probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2021-23-3-181-193probener-1853Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИКАELECTRICAL ENGINEERINGАлгоритм моделирования самозапуска группы асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым роторомAlgorithm for simulating the self-starting of a group of asynchronous electric motors with a short-circulated rotorГалееваР. У.GaleevaR. U.

Галеева Раиса Усмановна  – старший преподаватель  кафедры  «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Raisa U. Galeeva

Kazan 

raisa_gal.52@mail.ruКуксовС. В.KuksovS. V.

Куксов Сергей Вячеславович – ведущий специалист

г. Казань

Sergey V. Kuksov – leading Specialist

Kazan 

ser.kuksov@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationОДУ АО «СО ЕС» РДУ ТатарстанРоссияODU of JSC SO ES, RDU TatarstanRussian Federation202120072021233181193Copyright © Галеева Р.У., Куксов С.В., 20212021Галеева Р.У., Куксов С.В.Galeeva R.U., Kuksov S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/1853

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы моделирования процессов выбега, самозапуска группы асинхронных электродвигателей (АД) при кратковременных нарушениях электроснабжения (КНЭ) и понижениях напряжения при внешних коротких замыканиях (КЗ) удобные для программирования и практического применения. Установить интегральную реакцию группы АД при самозапуске на возмущающее воздействие с учетом их характеристик и длительности для установления допустимых предельных значений КНЭ. Разработать алгоритм переходного процесса самозапуска группы АД при использовании матричного и векторного представления данных при решении основного уравнения движения ротора и его компьютерную реализацию. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы: последовательных приближений при решении основного электромеханического уравнения с учетом электромагнитных переходных процессов; метод Гаусса-Зейделя с ускорением сходимости итерационного процесса при решении уравнений параметров режима; метод узловых напряжений. Алгоритм реализован в среде VBA и проверен в среде Matlab Simulink. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрена модель АД по каталожным данным, алгоритм самозапуска группы АД при КНЭ и внешних КЗ с учетом электромагнитных переходных процессов, обладающий высокой точностью и удобный для практического применения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование каталожных данных АД дает возможность не проводить трудоемкие предварительные расчеты параметров АД. Применение метода Гаусса- Зейделя с ускорением сходимости, обеспечивает снижение количества итераций. Учет электромагнитных переходных процессов и эффекта вытеснения тока ротора позволяет оценить взаимное влияние двигателей и повысить точность расчетов. Использование метода узловых напряжений позволяет определить остаточное напряжение на секции шин с АД, если в первый момент двигатели включены на КЗ. Реализация алгоритма в среде VBA удобна для практического применения.

PURPOSE. To consider the problems of modeling the processes of run-out, self-starting of a group of asynchronous electric motors (AM) in case of short-term power outages (NEC) and voltage drops in external short circuits (SC), convenient for programming and practical use. To establish the integral reaction of the AM group during self-start to the disturbing effect, taking into account their characteristics and duration to establish the permissible limit values of the NEC. To develop an algorithm for the transient process of self-starting of the AM group when using matrix and vector data representation when solving the basic equation of the rotor motion and its computer implementation. METHODS. When solving the problem, the following methods were used: successive approximations when solving the basic electromechanical equation, taking into account electromagnetic transient processes; Gauss-Seidel method with accelerating the convergence of the iterative process when solving the equations of the parameters of the regime; method of nodal stresses. The algorithm is implemented in VBA and tested in Matlab Simulink. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, considers a model of AM according to catalog data, an algorithm for self-starting a group of an AM with NEC and external short circuits, taking into account electromagnetic transient processes, which has high accuracy and is convenient for practical use. CONCLUSION. The use of asynchronous motor catalogs makes it possible not to carry out laborious preliminary calculations of the parameters of asynchronous motors. The application of the Gauss-Seidel method with acceleration of convergence provides a decrease in the number of iterations. Taking into account electromagnetic transients and the effect of displacement of the rotor current allows you to evaluate the mutual influence of motors and increase the accuracy of calculations. The use of the method of nodal voltages makes it possible to determine the residual voltage on the busbar section with AM, if at the first moment the motors are switched on to short circuit. The implementation of the algorithm in the VBA environment is convenient for practical use.

