Mô hình mô phỏng tổng quát máy điện không đồng bộ nhiều cuộn dây

Bài viết Mô hình mô phỏng tổng quát máy điện không đồng bộ nhiều cuộn dây trình bày xây dựng mô hình toán học mô tả máy điện không đồng bộ nhiều cuộn dây cho phép khảo sát được tất cả các hiện tượng cần tính toán, khảo sát như đã nêu; sử dụng công cụ và phương pháp số để lập trình và xây dựng mô hình mô phỏng động cơ theo mô hình toán học.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 MƠ HÌNH MƠ PHỎNG TỔNG QT MÁY ĐIỆN KHÔNG ĐỒNG BỘ NHIỀU CUỘN DÂY Lê Quang Cường Trường Đại học Thuỷ lợi, email: cuonglq@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG thể tự viết chương trình cách soạn thảo câu lệnh [5] Tuy nhiên, việc đưa vào tính tốn, nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố nêu mơ hình nêu khơng đáp ứng Hơn nữa, mơ hình tạo chưa tối ưu mặt tốc độ tính tốn nhớ sử dụng lớn, chưa thuận tiện sử dụng Hiện nay, Việt Nam chưa có phần mềm cơng cụ có mơ hình ĐK nhiều dây quấn thực cơng việc sau: - Cho phép nghiên cứu ảnh hưởng dịng điện xốy lõi sắt từ roto - Cho phép nghiên cứu ảnh hưởng roto lồng sóc kép roto rãnh sâu đến đặc tính máy - Các thơng số máy điện thay đổi trình hoạt động như: điện trở, tự cảm hỗ cảm cuộn dây stato roto thay đổi nhiệt độ, tượng bão hòa mạch từ, hiệu ứng tần số dẫn roto - Các mơ hình mang tính mở, tốc độ tính tốn nhanh sử dụng nhớ Nghiên cứu thực nội dung sau: Xây dựng mơ hình tốn học mơ tả máy điện không đồng nhiều cuộn dây cho phép khảo sát tất tượng cần tính tốn, khảo sát nêu; sử dụng cơng cụ phương pháp số để lập trình xây dựng mơ hình mơ động theo mơ hình tốn học ; Xây dựng mơ hình mơ hệ thống để khảo sát, tính tốn đặc tính máy điện khơng đồng dựa mơ hình xây dựng Động không đồng (ĐCKĐB) động sử dụng phổ biến nhất, độ tin cậy vận hành cao dễ sử dụng Đối với động phi tiêu chuẩn, động sử dụng đặc biệt, mà chế độ động trình vận hành xác định, cần thiết phải tính tốn chế độ động q trình thiết kế cho phép giải toán tổng hợp máy điện với đặc tính cho trước Theo lý thuyết máy điện tổng quát, máy điện xem tập hợp cuộn dây chuyển động tương hỗ với Đối với ĐCKĐB thông thường, thường sử dụng mơ hình ĐCKĐB gồm dây quấn pha (A,B,C) stato dây quấn pha roto (a,b,c) [3] Khi nghiên cứu đến ảnh hưởng dịng xốy sắt từ roto đến tiêu đặc tính ĐCKĐB người ta sử dụng mơ hình cuộn dây pha stato cuộn dây pha roto [1], cuộn dây pha thêm vào roto đại điện cho dịng xốy pha roto Mơ hình dùng để nghiên cứu ĐCKĐB có lồng sóc kép [2] Ảnh hưởng nhiệt độ, tượng bão hòa mạch từ, tượng hiệu ứng tần số roto làm tham số ĐCKĐB như: điện trở dây quấn, tự cảm hỗ cảm cuộn dây stato roto thay đổi q trình hoạt động [4] Các mơ hình ĐCKĐB thường xây dựng cách sử dụng mơ hình PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU khối tiêu chuẩn có sẵn phần mềm Sử dụng công cụ mô trực quan, lập Matlab-Simulink, PSpice… để tổng hợp trình hàm hệ thống, phương pháp số giải lên mơ hình động máy tính; có hệ phương trình vi tích phân hệ số thay đổi 509 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 é1 ê ê0 ê ê0 ê ê ê0 ê ê ê ê ê0 ê ê ê ê0 ê ê ê ê0 ê ê ê ê ê0 ê ê ê ê0 êë KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Mô hình tốn học động Mơ hình động với cuộn dây pha stato cuộn dây pha roto với thông số thay đổi theo chế độ hoạt động mô tả sau: d   R.i  u dt (1) Trong đó: véc tơ - từ thơng, - dịng điện, - điện áp pha có dạng:  As  i As  u As    i  u   Bs   Bs   Bs   Cs  iCs  uCs         a1 r  ia 1r  ua 1r     b1 r  ; i  ib1 r  ; u  ub 1r         c1r  ic1 r  uc1 r    i  u   a2r   a2r   a 2r   b r  ib r  ub r         c r  ic r  uc r  0 Rs 0 0 0 0 R1r 0 0 0 0 R1r 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R1 r 0 R2 r 0 R2 r 0 10 01 00 00 00 00 00 00 ù ú ú ú ú ú ú ỉ ỉ - ỗ pữ -2 ỗ pữ ỳ cos(wt) sinỗwt+ ÷ c os w t + ÷ 0 ç ú 3 èç 6ø÷ çè 3ø÷ ú ú ỉ -2 ỉ p 2 p ỳ ữ cos(wt) ữ cosỗỗwt + ữ sinỗỗwt + ữ 0 ỳ ỳ ỗố 3ứữ 3 çè 6ø÷ ú ú ỉ -2 ỉ p p ỗ ữ ỳ sinỗỗwt+ ữ c o s w t + c os ( w t ) 0 ữ ỗ ữ ỳ ốỗ 6ứữ ốỗ 3ứữ ỳ ửữ - ổ pửữỳỳ -2 ổ p 0 cos(wt) sinỗỗwt+ ữ cosỗỗwt+ ữ 3 ốỗ 6ứữ ốỗ 3ứữỳỳ ửỳỳ -2 ổ pử -2 ổ ỗwt +pữ 0 cosỗỗỗwt+ ữ ữ co s( w t ) sin ữỳ ỗ ố 3ứữ 3 ỗố 6ứữỳ ỳ ú -2 ỉ -2 ỉ p÷ ÷ ççwt + p÷ ú 0 sinçççwt+ ÷ co s c o s( w t ) úû è 6ữ ứ ỗố 3ữ ứ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Biến đổi dạng chuẩn Cosi để giải máy tính có dạng sau: d ~    ~  u~ ; i ~    ~ dt (2) Trong đó: véc tơ cột phần tử: y ~ - từ thơng, i~ – dịng điện, u~ – điện áp pha hệ tọa độ pha cố định stato Hai ma trận A B ma trận vuông, kích thước 9x9, xác định tham số động Ma trận điện trở R có dạng:  Rs 0 R s  0  0 R  0  0 0  0 0  00 0  0  0 0  0 0  0 R2 r  3.2 Mô động không động nhiều cuộn dây Việc giải hệ PT vi phân (2) máy tính thực phương pháp số Một số phương pháp số điển hình hay sử dụng: phương pháp Runge-Kutta, Adam… Với tính mạnh sử dụng rộng rãi, tác giả chọn mơi trường Matlab – simulink để xây dựng mơ hình ĐK với thông số thay đổi Trong Matlab – simulink có sẵn cơng cụ giải hệ PT vi phân Rs - điện trở stato chuẩn Cosi dạng Solver: ode1- điện trở cuộn dây pha roto, cuộn phương pháp Ơle, ode45 –phương pháp - điện trở cuộn dây pha roto, cuộn Runge-Kutta bậc bậc 5… Sử dụng Trong hệ phương trình (1), dịng điện, phương pháp lập trình hàm hệ thống, stừ thơng, điện áp pha biểu function để xây dựng khối mô hình ĐK diễn hệ trục pha khác nhau, cố định khối tiêu chuẩn Matlab-Simulink Tiến stato roto Để giải hệ phương trình vi hành viết hàm hệ thống S-function ngôn phân này, đưa hệ phương trình ngữ lập trình “C”, biên dịch sang mã máy hệ trục pha cố định stato dạng file *.mex tạo khối tiêu chuẩn mô cách nhân vế hệ phương trình (1) với động với tham số biến đổi Ta ma trận chuyển đổi sau: có khối hình 510 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2018 ISBN: 978-604-82-2548-3 nghiên cứu sâu trình biến đổi lượng, ảnh hưởng tượng bão hòa mạch từ, hiệu ứng tần số tính tốn tiêu động (cos, hiệu suất, thời gian khởi động…) ĐCKĐB Hình Khối mơ động Sử dụng khối tạo để xây dựng mơ hình mô ĐCKĐB với khối phụ trợ khác hình Hình Các đặc tính thực nghiệm mơ Tài liệu tham khảo [1] Копылов И.П., Амбарцумова Т.Т Влияние вихревых токов ротора на динамические характеристики асинх машины Электротехника, 1976, №11 Hình Mơ hình mơ hệ thống Tiến hành thực nghiệm mô cho ĐCKĐB, công suất kW (mã số [2] Сивокобыленко В.Ф., Гармаш B.C Исследование переходных процессов в AM 4A100S4Y3), với thông số sau: с вытеснением токов в роторе методами математ моделирования - Изв ву зов Электромеханика, 1981, № [3] Three-phase induction motor dynamic mathematical model, E.R Filho ; R.M de Souza, Electric M achines and Drives Confer Record, 1997 IEEE International, Rs = 1, 51W; R1r = 1,83W; R2r = 80W; m = 3; p = 2; J = 0,035kg.m Ta đặc tính hình Ta thấy, trình khởi động, tham số điện cảm tản, hỗ cảm stato roto, điện trở roto thay đổi, làm thay đổi đặc tính mở máy, [4] Сивокобыленко В.Ф., Костенко В.И ảnh hưởng đến tiêu động ĐCKĐB Определение параметров и математ dòng điện mở máy, mô mem khởi моделрование глубокопазных асинх маđộng… Điều tương tự xảy шин - Электричество, 1980, № nghiên cứu trình đảo chiều thay đổi [5] Direct Quadrate (D-Q) Modeling of 3-Phase tải động Induction Motor Using MatLab / Simulink; KẾT LUẬN Mơ hình ĐCKĐB hệ trục pha tựa stato với thông số thay đổi cho phép 511 Sifat Shah, A Rashid, MKL Bhatti; Canadian Journal on Electrical and Electronics Engineering Vol 3, No 5, May 2012  ... 3.1 Mô hình tốn học động Mơ hình động với cuộn dây pha stato cuộn dây pha roto với thông số thay đổi theo chế độ hoạt động mô tả sau: d   R.i  u dt (1) Trong đó: véc tơ - từ thơng, - dịng điện, ... giải hệ PT vi phân Rs - điện trở stato chuẩn Cosi dạng Solver: ode1- điện trở cuộn dây pha roto, cuộn phương pháp Ơle, ode45 –phương pháp - điện trở cuộn dây pha roto, cuộn Runge-Kutta bậc bậc... Ma trận điện trở R có dạng:  Rs 0 R s  0  0 R  0  0 0  0 0  00 0  0  0 0  0 0  0 R2 r  3.2 Mô động không động nhiều cuộn dây Việc giải hệ PT vi phân (2) máy tính