СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-151-159

УДК 004.942, 621.313.333.2

ББК 31.26

Г.А. ТОЛМАЧЕВ, В.Г. МАКАРОВ, И.Г. ЦВЕНГЕР, А.В. ТОЛМАЧЕВА

Ключевые слова

компьютерное моделирование, асинхронный двигатель, параметры схемы замещения асинхронного двигателя, цифровой двойник, рабочие характеристики

Аннотация

Так как львиная доля электроприводных механизмов в промышленности выполнена на базе асинхронных электродвигателей, разработка цифровых двойников реальных систем асинхронного электропривода не теряет своей актуальности. Одной из основных проблем при создании адекватного цифрового двойника является нахождение параметров асинхронных двигателей. Существует ряд методик, позволяющих определить эти параметры с разной степенью точности.

Цель исследований заключается в нахождении такой методики, которая позволит создать цифровой двойник, максимально соответствующий реальному асинхронному электроприводу.

Материалы и методы. Для разработки математической модели асинхронного двигателя в фазных осях использовался программный пакет MATLAB. Для определения параметров асинхронного двигателя по каталожным данным использовались методики, предложенные А.Э. Кравчиком и соавт. (1982), Ю.А. Мощинским и соавт. (1998), В.А. Мясовским (2020). Объектом исследования является асинхронный двигатель АИРМ80А6У3, реальные рабочие характеристики которого были получены экспериментальным путем на стенде.

Результаты исследования. С помощью разработанной математической модели, а также методик определения параметров асинхронного двигателя по каталожным данным провели моделирование для сопоставления реальных рабочих характеристик двигателя с рабочими характеристиками, полученными в результате моделирования. Для получения более точных результатов провели ряд экспериментов по установлению сопротивлений фаз статорной обмотки и включили полученные данные в модель, рассчитанную по методике с наибольшей сходимостью, в качестве отдельного метода. В качестве критериев оценки сходимости модели с реальным электродвигателем в статье выступают максимальная относительная и интегральная ошибки по току и скорости. Данные ошибки сведены в таблицу для возможности наглядного сравнения. По совокупности критериев оценки установили методику, которая наиболее точно находит параметры этих двигателей. При этом использование данной методики с уточненными сопротивлениями статорной обмотки позволяет в 2,5 раза уменьшить интегральную и максимальную относительную ошибки по скорости.

Выводы. Сопоставление результатов показало хорошую сходимость, что позволяет использовать методику для моделирования систем асинхронного электропривода.

Литература

1. Герман-Галкин C.Г., Кардонов К.А. Электрические машины. Лабораторные работы на ПК. СПб.: КОРОНА принт, 2003. 256 с.
2. Жежеленко, И.B., Кривоносов В.Е., Василенко С.В. Критерии выявления межвитковых замыканий в статорных обмотках с использованием векторного анализа фазных токов электродвигателя // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 202–218. DOI: 10.21122/1029-7448-2021-64-3-202-218.
3. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинхронные двигатели серии 4А: справочник. М.: Энергоатомиздат, 1982. 504 с.
4. Кривых Ю.С. Неразрушающий контроль и диагностика асинхронного двигателя // Вестник Югорского государственного университета. 2015. № S2(37). С. 197–201.
5. Макаров В.Г. Асинхронный электропривод с оптимальными режимами работы. Казань: КГТУ, 2010. 300 с.
6. Мощинский Ю.А., Беспалов В.Я., Кирякин А.А. Определение параметров схемы замещения асинхронной машины по каталожным данным // Электричество. 1998. № 4. С. 38–42.
7. Мясовский В.А. Исследование методов расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя по данным каталога производителя // Молодой ученый. 2020. № 20(310). С. 127–133.
8. Онлайн-идентификация электромагнитных параметров асинхронного двигателя / В.А. Тытюк, М.Л. Барановская, А.П. Черный и др. // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 5. С. 423–440. DOI: 10.21122/1029-7448-2020-63-5-423-440.
9. Хальясмаа, А.И., Ревенков И.С., Сидорова А.В. Применение технологии цифрового двойника для анализа и прогнозирования состояния трансформаторного // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2022. Т. 14, № 3(55). С. 99–113.
10. Fei Tao, Fangyuan Sui, Ang Liu et al. Digital twin-driven product design framework. International Journal of Production Research, 2019, vol. 57, no. 12, pp. 3935–3953. DOI: 10.1080/00207543.2018.1443229.

Сведения об авторах

Толмачев Георгий Алексеевич – аспирант кафедры электропривода и электротехники, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия, Казань (gorgik1996@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0009-0007-2766-6450).

Макаров Валерий Геннадьевич – доктор технических наук, заведующий кафедрой электропривода и электротехники, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия, Казань (electroprivod@list.ru).

Цвенгер Игорь Геннадьевич – кандидат технических наук, доцент кафедры электропривода и электротехники, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия, Казань (it-online@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0009-0000-1362-9818).

Толмачева Аурелия Владимировна – старший преподаватель кафедры электропривода и электротехники, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия, Казань (aurikatolmach@yandex.ru; ORCID: https://orcid.org/0009-0005-2536-0744).

Формат цитирования

Толмачев Г.А., Макаров В.Г., Цвенгер И.Г., Толмачева А.В. Сравнительный анализ методик определения параметров асинхронного двигателя // Вестник Чувашского университета. – 2024. – № 2. – С. 151–159. DOI: 10.47026/1810-1909-2024-2-151-159.

Загрузить полный текст статьи