CC BY
17
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX
Научная статья УДК 519.876.5
DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1-59-71 EDN: FUZVQL
Разработка имитационной модели однофазного асинхронного электропривода в среде динамического моделирования SimInTech
Сергей Юрьевич Еремочкин1, Данил Валерьевич Дорохов2в, Алексей Андреевич Жуков3
12 3 Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова, Барнаул, Россия
1 S.Eremochkin@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-6753-8305
2 danil.dorokhov.2000@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6564-5879 3zh_astu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3098-8905
Аннотация
Введение. В настоящее время в сельском хозяйстве широко используются электрифицированные машины и механизмы, исполнительные органы которых приводятся в движение электрическими двигателями. При этом наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, отличающиеся низкой стоимостью, высокой надежностью и простотой в эксплуатации. Для повышения эффективности электропривода целесообразно использовать преобразовательные устройства, позволяющие осуществлять регулирования координат двигателя в зависимости от требований технологического процесса. При разработке таких устройств на начальных этапах целесообразно использовать метод имитационного моделирования. В связи с чем настоящее исследование направлено на разработку имитационной модели однофазного асинхронного электропривода в среде динамического моделирования SimInTech.
Материалы и методы. В качестве среды для построения имитационной модели однофазного электропривода применена среда динамического моделирования SimInTech, содержащая библиотеку блоков для моделирования электротехнических систем. В качестве исходных данных для моделирования использовались данные из каталога и параметры схемы замещения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором модели ДАКШ-90-1,5.
Результаты и обсуждение. Разработана имитационная модель однофазного асинхронного электропривода, показано детальное построение этой модели в блоках и их взаимосвязь. С целью проверки корректности работы модели получены характеристики основных механических и энергетических характеристик однофазного двигателя при работе на холостом ходу и под нагрузкой, произведено их сравнение с данными из каталога. Заключение. Исходя из анализа относительных погрешностей характеристик электропривода, полученных в результате моделирования, можно сделать вывод о том, что разработанная модель однофазного асинхронного электропривода позволяет исследовать характеристики двигателя при различных режимах работы с достаточной для практических целей точностью.
Ключевые слова: асинхронный двигатель, имитационное моделирование, модель, электропривод, SimInTech
Для цитирования: Еремочкин С. Ю., Дорохов Д. В., Жуков А. А. Разработка имитационной модели однофазного асинхронного электропривода в среде динамического моделирования SimInTech // Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). С. 59-71. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1-59-71
© Еремочкин С. Ю., Дорохов Д. В., Жуков А. А., 2024
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License. The content is available under Creative Commons Attribution 4.0 License.
Вестник НГИЭИ. 2024. № 1 (152). C. 59-71. ISSN 2227-9407 (Print) Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 59-71. ISSN 2227-9407 (Print)
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nizirs fi ргтшгл! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё
lyvmlvmiii^ electrical technologies, electrical equipment
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_ Development of a simulation model of a single-phase asynchronous electric drive in the SimInTech dynamic simulation environment
Sergey Y. Eremochkin1, Danil V. Dorokhov2B, Aleksey A. Zhukov3
12 3 Polzunov Altai State Technical University, Barnaul, Russia 1 S.Eremochkin@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-6753-8305 2danil.dorokhov.2000@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6564-5879 3zh_astu@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-3098-8905
Abstract
Introduction. Currently, electrified machines and mechanisms, the executive bodies of which are driven by electric motors, are widely used in agriculture. At the same time, the most widespread are iduction motors with a squirrel-cage rotor, characterized by low cost, high reliability and ease of operation. To increase the efficiency of the electric drive, it is advisable to use converter devices that allow adjustment of the motor coordinates depending on the requirements of the technological process. When developing such devices at the initial stages, it is advisable to use the simulation method. In this regard, this research is aimed at developing a simulation model of a single-phase asynchronous electric drive in the SimInTech dynamic modeling environment.
Materials and Methods. As an environment for constructing a simulation model of a single-phase electric drive, the SimInTech dynamic modeling environment was used, containing a library of blocks for modeling electrical systems. Data from the catalog and parameters of the equivalent circuit of an induction motor with a squirrel-cage rotor model DAK110-90-1.5 were used as initial data for modeling.
Results and discussion. A simulation model of a single-phase asynchronous electric drive has been developed, the detailed construction of this model in blocks and their interconnection is shown. In order to check the correct operation of the model, the characteristics of the main mechanical and energy characteristics of a single-phase motor when operating at idle and under load were obtained, and they were compared with data from the catalog.
Conclusion. Based on the analysis of the relative errors of the electric drive characteristics obtained as a result of modeling, we can conclude that the developed model of a single-phase asynchronous electric drive makes it possible to study the characteristics of the motor under various operating modes with sufficient accuracy for practical purposes.
Keywords: model, SimInTech, asynchronous motor, simulation, electric drive
For citation: Eremochkin S. Y., Dorokhov D. V., Zhukov A. A. Development of a simulation model of a single-phase asynchronous electric drive in the SimInTech dynamic simulation environment // Bulletin NGIEI. 2024. № 1 (152). P. 59-71. DOI: 10.24412/2227-9407-2024-1-59-71
Введение
Электродвигатели широко применяются в сельском хозяйстве благодаря низкой стоимости и экологичности. Они применяются для приведения в движение различных сельскохозяйственных машин, в оросительных системах, вентиляции, отоплении, механизмах для переработки кормов [1; 2; 3]. При этом среди всех типов двигателей наибольшее распространение получили асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, которые имеют высокую надежность и просты в эксплуатации [4].
Работа электродвигателей в сельском хозяйстве имеет ряд особенностей, связанных с условиями эксплуатации и технологическими процессами: частые запуски и остановки, длительные перерывы в работе, изменение нагрузки на двигатель, напри-
мер, по причине различной плотности почвы при ее обработке культиватором или неравномерной подаче зерна на молотилку [5; 6; 7; 8; 9]. При этом зачастую пуск двигателей осуществляется напрямую от питающей сети. В таких режимах работы электропривод имеет низкую эффективность.
Одним из способов повышения эффективности электрического привода является применение различных преобразовательных устройств, позволяющих осуществлять регулирование координат двигателя в зависимости от требований технологического процесса [10]. Разработка таких преобразовательных устройств - долгий и трудоемкий процесс, состоящий из множества этапов. На начальных стадиях с целью снижения времени и стоимости разработки целесообразно проводить исследо-
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
вание работы преобразовательных устройств методом имитационного моделирования [11; 12].
В настоящее время метод имитационного моделирования получил широкое распространение среди современных ученых [13; 14]. Он позволяет изучать сложные системы и процессы, которые невозможно или трудно исследовать традиционными методами. В этом контексте метод имитационного моделирования играет важную роль в проведении научных исследований. Суть данного метода заключается в создании на основе математической модели объекта его имитационной модели, которая отражает основные свойства и взаимосвязи между элементами системы [15; 16].
Применительно к электрическому приводу метод имитационного моделирования предоставляет широкие возможности для исследования переходных процессов, происходящих в двигателе, механических характеристик и энергетической эффективности электропривода без необходимости создания лабораторной установки [17; 18].
Имитационная модель асинхронного электропривода состоит из двух основных частей: электрической, которая включает в себя модель двигателя, преобразовательного устройства и источника электрической энергии, и механической, включающей модель нагрузки на вал двигателя.
Рассмотрим разработку имитационной модели электропривода на примере однофазного двухобмо-точного асинхронного двигателя с короткозамкну-тым ротором.
В большинстве случаев для пуска однофазного асинхронного электродвигателя с короткоза-мкнутым ротором в цепь питания одной из обмоток статора последовательно включается фазосдвигаю-щий конденсатор. С целью облегчения пуска зачастую параллельно рабочему конденсатору добавляется пусковой, который отключается после разгона двигателя (рисунок 1).
Таблица 1. Паспортные данные АД Table 1. Catalog data of induction motor
Рис. 1. Схема питания однофазного двигателя с пусковым и рабочим конденсаторами Fig. 1. Power supply circuit for a single-phase motor with starting and running capacitors Источник: составлено авторами на основании исследований
Конденсаторный метод пуска однофазного двигателя характеризуется пониженным КПД и перегрузочной способностью вследствие создания в статоре вращающегося магнитного поля, отличного от кругового, большими габаритами системы управления из-за использования конденсаторов большой емкости, сложностью в эксплуатации вследствие необходимости устройств отключения пускового конденсатора. Кроме того, для осуществления реверса двигателя необходимо изменение схемы подключения конденсаторов, что подразумевает наличие дополнительных устройств переключения.
Материалы и методы В качестве исследуемого двигателя используется асинхронный двухобмоточный электродвигатель с короткозамкнутым ротором модели ДАК110-90-1,5, паспортные данные которого представлены в таблице 1 [19]. Также по известной методике [20] были рассчитаны параметры схемы замещения двигателя.
В качестве среды для построения имитационной модели была выбрана среда динамического моделирования SimInTech, которая имеет встроенную библиотеку блоков для построения электротехнических систем, а также возможность отображения результатов моделирования в графическом виде.
и, В / V Рн, Вт / W п, об/мин / rpm Н coscp
220 90 1350 0,46 0,86
I н, А / A г ъ Ом / Ohm г 2, Ом / Ohm L ъ Гн / H L'2, Гн / H
1,15 88,54 48,17 0,11 0,11
Гн / H М п, Нм / Hm мп/м„ мкр/мн М н, Н м / H m
1,19 0,45 0,7
Источник: составлено авторами на основании [19]
1,75
0,64
i electrical technologies, electrical equipment
and power supply of the agro-industrial complex
Разработка функциональных блоков имитационной модели
Исследование характеристик электропривода проводилось при помощи блока «Двигатель асинхронный 1-фазный» из библиотеки блоков «ЭЦ -Динамика», который представлен на рисунке 2.
