Алгоритм моделирования самозапуска группы асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором

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.

1. Пупин В.М., Жуков В.А. Комплекс БАВР. Быстродействие повышает надежность электроснабжения // Новости ЭлектроТехники. 2012. № 4 (76). С. 2–4.

2. Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем // СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики». Монография. 2006. Книга 1. С. 369.

3. 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).

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. Славутский А.Л. Моделирование самозапуска асинхронного двигателя в составе узла комплексной нагрузки // Вест. Чуваш. Ун-та. 2018. № 3. С. 132–137.

9. Жилин Б.В., Исаев А.С. Моделирование самозапуска асинхронного двигателя // Электротехнические комплексы и системы. Известия ТулГУ. Технические науки. Тула. 2019. № 11. С. 103-108.

10. 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.

11. Меркурьев Г.В., Шарлин Ю.М. Устойчивость энергосистем. Расчеты // Монография. СПб.: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики». 2006. С. 300.

12. 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.

13. Sivokobylenko V.F., Tkachenko S.N. A Method of Experimental Determination of

14. Parameters of Equivalent Circuits of Induction Motors. Power Technol Eng. 51.2017. Р. 108 – 113.

15. 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.

16. 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.

17. Гамазин С.И., Ставцев В.А., Цырук С.А. Переходные процессы в системах промышленного электроснабжения, обусловленные электродвигательной нагрузкой // МЭИ. Москва. 1997. С. 424.

18. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, Sim Power Systems и Simulink // ДМК Пресс. Москва. 2008. С. 288.

19. 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.

20. 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.

21. Лащенов М.Б. Влияние самозапуска мощных двигателей на систему электроснабжения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 1. С. 134– 140.

22. 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.

23. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7/7 Sp2 + Simulink 5/6. Инструменты искусственного интеллекта и биоинформатики // М. Солон–Пресс. 2016. С. 456.