самозапусквыбегпереходные процессыасинхронный двигателькратковременные нарушения электроснабженияскольжениесхема замещенияReferencesПупин В.М., Жуков В.А. Комплекс БАВР. Быстродействие повышает надежность электроснабжения // Новости ЭлектроТехники. 2012. № 4 (76). С. 2–4.Pupin VM, Zhukov VA. Complex BAVR. High-speed performance increases the reliability of power supply. News of ElectroTechnics. 2012;4 (76):2–4.Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем // СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики». Монография. 2006. Книга 1. С. 369.Dergachev VS. Methods for constructing measuring and starting organs of microprocessor devices for high-speed automatic switching on of a reserve. Vestnik ISEU. 2021;1:41–48.Семёнов А.С., Егоров Ай.Н., Харитонов Я.С., и др. Оценка электромагнитной совместимости высоковольтных преобразователей частоты в электротехнических комплексах // Вестник КГЭУ. 2019. №4 (44).Meleshkin GA, Merkuriev GV. Stability of power systems. SPb .: NOU «Energy Personnel Training Center». Monograph. 2006;1:369.Pavlov V.E., Peregudova I.G. Study of conditions for group self- starting electric drives of turbo mechanisms // Proceedings - 2019 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2019. Article № 8877660, P. 404-409.Kurbangaleev UK. Self-starting of engines for own needs of power plants. NTF Energoprogress. Moscow. 2001. Р. 64.Макеев М.С., Кувшинов А.А. Алгоритм расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя по каталожным данным // Журн. Вектор науки. ТГУ. 2013. № 1 (23). Раздел Технические науки. С. 108–112.Makeev MS, Kuvshinov AA. Algorithm for calculating the parameters of the equivalent circuit of an induction motor according to catalog data. Journal. Science vector. TSU. 2013;1 (23):108–112.Дорощенко И. В., Погуляев М.Н., Веппер Л.В. Анализ методик расчета параметров схемы замещения асинхронного электродвигателя по каталожным данным // Учреж. Образ. Гомельский государственный технический университет им. П.О. Сухого. Республика Беларусь. 2016. С. 136–137.Doroshchenko IV, Pogulyaev MN, Vepper LV. Analysis of methods for calculating the parameters of the equivalent circuit of an asynchronous electric motor according to catalog data. Uchrezh. Form. Gom. State Those. University them. P.O. Sukhoi. Republic of Belarus. 2016. P. 136–137.Стыскин А.В., Уразбахтина Н.Г. Моделирование и анализ возможности самозапуска асинхронных двигателей собственных нужд // Уфимский государственный Авиационный технический университет. Журнал Электротехнические комплексы и системы. Уфа. 2017. С. 43–48.Styskin AV, Urazbakhtina NG. Modeling and analysis of the possibility of self-starting of asynchronous motors for auxiliary needs. Ufim. State Aviats. Those. Univ. Journal Electrotechnical complexes and systems. Ufa. 2017. P. 43–48.Славутский А.Л. Моделирование самозапуска асинхронного двигателя в составе узла комплексной нагрузки // Вест. Чуваш. Ун-та. 2018. № 3. С. 132–137.Slavutsky AL. Simulation of self-starting of an asynchronous motor as part of a complex load unit. Vest. Chuvash. University. 2018;3:132–137.Жилин Б.В., Исаев А.С. Моделирование самозапуска асинхронного двигателя // Электротехнические комплексы и системы. Известия ТулГУ. Технические науки. Тула. 2019. № 11. С. 103-108.Zhilin BV, Isaev AS. Simulation of self-starting of an asynchronous motor. Electrotechnical complexes and systems. Bulletin of TulSU. Technical science. 2019;11:103–108.Осипов В.С. Аналитический метод расчета параметров схемы замещения трехфазных асинхронных двигателей серии АИР // Вестник СамГУ. Сер. Технические науки. № 2 (54). 2017. С. 108–120.Osipov VS. Analytical method for calculating the parameters of the equivalent circuit of three-phase asynchronous motors of the AIR series. Vest. Samar. State University. Ser. Technical science. 2017;2 (54):108–120.Меркурьев Г.В., Шарлин Ю.М. Устойчивость энергосистем. Расчеты // Монография. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики». 2006. С. 300.Merkuriev GV, Charlin YuM. Stability of power systems. Calculations. Monograph. SPb .: NOU «Energy Personnel Training Center». 