о
Рис. 2. Модель однофазного двухобмоточного асинхронного двигателя Fig. 2. Model of a single-phase two-winding induction motor Источник: составлено авторами на основании исследований
В окне задания свойств однофазного двигателя внесены ранее рассчитанные параметры схемы замещения, а также данные из каталога. В меню «Вид схемы» выбран параметр «Выводы двух обмоток», что позволяет осуществлять несимметричное питание статорных обмоток однофазного двигателя.
На рисунке 3 представлена модель из блоков SimInTech для задания нагрузки на вал двигателя.
Двигатель асинхронным 1-фазный
Ступены
ЬКЛ—frpï
Линейный источник
/ #
>ЧНИК I
Êl_J к
Ключ управляемый перекидной
Ступенька
Рис. 3. Модель задания нагрузки на однофазный асинхронный двигатель Fig. 3. Model for setting the load on a single-phase induction motor Источник: составлено авторами на основании исследований
В начале времени моделирования происходит пуск двигателя на холостом ходу, что имитируется при помощи блока «Ступенька» из библиотеки «Сигналы». В определенный момент ступенчатый сигнал принимает значение 0,45, что имитирует подачу на двигатель нагрузки, равной 0,45 Нм. Через некоторое время при помощи блока «Ключ управляемый перекидной» из библиотеки «Ключи» постоянный сигнал сменяется на линейно-нарастающий блока «Линейный источник». Данный сигнал соответствует линейно-нарастающей нагрузке.
На рисунке 4 приведена блочная модель для измерения токов и напряжений в обмотках статора.
©
Амо<рчгт|| ндрмльныП Источник кфрожфжя ^Д^
Амперметр МД1 fcMiiäl ®
Dont inptoMOHW*
(V)—4M
Йргмгттом грлфик
Ji
и»
LJ
зо
©
Лпиглтль jntHxpoiouM охипфлзлий
► ил
iiuihrMcTp кдедеышй Нрсиемш* : p^fiilk
Временной грЦмк
Рис. 4. Модель для измерения токов и напряжений в обмотках статора двигателя Fig. 4. Model for measuring currents and voltages in motor stator windings Источник: составлено авторами на основании исследований
Измерение тока производится при помощи блока «Амперметр идеальный» из библиотеки блоков «ЭЦ - Динамика», который включается последовательно в цепь питания каждой обмотки статора двигателя. Измерение напряжения производится при помощи блока «Вольтметр идеальный» из библиотеки «ЭЦ - Динамика», который включается параллельно цепи питания каждой статорной обмотки. Сигналы с выходов вольтметров и амперметров подаются на вход блока «Временной график» из библиотеки «Вывод данных», который позволяет графически отображать результаты измерений в функции времени.
Имея значения токов и напряжений, при помощи блоков SimInTech возможно рассчитать электромеханические характеристики двигателя. Для удобства математическая модель для вычисления характеристик была свернута в субмодель, поэтому значения с выходов амперметров и вольтметров, а также с выхода модели асинхронного двигателя будут подаваться на входные порты субмодели.
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
На рисунке 5 представлена модель для вычисления активной, реактивной и полной мощностей, потребляемых однофазным электродвигателем.
Сумиатор Вычисление юавд|«|сти_(Р_<).пта)
Рис. 5. Модель для вычисления активной, реактивной и полной мощностей Fig. 5. Model for calculating active,
reactive and apparent powers Источник: составлено авторами на основании исследований
Измеренные значения токов и напряжений в каждой обмотке статора двигателя подаются на блок «Вычисление мощности (P, Q rms)» из библиотеки «ЭЦ - Динамика», который производит вычисление значений активной (Р1) и реактивной (Q) мощности, потребляемой нагрузкой (одной из обмоток статора). Далее полученные значения суммируются блоком «Сумматор» и подаются на соответствующие выходные порты субмодели. Расчет полной (S) мощности производится исходя из известной формулы
S = VP 2+ <2 2 (1)
Вычисленные значения активной и реактивной мощностей возводятся в квадрат при помощи блоков «Степенная функция», затем суммируются блоком «Сумматор», а блок «Корень квадратный» находит корень из полученной суммы. Далее полученное значение полной мощности подается на соответствующий выходной порт субмодели.
На рисунке 6 приведена блочная модель для определения угловой скорости ( и крутящего момента (М) на валу двигателя.
Расчет угловой скорости и момента производится блоком «Двигатель асинхронный 1-фазный», затем сигнал с выходного порта раскладывается на составляющие блоком «Демультиплексор» из библиотеки векторных сигналов.
На рисунке 7 представлена модель для определения активной мощности (Р2) на валу двигателя.
