTITUTE, KARSHI, 4Bekishev Allabergan Ergashevich - applicant, Deputy Director, KUYICHIRCHIK TRANSPORT-SERVICE OF PROF. COLLEGE, KUYI CHIRCHIK DISTRICT, TASHKENT REGION, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: fundamental materials of information systemic blocks of SimPower systems and additional information system blocks of Simulink for theoretical analysis to model electronic machines are given in the research article. Calculating the work of machines and diagnosing it with various modes a pictographic report is done. Asynchronous machine compositing pictographic block forms asynchronous electric machine in engine or generator mode. The mode of the work is found out by the sign of electro - magnetic moment of the machine.
Keywords: information system blocks of SimPowerSystems, Simulink, modeling concrete devices, functions of MATLAB, pictographic of asynchronous machines, synchronous machine SI Units, Asynchronous machine pu Units, the model of invitation of the Start of three phased engine in MATLAB.
УДК 681.3.075
Информационно-системные блоки SimPowerSystems являются одной из множества дополнительных информационных систем блоков Simulink, ориентированных на моделирование конкретных устройств. Блок SimPowerSystems [1, с. 167-172] содержит набор блоков для имитационного моделирования электротехнических устройств. В состав блока входят модели пассивных и активных электротехнических элементов и тому подобного оборудования. Пользователь может не только имитировать работу устройств во временной
области, но и выполнять различные виды анализа таких устройств. В частности, пользователь имеет возможность рассчитать установившийся режим работы системы на переменном токе, выполнить расчет импеданса полного сопротивления участка цепи, получить частотные характеристики, проанализировать устойчивость, а также выполнить гармонический анализ токов и напряжений.
Несомненным достоинством SimPowerSystems является то, что сложные электротехнические системы можно моделировать, сочетая методы имитационного и структурного моделирования. Например, силовую часть полупроводникового преобразователя электрической энергии можно выполнить с использованием имитационных систем блоков SimPowerSystems, а систему управления - с помощью обычных блоков Simulink, отражающих лишь алгоритм ее работы, а не ее электрическую схему. Такой подход, в отличие от пакетов схемотехнического моделирования, позволяет значительно упростить всю модель, а значит, повысить ее устойчивость и скорость работы. Кроме того, в модели с использованием блоков SimPowerSystems (в дальнейшем - SPS-модели) можно использовать блоки и остальных блоков Simulink, а также функции самого MATLAB, что дает практически неограниченные возможности для моделирования электротехнических систем. Информационно-системные блоки SimPowerSystems достаточно обширны. В том случае если все же нужного блока в информационно-системном блоке нет, пользователь имеет возможность создать свой собственный блок как с помощью уже имеющихся в системном блоке, реализуя возможности Simulink по созданию подсистем, так и на основе блоков основной системе Simulink и управляемых источников тока или напряжения.
Таким образом, SimPowerSystems в составе Simulink на настоящее время может считаться одним из лучших пакетов для моделирования электротехнических устройств и систем.
Назначение пиктограмм: Блок Asynchronous Machine моделирует асинхронную электрическую машину в двигательном или генераторном режимах. Режим работы определяется знаком электромагнитного момента машины.