2006. P. 300.Wengerkievicz Carlos A.C. et al . Estimation of Three-Phase Induction Motor Equivalent Circuit Parameters from Manufacturer Catalog Data. J. Microw. Optoelectron. Electromagn. Appl., São Caetano do Sul . V. 16. N. 1. 2017. Р. 90–107.Wengerkievicz Carlos A.C. et al. Estimation of Three-Phase Induction Motor Equivalent Circuit Parameters from Manufacturer Catalog Data. Journal Microw. Optoelectron. Electromagn. Appl., São Caetano do Sul .2017;16(1):90–107.Sivokobylenko V.F., Tkachenko S.N. A Method of Experimental Determination ofSivokobylenko VF, Tkachenko SN. A Method of Experimental Determination ofParameters of Equivalent Circuits of Induction Motors. Power Technol Eng. 51.2017. Р. 108 – 113.Parameters of Equivalent Circuits of Induction Motors. Power Technol Eng. .2017;51:108 – 113.Asım Gökhan Yetgin et al. Squirrel Cage Induction Motor Design and the Effect of Specific Magnetic and Electrical Loading Coefficient. International Journal of Applied Mathematics Electronics and Computers. IJAMEC. 2019. 7(1). Р. 1–8.Asım Gökhan Yetgin et al. Squirrel Cage Induction Motor Design and the Effect of Specific Magnetic and Electrical Loading Coefficient. International. Journal of Applied Mathematics Electronics and Computers. 2019;7(1):1–8.Guimarães. J.M.C., Bernardes J.V, Hermeto A.E. et al. Determination of three-phase induction motors model parameters from catalog information. IEEE PES General Meeting Conference & Exposition. National Harbor. MD. USA. 2014. Р. 1–5.Guimarães JMC, Bernardes JV, Hermeto AE et al. Determination of three-phase induction motors model parameters from catalog information. IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition. National Harbor. MD. USA. 2014. Р. 1–5.Гамазин С.И., Ставцев В.А., Цырук С.А. Переходные процессы в системах промышленного электроснабжения, обусловленные электродвигательной нагрузкой // МЭИ. Москва. 1997. С. 424.Gamazin SI, Stavtsev VA, Tsyruk SA. Transient Processes in Industrial Power Supply Systems Caused by Electric Motor Load. MPEI. Moscow. 1997. P. 424.Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, Sim Power Systems и Simulink // ДМК Пресс. Москва. 2008. С. 288.Chernykh IV. Modeling of electrical devices in Matlab, SimPowerSystems and Simulink. DMK Press. Moscow. 2008. P. 288.Сафарян В.С., Геворгян С.Г. Определение параметров схемы замещения асинхронной машины // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энерг. объед. СНГ. 2015. № 6. С. 20–34.Safaryan VS, Gevorgyan S.G. Determination of the parameters of the equivalent circuit of an asynchronous machine. Energetika.Izv. and energy meal. 2015;6:20–34.Бурков А.Ф., Юрин В.Н., Аветисян В.Р. Исследование возможностей повышения энергоэффективности асинхронных двигателей Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2018. № 20(9-10). С.92-100.Burkov AF, Yurin VN, Avetisyan VR. Investigation of the possibilities of increasing the energy efficiency of induction motors. Izv. Higher. educational head energy problems. 2018;20 (9-10):92-100.Лащенов М.Б. Влияние самозапуска мощных двигателей на систему электроснабжения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 1. С. 134– 140.Laschenov MB. Influence of self-starting of powerful motors on the power supply system. Mining information and analytical bulletin. 2019;1:134–140.Rashad E.E.M. Theory and steady-state analysis of series-connected wound-rotor induction motor in sub-synchronous mode // PECON 2016. IEEE 6th International Conference on Power and Energy, Conference Proceeding, 2016. Article № 7951618. P. 528-533.Chernykh IV. Modeling of electrical devices in Matlab, SimPowerSystems and Simulink. DMK Press. Moscow. 2008. P. 288.Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7/7 Sp2 + Simulink 5/6. Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики // М. Солон–Пресс. 2016. С. 456.Dyakonov VP. Matlab 6.5 SP1/ 7/7 Sp2 + Simulink 5/6. Artificial intelligence and bioinformatics tools. M. Solon-Press. 2016. P. 456.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.