Крутящий момент Рис. 6. Модель для вычисления угловой скорости и момента Fig. 6. Model for calculating angular velocity and torque Источник: составлено авторами на основании исследований
Угловая скорость
:*
►•Г2
Демультишк-ксор Крутищни момент Перемножитмь Рис. 7. Модель для вычисления активной мощности на валу
Fig. 7. Model for calculating active power Источник: составлено авторами на основании исследований
Расчет активной мощности на валу производится путем перемножения значений угловой скорости и крутящего момента исходя из известной формулы:
P2 = o ■ M. (2)
На рисунке 8 приведена модель для вычисления коэффициента полезного действия исследуемого электропривода.
Рис. 8. Модель для вычисления коэффициента полезного действия Fig. 8. Model for calculating efficiency Источник: составлено авторами на основании исследований
Определение коэффициента полезного действия (n) основывается на известном соотношении:
П = (3)
i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex
При помощи блока «Делитель» из библиотеки «Операторы» находится отношение вычисленного значения активной мощности на валу (Р2 ) к активной мощности , потребляемой двигателем из сети. Построение моделей для определения мощностей было описано ранее.
На рисунке 9 приведена блочная модель для вычисления коэффициента мощности двигателя.
Рис. 9. Модель для определения коэффициента мощности Fig. 9. Model for calculating the power factor Источник: составлено авторами на основании исследований
Вычисление коэффициента мощности основывается на известном соотношении:
Pi
coscp = —
(4)
J Г Суммлюр Вычисч'ние мощное™ (P, Q mis)
Рис. 10. Содержимое субмодели для определения характеристик однофазного электропривода Fig. 10. Contents of the submodel for calculating the characteristics of a single-phase electric drive Источник: составлено авторами на основании исследований
При помощи блока «Делитель» из библиотеки «Операторы» находится отношение вычисленного значения активной мощности ( ), потребляемой двигателем из сети, к полной мощности.
На рисунке 1 0 представлена обобщенная модель для определения характеристик исследуемого электропривода.
На рисунке 11 представлен внешний вид разработанной субмодели вместе с подключенными к выходным портам временными графиками.
Рис. 11. Внешний вид субмодели Fig. 11. Appearance of the submodel Источник: составлено авторами на основании исследований
На вход субмодели подаются измеренные значения напряжения и тока, а также значение потребляемой двигателем мощности. На выходные порты субмодели выводятся значения характеристик однофазного электропривода.
На рисунке 12 приведена блочная модель однофазного асинхронного электропривода, созданная в среде имитационного моделирования SimInTech.
В данной имитационной модели питающее напряжение имитируется отдельно для каждой обмотки статора. Сигналы с блоков «Синусоида» подаются на входной порт «Источника напряжения». В результате на выходе получается синусоидальный сигнал, имитирующий напряжение, который подается на входные порты блока «Двигатель асинхронный 1 -фазный».
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
Ступгныи
Рис. 12. Имитационная модель однофазного асинхронного электропривода Fig. 12. Simulation model of a single-phase asynchronous electric drive Источник: составлено авторами на основании исследований
Проверка работоспособности модели
На рисунке 13 приведен график переходного процесса крутящего момента на валу электродвигателя при пуске и работе под нагрузкой. В интервале времени моделирования от 0 до 2 с наблюдаются сильные колебания момента от 0 до 0,38 Н ■ м , что соответствует периоду пуска двигателя, затем крутящий момент приходит к значению при небольших колебаниях, что соответствует работе двигателя на холостом ходу. В интервале времени моделирования от 2 до 4 с наблюдается переходной процесс после увеличения момента сопротивления на валу, момент электродвигателя достигает 0,45 Н ■ м. В промежуток времени от 4 до 9,1 с на вал двигателя подается линейно нарастающая нагрузка (нарастание 0,25 Н- м/ с). Момент времени, равный 9,1 с, соответствует процессу неконтролируемого перехода двигателя на реверс под действием увеличивающейся нагрузки на вал, при этом максимальный момент нагрузки равен 1,15 .
На рисунке 14 приведен график переходного процесса угловой скорости вала электродвигателя при пуске и работе под нагрузкой. В интервале времени моделирования от 0 и до 2 с происходит увеличение угловой скорости при пуске электродвигателя на холостом ходу. Время пуска электродвигателя составляет 0,3 с.