а - synchronous Machine SI Units- параметры машины задаются в системе единиц СИ
б - Asynchronous Machine pu Units- параметры машины задаются в системе относительных единиц
Рис. 1. Пиктограмма асинхронных машин
Порты модели А, В и С являются выводами статорной обмотки машины (рис. 1, а порты а, b и с - обмотки ротора машины). Порт Тm предназначен для подачи момента сопротивления движению. На выходном порту m формируется векторный сигнал, состоящий из 21 элемента: токов, потоков и напряжений ротора и статора в неподвижной и вращающейся системах координат, электромагнитного момента, угловой частоты вращения вала, а также его углового положения. Для удобства извлечения переменных машины из вектора в системном блоке SimPowerSystems предусмотрен блок Machines Measurement Demux. Модель асинхронной машины включает в себя модель электрической части, представленной моделью пространства состояний четвертого порядка, и модель механической части в виде системы второго порядка. Все электрические переменные и параметры машины приведены к статору. Исходные уравнения электрической части машины записаны для двухфазной (dq-оси) системы координат. На рис. 2 приведена схема замещения машины и ее уравнения. Уравнения электрической части машины имеют вид:
"V = Я'Л* + ¿^«г + + шг)у'лт,
иV = ¿Л- + ^^йг - 0» - <^г)у"
Ф"
Те = 1.5
где К,., = ЬА^+Ьп^, Уа* = = ¿'Л^-А*. У^г = Ъ =
Рис. 2. Схема замещения асинхронной машины
Индексы в системе уравнений машины имеют следующие значения: <( - Проекция переменной на ось д - проекция переменной на ось д; г - Индекс, обозначающий параметр или переменную ротора; 8- Индекс, обозначающий параметр или переменную статора; 1 - Индуктивность рассеяния; т - индуктивность цепи намагничивания. Механическая часть машины описывается двумя уравнениями
Переменные в уравнениях машины имеют следующие значения:
с ь.
л — (
м
'т ~ шт
- активное сопротивление и индуктивность рассеяния статора;
К, к
активное сопротивление и индуктивность рассеяния ротора;
ь.
- Индуктивность цепи намагничивания;
ьь
и, /
полные индуктивности статора и ротора;
а а - проекции напряжения и тока статора на ось д\
и , 1
■ проекции напряжения и тока ротора на ось д\ проекции напряжения и тока статора на ось (;
и , 1
>1с1г
- проекции напряжения и тока ротора на ось (\
У, Уая 1 \
4 - проекции потокосцепления статора на оси а и д\
у' У
аг - проекции потокосцепления ротора на оси 1 и д\
О
т - угловая частота вращения ротора;
а
d
в
т - угловое положение ротора; p - число пар полюсов; Те - электромагнитный момент; Тт - механический момент на валу; 7 - суммарный момент инерции машины и нагрузки; H - суммарная инерционная постоянная машины и нагрузки; Е- суммарный коэффициент вязкого трения (машины и нагрузки).
С Simulink-моделью асинхронной машины можно ознакомиться, открыв библиотеку powerlibmodels.mdl в папке toolbox\physmod\powersys\ powersys.
Рис. 3. Модель трёхфазного асинхронного двигателя
Параметры блока:
Preset model [Выбор модели]: Параметр позволят выбрать модель машины из каталога.
Show detailed parameters [Показать параметры модели]: При установленном флажке параметры модели доступны для просмотра и изменения.
Rotor type [Тип ротора]: Значение параметра выбирается из списка:
> Squirrel-Cage - короткозамкнутый ротор, или «беличья клетка»;
> Wound - фазный ротор.
Reference frame [Система координат]: Значение параметра выбирается из списка:
> Rotor - неподвижная относительно ротора;
> Stationary - неподвижная относительно статора;
> Synchronous - вращающаяся вместе с полем.
Nom. power, L-L volt, and frequency [Pn (VA), Vn (V), fn (Hz)]: [Номинальная мощность Pn (BA), действующее линейное напряжение Un (В) и номинальная частота fn (Гц)].
Stator [Rs (Ohm) Lis (H)]: [Активное сопротивление Rs (Ом) и индуктивность Ls (Гн) статора].
Rotor [Rr (Ohm) Llr' (H)]: [Активное сопротивление Rr (Ом) и индуктивность Lr (Гн) ротора].
Рис. 3. Модель имитации пуска трёхфазного асинхронного двигателя в MATLAB Mutual inductance Lm (Н): [Взаимная индуктивность (Гн)1.
Inertia, friction factor and pairs of poles [J (kg*mA2) F (N*m*s) p]: [Момент инерции J (кг*м 2), коэффициент трения F (Н*м*с) и число пар полюсов р].
Initial conditions [s th (deg) isa, isb, isc (A) phA, phB, phC (deg)]: [Начальные условия]. Параметр задается в виде вектора, каждый элемент которого имеет следующие значения:
> s - скольжение;
> th - фаза (град.);
> isa, isb, isc - начальные значения токов статора (А);
> phA, phB, phC - начальные фазы токов статора (град.).
