Электронная метка для экспериментальной оценки задержки тока ротора асинхронного двигателя

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования определяется тем, что в подчиненных системах управления асинхронным электроприводом электромагнитная инерционность роторной цепи учитывается, как правило, косвенно (через постоянную времени ротора), тогда как при повышении быстродействия токовых контуров она формирует измеримую задержку и влияет на фазовый запас системы.

НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Работа формирует экспериментальную базу для верификации динамических моделей асинхронной машины, включая оценку эквивалентной постоянной времени ротора по данным осциллографирования. ЦЕЛЬ. Разработать и апробировать метод экспериментального определения задержки тока ротора относительно опорного события на стороне статора на основе кратковременной электронной метки.

МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ. Предложен способ «маркировки» процесса прямоугольным импульсом, вводимым в фазу статора. Метка формируется генератором на таймере NE555 и подается через оптрон TLP627(F), обеспечивающий гальваническую развязку сигнальной и силовой цепей. Регистрация выполняется цифровым осциллографом с дифференциальным щупом; испытания проведены на лабораторном двигателе IMM71 (370 Вт) в режиме заторможенного ротора (s=1).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Показана устойчивость формирования и регистрации импульсной метки на фоне сетевого напряжения 50 Гц. По осциллограммам получена оценка фазовой задержки тока ротора относительно опорного события порядка 40–45 градусов, что соответствует 2.2–2.5 мс при частоте 50 Гц.

ВЫВОДЫ. Электронная метка повышает воспроизводимость измерения задержки в асинхронной машине с фазным ротором и может использоваться для валидации имитационных моделей и для настройки токовых контуров, учитывающих электромагнитную инерционность роторной цепи.

1. Rodriguez‑Sotelo D., Rodriguez‑Licea M.A., Araujo‑Vargas I., Prado‑Olivarez J., Barranco‑Gutiérrez A.-I., Perez‑Pinal F.J. Power Losses Models for Magnetic Cores: A Review // Micromachines. 2022. Т. 13. № 3. Ст. 418. doi:10.3390/mi13030418.

2. Bloch F. Nuclear Induction // Physical Review. 1946. Т. 70. № 7–8. С. 460–474.

3. Hamzehbahmani H., Anderson P.I. Static hysteresis modeling for grain‑oriented electrical steels for dynamic modeling // Journal of Applied Physics. 2021. Т. 130. Ст. 055102. doi:10.1063/5.0058554.

4. Bašić M., Vukadinović D., Grgić I. Model Predictive Current Control of an Induction Motor Considering Iron Core Losses and Saturation // Processes. 2023. Т. 11. № 10. Ст. 2917. doi:10.3390/pr11102917.

5. Han Y., et al. Robust Online Rotor Time Constant Tuning Method with High‑Frequency Current Injection for Indirect Field‑Oriented Induction Motor Drives // Symmetry. 2025. Т. 17. № 10. Ст. 1729. doi:10.3390/sym17101729.

6. Janisch G., Kugi A., Kemmetmüller W. A high‑performance model predictive torque control concept for induction machines for electric vehicle applications // Control Engineering Practice. 2024. Т. 153. Ст. 106128. doi:10.1016/j.conengprac.2024.106128.

7. Мартынов К.В., Пантелеева Л.А., Благодатских И.А. Оценка энергетических характеристик асинхронного двигателя с совмещённой обмоткой // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021. Т. 23. № 6. С. 109–118. doi:10.30724/1998-9903-2021-23-6-109-118.

8. Цветков А.Н., Доан Н.Ш., Ярославский Д.А. Исследования по оптимизации векторного управления асинхронным двигателем с применением системы аналитического контроля // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 3. С. 144–157. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-3-144-157.

9. Исмоилов И.И., Грачева Е.И. Повышение управляемости энергетическими системами и улучшение качества электроэнергии // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2022. Т. 14. № 1 (53). С. 3–12.

10. Сафин А.Р., Грачева Е.И., Behera R.K., Петров Т.И. Использование ферритовых магнитов в синхронных двигателях с постоянными магнитами // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2022. Т. 14. № 1 (53). С. 47–55.

11. Texas Instruments. NE555 Precision Timers. Datasheet. Доступно по: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf (дата обращения: 31.01.2026).

12. Toshiba. TLP627, TLP627‑2, TLP627‑4 Photocouplers. Datasheet. Доступно по: https://www.farnell.com/datasheets/2007824.pdf (дата обращения: 31.01.2026).

13. Дзюин Д.В., Дмитриева В.В. Разработка программы расчета параметров схемы замещения трехфазного асинхронного электродвигателя // Автоматизация и моделирование в проектировании и управлении. 2024. № 3. С. 84–92. doi:10.30987/2658-6436-2024-3-84-92.

14. Ольховатов Д.В., Гребенников Н.В., Шевкунова А.В. Синтез электропривода компрессорной установки электровоза // Транспортное машиностроение. 2024. № 5. С. 40– 49. doi:10.30987/2782-5957-2024-5-40-49.

15. Устройство управления вектором асинхронного электропривода. Патент РФ RU 2392732 C1. Опубл. 20.06.2010. Доступно по: https://patents.google.com/patent/RU2392732C1/ru (дата обращения: 31.01.2026).