Рис. 13. График переходного процесса крутящего момента Fig. 13. Torque Transient Plot Источник: составлено авторами на основании исследований
В интервале времени моделирования от 2 до 4 с наблюдается переходной процесс после подачи на двигатель нагрузки. В промежуток времени от 4 до 9,1 с на вал двигателя подается линейно нарастающая нагрузка (нарастание 0,25 Н ■ м / с), при этом в интервале от 4 до 7 с происходит незначительное изменение угловой скорости. В интервале от 7 до 9,1 с происходит резкое снижение угловой скорости до нуля, что соответствует процессу неконтролируемого перехода двигателя на реверс под действием возрастающей нагрузки на валу.
i electrical technologies, electrical equipment and power supply of the agro-industrial complex
Рис. 14. График переходного процесса угловой скорости Fig. 14. Angular Velocity Transient Plot Источник: составлено авторами на основании исследований
На рисунке 15 представлен график переходного процесса коэффициента мощности однофазного двигателя при пуске и работе под нагрузкой.
co«9, o.e. 1
095 0» 0*5 0 ft 075 07 0.65
г-
\ u
01 ]?45t7|9 t,c
Рис. 15. График переходного процесса коэффициента мощности Fig. 15. Power Factor Transient Plot Источник: составлено авторами на основании исследований
В интервале времени моделирования от 0 и до 2 с происходит переходной процесс изменения коэффициента мощности при пуске электродвигателя на холостом ходу. В момент начала пуска величина коэффициента мощности достигает 1 о.е. В установившееся состояние коэффициент приходит через 0,3 с к величине в 0,82 о.е. В интервале времени моделирования от 2 до 4 с происходит увеличение коэффициента до 0,96 о.е., при этом двигатель работает с постоянной нагрузкой на валу. В период подачи линейно нарастающей нагрузки происходят колебания значения коэффициента мощности от 0,83 до 0,99 о.е. При номинальной активной мощности на валу величина коэффициента мощности равна 0,97 о.е.
На рисунке 16 представлен график переходного процесса коэффициента полезного действия асинхронного электродвигателя при пуске и работе под нагрузкой.
4 5*7»
Рис. 16. График переходного процесса коэффициента полезного действия Fig. 16. Efficiency Transient Graph Источник: составлено авторами на основании исследований
После пуска двигателя коэффициент полезного действия приходит в установившееся состояние через 0,3 с. В момент времени моделирования от 2 и до 4 с происходит увеличение коэффициента до 34 о.е., так как двигатель работает с нагрузкой на валу. В период подачи линейно-нарастающей нагрузки происходит увеличение коэффициента до 0,47 о.е. При номинальной мощности на валу величина коэффициента полезного действия равняется 0,43 о.е.
На рисунке 17 представлен график переходного процесса активной мощности на валу электродвигателя ( ) при пуске и работе под нагрузкой.
Р2. lit
120 100 SO 60
Winwi A 1 l\ 1 l/l
/1___________1 r
0 I 3 3 А 5 6 7 К Ч t, с
Рис. 17. График переходного процесса активной мощности на валу Fig. 17. Transient diagram of active power on the shaft Источник: составлено авторами на основании исследований
электротехнологии, электрооборудование) и энергоснабжение агропромышленного комплекса'
Из графика видно, как происходит изменение активной мощности на валу электродвигателя ( ) при пуске и работе под нагрузкой в разные моменты времени моделирования. К установившемуся состоянию активная мощность на валу при пуске приходит через 0,3 с. В момент времени моделирования от 2 и до 4 с при работе с постоянной нагрузкой активная мощность на валу увеличивается до 62 Вт. В период от 4 до 9,1 с активная мощность на участке с линейно нарастающей нагрузкой линейно увеличивается от 0 до 125 Вт.
Для проверки корректности работы модели целесообразно сравнить результаты моделирования с данными из каталога и теоретически рассчитан-
ными параметрами. Результаты сравнения представлены в таблице 2.
Критический момент двигателя был определен по формуле:
М кр = А • М н, (5)
где - номинальный момент двигателя, ; -перегрузочная способность двигателя.
Для каждой величины вычислена относительная погрешность, которая также представлена в таблице 2.
^ • 100%, (6)
£ =■
где Дх - абсолютная погрешность; X/ - значение параметра из каталога.
k
Таблица 2. Сравнение результатов моделирования с данными из каталога Table 2. Comparison of simulation results with data from the catalog
Мп, H ■ m
MH, H ■ m
MKp,H
M
Г|, o. e.
coscp, o. e.
Данные из каталога 0,45 0,64
Результаты моделирования 0,38 0,64
Погрешность, % 15,6 0
Источник: составлено авторами на основании исследований
1,12 1,15 2,7
0,46 0,44 4,3
0,86 0,97 12,8
Заключение
Таким образом, разработана имитационная модель однофазного асинхронного электропривода в среде динамического моделирования SimInTech. Показан поэтапный алгоритм построения модели. С помощью разработанной имитационной модели произведено исследование работы однофазного асинхронного электропривода c электродвигателем марки ДАК110-90-1.5 при пуске на холостом ходу, а также работе под нагрузкой. Получены графики переходных процессов основных механических и энергетических характеристик двигателя.
В результате сравнительного анализа полученных в результате моделирования характеристик
с данными из каталога было выяснено, что относительная погрешность при определении пускового момента однофазного двигателя составляет 15,6 %, номинального момента - 0 %, критического момента - 2,7 %, коэффициента полезного действия -4,3 %, коэффициента мощности - 12,8 %.