Начальные условия машины могут быть вычислены с помощью блока Powergui. Исходными данными для расчета параметров машины являются следующие: Рн - номинальная мощность [Вт]; UH - номинальное линейное напряжение [В]; f¡- частота сети [Гц];
пн - номинальная угловая частота вращения вала [об/мин]; р - число пар полюсов;
Рис. 4. Ток ротора и статора при имитации пуска асинхронного двигателя в МАТЬЛВ
Список литературы / References
1. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. М.: СПб. Питер, 2008. С. 167-172.
2. Файзиев М.М., Тошев Т.У., Орипов А.А. Активно-индуктивная нагрузка стабилизатора на базе магнитного усилителя // Наука, техника и образование, 2016. № 3 (21). С. 108-111.
3. Файзиев М.М., Тошев Т.У., Ниматов К.Б., Умиров А.П. Обобщенные характеристики магнитного усилителя // Наука, техника и образование, 2016. № 4 (22). С. 24-27.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ВЛАЖНОСТИ
ЗЕРНА
Морозов М. С.1, Морозов С. М.2, Реут В. А.3 Em ail: [email protected]
'МорозовМихаил Сергеевич — аспирант, Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», г. Москва;
Морозов Сергей Михайлович - кандидат технических наук, доцент;
3Реут Владимир Антонович - кандидат технических наук, доцент, кафедра естественнонаучных и технических дисциплин, Смоленский областной казачий институт промышленных технологий и бизнеса в городе Вязьма (филиал) Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Московский государственный университет технологий и управления им. К. Г. Разумовского Первый казачий университет, г. Вязьма, Смоленская область
Аннотация: статья посвящена построению структурной схемы автоматизированной системы контроля влажности зерна, в основу которой положен принцип раздельного выделения и непосредственного детектирования сигналов падающей и отраженной волн. АСК позволяет обеспечить проведение автоматического измерения амплитуд падающей и отраженной волн, перестройку частоты в заданном диапазоне, автоматическое измерение резонансной частоты, обработку данных на ПК, представление данных в виде числовой и графической информации. Основываясь на резонаторном методе, можно создавать АСК, автоматизируя процесс измерения влажности в потоке и, расширяя для этих целей схемы, включающие ПК, совмещать процессы измерения и вычисления.
Ключевые слова: генератор, блок управления генератором, резонатор, возмущающее тело, частотомер, двигатель, блок управления, ответвитель, коэффициент падающей волны, коэффициент стоячей волны, интерфейсный блок.
AUTOMATED SYSTEM FOR MONITORING GRAIN MOISTURE Morozov M. S.1, Morozov S. M.2, Reut V. A.3
'Morozov Mikhail Sergeevich- postgraduate student, NATIONAL RESEARCH CENTER "KURCHATOVINSTITUTE", MOSCOW;
2Morozov Sergey Mikhailovich - candidate of technical Sciences, associate Professor, DEPARTMENT OF NATURAL SCIENCES AND TECHNICAL DISCIPLINES;
3Reut Vladimir Antonovich - candidate of technical Sciences, associate Professor, DEPARTMENT OF SCIENCE AND TECHNICAL SUBJECTS COSSACK SMOLENSK REGIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY AND BUSINESS IN THE CITY OF VYAZMA (BRANCH) OF FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION MOSCOW STATE UNIVERSITY OF TECHNOLOGIES AND MANAGEMENT. K. G. RAZUMOVSKY FIRST COSSACK UNIVERSITY, VYAZMA, SMOLENSK OBLAST
Abstract: the article is devoted to the construction of the structural scheme of the automated control system of grain moisture, which was based on the principle of separate extraction and direct detection signals of the incident and reflected waves. Ask allows to conduct automatic measurement of amplitudes of incident and reflected waves, the frequency tuning within a predetermined range, the automatic measurement of the resonance frequency, the processing of data on a PC to provide data in the form of numerical and graphical information. Based on the resonator method, you can create ask