На основе полученных данных можно сделать вывод о том, что разработанная имитационная модель электропривода может быть использована для исследования характеристик однофазного асинхронного двигателя при различных режимах работы с достаточной для практических целей точностью.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Сабиров Б. М., Зиганшин Б. Г., Дмитриев А. В. и др. Исследование устройства для дробления зерна // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2023. Т. 18. № 1(69). С. 75-79. DOI 10.12737/2073-0462-2023-75-79.
2. Смелик В. А., Новиков М. А., Перекопский А. Н. Анализ машинных технологий уборки семян клевера лугового в условиях Северо-Западного региона РФ // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2022. № 2 (67). С. 164-174. DOI 10.24412/2078-1318-2022-2-164-174.
3. Кольцов А. Ф. Имитационное моделирование процесса очистки в зерноочистительной машине горизонтального типа ВСГ-1 // Вестник аграрной науки Дона. 2023. Т. 16. № 2 (62). С. 27-36.
4. Еремочкин С. Ю., Жуков А. А., Дорохов Д. В. Разработка компьютерной имитационной модели трехфазного асинхронного электропривода с использованием регулируемого транзисторного редуктора // Вестник
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тггнмтnizirs FI РГТШГЛ! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё
lyvmlvmiii^ ele cm km cal technologies, elecmkmcal equipment
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_
Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2023. № 2(50). С. 76-82. DOI 10.21822/2073-6185-2023-50-2-76-82.
5. Токарев П. В. Исследование влияния массовой производительности на качество работы центробежного сепаратора продуктов биоконверсии // Вестник аграрной науки Дона. 2022. Т. 15. № 3 (59). С. 72-83.
6. Чурюмов В. Ю., Эвиев В. А., Салаев Б. К., Фомин С. Д., Куркудинова Н. А. К обоснованию угловой скорости вращения барабана цилиндрического инерционного сепаратора // Известия НВ АУК. 2022. № 4 (68). С. 534-543. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-62.
7. Панов В. Б, Цыпленков Д. С., Ширяев В. Н., Тарасьянц С. А. Порядок проведения анализа и мероприятия по введению центробежного насосного оборудования в оптимальный эксплуатационный режим // Известия НВ АУК. 2022. № 4 (68). С. 587-596. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-68.
8. Михайлов В. С., Козлов В. Г., Дерканосова Н. М., Куликов А. С., Козлова Е. В. Моделирование движения семян по криволинейной траектории с постоянной скоростью в высевающем аппарате // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2023. Т. 16. № 2 (77). С. 106-115. DOI 10.53914/issn2071-2243-2023-2-106-115.
9. Малёв Н. А., Погодицкий О. В. Статистический анализ динамических характеристик асинхронного электромеханического преобразователя с изменяющимися параметрами нагрузки // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21. № 1-2. С. 120-130
10. Еремочкин С. Ю., Дорохов Д. В., Жуков А. А. Разработка и исследование энергоэффективного электропривода для сельскохозяйственных машин // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 2 (100). С. 129-134. DOI 10.37670/2073-0853-2023-100-2-129-134.
11. Новаш И. В., Румянцев Ю. В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из библиотеки Matlab-Simulink с учетом насыщения магнитопровода // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. № 1. С.12-24.
12. Зюзев А. М., Нестеров К. Е., МудровМ. В. Программноаппаратный симулятор электропривода // Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике. 2013. № 1. С. 116-123.
13. Багаев А. А. Математическая модель влаго- и токопереноса через стенку стебля в процессе электроосмотического обезвоживания растительных материалов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2023. № 8 (226). С. 70-77.
14. Возмилов А. Г., Илимбетов Р. Ю., Панишев С. А., Лисов А. А. Математическая модель электростатического фильтра для очистки воздушной среды в малообъемных помещениях АПК // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2023. № 8 (226). С. 77-83.
15. Zhengqiang Z., Yingli S., Xinkai C. Model reference adaptive disturbance rejection control using partial-state feedback // Automatica. 2023. V. 154. P. 111071.
16. Sebastian P., Katharina B. On the universal transformation of data-driven models to control systems // Automatica. 2023. V. 154. P.110840.
17. Juan G. Rueda-Escobedo, René Metzkow, Schiffer J. Robust current control of IPMSM drives under uncertain and varying inductances // Automatica. 2023. V. 152. P. 110998.
18. Jian Chen, Cheng Lin, Sheng Liang. Mixed logical dynamical model-based MPC for yaw stability control of distributed drive electric vehicles // Energy Procedia. 2019. V. 158. P. 2518-2523.
19. Кацман М. М. Справочник по электрическим машинам : учеб. пособие для студентов образоват. учреждений сред. проф. образования, обучающихся по техн. специальностям. Москва : Academia, 2005. 479 с.
20. Усольцев А. А., Лукичёв Д. В. Определение параметров модели асинхронного двигателя по справочным данным // Приборостроение. 2008. № 10.
Дата поступления статьи в редакцию 24.10.2023, одобрена после рецензирования 21.11.2023,
принята к публикации 24.11.2023.
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX
Информация об авторах:
С. Ю. Еремочкин - кандидат технических наук, доцент кафедры «Электротехника и автоматизированный электропривод», Spin-код: 3102-9863;
Д. В. Дорохов - студент кафедры «Электротехника и автоматизированный электропривод»; А. А. Жуков - студент кафедры «Электротехника и автоматизированный электропривод».
Заявленный вклад авторов:
Еремочкин С. Ю. - научное руководство, формулирование основной концепции исследования, проведение экспериментов, анализ полученных результатов, осуществление критического анализа и доработка текста. Дорохов Д. В. - подготовка текста статьи, верстка и форматирование текста статьи, участие в обсуждении материалов статьи.
Жуков А. А. - подготовка текста статьи, верстка и форматирование текста статьи, участие в обсуждении материалов статьи.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
REREFERENCE
1. Sabirov B. M., Ziganshin B. G., Dmitriev A. V. [etc.] Issledovanie ustrojstva dlya drobleniya zerna [Study of a device for crushing grain], Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Kazan State Agrarian University], 2023, Vol. 18, No. 1(69), pp. 75-79. DOI 10.12737/2073-0462-2023-75-79.
2. Smelik V. A., Novikov M. A., Perekopsky A. N. Analiz mashinnyh tekhnologij uborki semyan klevera lugovogo v usloviyah Severo-Zapadnogo regiona RF [Analysis of machine technologies for harvesting meadow clover seeds in the North-West region of the Russian Federation], Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [News of the St. Petersburg State Agrarian University], 2022, No. 2 (67), pp. 164-174. DOI 10.24412/2078-1318-2022-2-164-174.
3. Koltsov A. F. Imitacionnoe modelirovanie processa ochistki v zernoochistitel'noj mashine gorizontal'nogo tipa VSG-1 [Simulation modeling of the cleaning process in a VSG-1 horizontal grain cleaning machine], Vestnik agrarnoy nauki Dona [Don agrarian science bulletin], 2023, No. 16-2 (62), pp. 27-36.
4. Eremochkin S. Y., Zhukov A. A., Dorokhov D. V. Razrabotka komp'yuternoj imitacionnoj modeli trekhfaznogo asinhronnogo elektroprivoda s ispol'zovaniem reguliruemogo tranzistornogo reduktora [Development of a computer simulation model of a three-phase asynchronous electric drive using an adjustable transistor gearbox], Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki [Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical science], 2023, No. 2 (50), pp. 76-82. DOI: 10.21822/2073-6185-202350-2-76-82
5. Tokarev P. V. Issledovanie vliyaniya massovoj proizvoditel'nosti na kachestvo raboty centrobezhnogo separa-tora produk-tov biokonversii [Investigation of the influence of mass productivity on the quality of the centrifugal separator of bioconversion products], Vestnik agrarnoy nauki Dona [Don agrarian science bulletin], 2022, No. 15-3 (59), pp.72-83.
6. Churyumov V. Yu., Eviev V. A., Salaev B. K., Fomin S. D., Kurkudinova N. A. K obosnovaniyu uglovoj skorosti vrashcheniya barabana cilindricheskogo inercionnogo separatora [To substantiate the angular velocity of rotation of a cylindrical inertial separator drum], Izvestiya NV AUK [Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp], 2022, No. 4 (68), pp. 534-543. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-04-62.
7. Panov V. B., Tsyplenkov D. S., Shiryaev V. N., Tarasyants S. A. Poryadok provedeniya analiza i meropriya-tiya po vvedeniyu centrobezhnogo nasosnogo oborudovaniya v optimal'nyj ekspluatacionnyj rezhim [Procedure for analysis and measures for the introduction of centrifugal pump equipment In optimal operating mode], Izvestiya NV AUK [Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp], 2022, No. 4 (68), pp. 587-596. DOI: 10.32786/2071-94852022-04-68.
8. Mikhailov V. S., Kozlov V. G., Derkanosova N. M., Kulikov A. S., Kozlova E. V. Modelirovanie dvizheniya semyan po krivolinejnoj traektorii s postoyannoj skorost'yu v vysevayushchem apparate [Simulation of the motion of seeds along a curved trajectory with a constant speed in a seed-feeding device], Vestnik Voronezhskogo gosudarstven-
69
¥¥¥¥¥¥¥¥¥ г/rrTPfr/if тргнмп!nízirs fi ргтшгд! рпшрмрмт^^^^^^^^^Ё
lyvmlvmiii^ ele ct km cal technologies, electrical equipment
xxxxxxxx and power supply of the agro-industrial complex xxxxxxxx_
nogo agrarnogo universiteta [Vestnik of Voronezh State Agrarian University], 2023, No. 1 (2), pp. 106-115. DOI: 10.53914/issn2071-2243-2023-2-106-115.
9. Malev N. A., Pogoditsky O. V. Statisticheskij analiz dinamicheskih harakteristik asinhronnogo el-ektromekhanicheskogo preobrazovatelya s izmenyayushchimisya parametrami nagruzki [Statistical analysis of dynamic characteristics asynchronous electric motor with changing load parameters], Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij. Problemy energetiki [Proceedings of the higher educational institutions. Energy sector problems], 2019, No. 21 (1-2), pp.120-130.
10. Eremochkin S. Yu., Dorokhov D. V., Zhukov A. A. Razrabotka i issledovanie energoeffektivnogo elektro-privoda dlya sel'skohozyaj stvennyh mashin [Development and research of energy-efficient electric drive of agricultural machines], Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Izvestia Orenburg State Agrarian University], 2023, No. 100 (2), pp. 129-134. DOI: 10.37670/2073-0853-2023-100-2-129-134.
11. Novash I. V., Rumiantsev Yu. V. Raschet parametrov modeli trekhfaznogo transformatora iz biblioteki Matlab-Simulink s uchetom nasyshcheniya magnitoprovoda [Three-phase transformer parameters calculation considering the core saturation for the matlab-simulink transformer model], Energetika. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedenij i energeticheskih ob"edinenij SNG. [Energetika. Proceedings of cis higher education institutions and power engineering associations], 2015, No. 1, pp. 12-24.
12. Zyuzev A. M., Nesterov K. E., Mudrov M. V. Programmnoapparatnyj simulyator elektroprivoda [Software and hardware simulator of the electric drive], Energetika. Innovacionnye napravleniya v energetike. CALS-tekhnologii v energetike [Energy. Innovative directions in the energy sector. CALS technologies in energy], 2013, No. 1, pp. 116-123.
13. Bagaev A. A. Matematicheskaya model' vlago- i tokoperenosa cherez stenku steblya v processe el-ektroosmoticheskogo obezvozhivaniya rastitel'nyh materialov [Mathematical model of moisture and current transfer through the stem wall in the process of electroosmotic dehydration of plant materials], Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2023, No. 8 (226), pp. 70-77.
14. Vozmilov A. G., Ilimbetov R. Yu., Panishev S. A., Lisov A. A. Matematicheskaya model' elektrostatich-eskogo fil'tra dlya ochistki vozdushnoj sredy v maloob"emnyh pomeshcheniyah APK [Mathematical model of an electrostatic filter for air purification in small premises of the agro-industrial complex], Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Altai State Agrarian University], 2023, No. 8 (226), pp. 77-83.
15. Zhengqiang Z., Yingli S., Xinkai C. Model reference adaptive disturbance rejection control using partial-state feedback, Automatica, 2023, Vol. 154, pp. 111071.
16. Sebastian P., Katharina B. On the universal transformation of data-driven models to control systems, Automatica, 2023, Vol. 154, pp. 110840.
17. Juan G. Rueda-Escobedo, René Metzkow, Schiffer J. Robust current control of IPMSM drives under uncertain and varying inductances. Automatica, 2023, Vol. 152, pp. 110998.
18. Jian Chen, Cheng Lin, Sheng Liang. Mixed logical dynamical model-based MPC for yaw stability control of distributed drive electric vehicles, Energy Procedia, 2019, Vol. 158, pp. 2518-2523.
19. Kacman M. M. Spravochnik po elektricheskim mashinam : ucheb. posobie dlya studentov obrazovat. uchrezhdenij sred. prof. obrazovaniya, obuchayushchihsya po tekhn. special'noctyam [Handbook of Electrical Machines: a textbook for students of educational institutions of secondary vocational education studying in technical specialties], Moscow : Academia, 2005, 479 p.
20. Usol'tsev A. A., Lukichev D. V. Opredelenie parametrov modeli asinkhronnogo dvigatelya po spravochnym dannym [Determination of the parameters of the model of an asynchronous motor according to reference data], Instrumentation [Journal of Instrument Engineering], 2008, No. 10.
The article was submitted 24.10.2023; approved after reviewing 21.11.2023; accepted for publication 24.11.2023.
XXXXXXXXXX электротехнологии, электрооборудование XXXXXXXXXX
XXXXXXX и энергоснабжение агропромышленного комплекса XXXXXXX
Information about the authors: S. Y. Eremochkin - Ph. D. (Engineering), Associate Professor at the Department of «Electrical engineering and automated electric drive», Spin-код: 3102-9863;
D. V. Dorokhov - student at the Department of «Electrical engineering and automated electric drive»; A. A. Zhukov - student at the Department of «Electrical engineering and automated electric drive».
Contribuition of the authors:
Eremochkin S. Y. - research supervision, developed the theoretical framework, implementation of experiments, analyzed data, critical analysis and revision of the text.
Dorokhov D. V. - writing of the draft, made the layout and the formatting of the article, participation in the discussion on topic of the article.
Zhukov A. A. - writing of the draft, made the layout and the formatting of the article, participation in the discussion on topic of the article.
The authors declare no conflicts of interest.
