Improvement of the method of calculating the parameters of the induction motors replacement scheme

Abstract

Подано оптимізацію параметрів заступної схеми трифазного асинхронного двигуна з еквівалентним двоконтурним ротором. Початкові параметри еквівалентної схеми оцінюються із застосуванням методу, відомого як інженерний, на основі даних, зазначених у технічному паспорті виробника. Мета цієї роботи спрямована на підвищення точності розрахунку струмів та моментів при використанні двоконтурної заступної схеми асинхронного двигуна за рахунок удосконалення методу визначення параметрів заступної схеми. Розроблено порядок оптимізації параметрів, що дозволяє зменшити похибки між розрахунковими та фактичними значеннями моменту та струму двигуна. Досягнення мети забезпечується за рахунок використання авторської методики урахування нелінійностей двигуна, а саме насичення магнітного кола по основному шляху і шляхах розсіювання. Для аналізу характеристик асинхронного двигуна та прогнозування його поведінки у випадку несправностей та різних режимів експлуатації необхідно створити математичну модель цього двигуна. Для забезпечення адекватності розрахунків моделі необхідно враховувати різноманітні нелінійності асинхронного двигуна, такі як ефекти витіснення струму і насичення машини, втрати у сталі та інші. Вибір конкретної нелінійності для врахування, а також методики її урахування визначаються складністю завдань, що ставляться перед моделлю. Глибина врахування нелінійних параметрів асинхронного двигуна залежить від вимог до точності аналізу та обов’язково включає у себе урахування найбільш вагомих факторів, що впливають на робочі характеристики машини. Створено універсальну математичну модель, яка описує асинхронний двигун у системі координат, що є нерухомою відносно статора і враховує нелінійності його параметрів. Оцінено параметри заступної схеми дванадцяти промислових асинхронних двигунів без та з оптимізацією. Зроблено порівняння отриманих результатів з інженерним методом та фактичними даними виробника для перевірки ефективності запропонованого методу.

The optimization of the equivalent circuit parameters of a three-phase induction motor with an equivalent double-circuit rotor is presented. The initial parameters of the equivalent circuit are estimated using a method known as engineering, based on the data provided in the manufacturer’s data sheet. The purpose of the work is aimed at increasing the accuracy of calculating currents and torques when using a double-circuit equivalent circuit of an induction motor by improving the method for determining the parameters of the equivalent circuit. A procedure for optimizing parameters has been developed to reduce errors between the calculated and actual values of the motor torque and current. Achieving the goal is ensured through the use of the author’s method of taking into account the nonlinearities of the motor, namely saturation of the magnetic circuit along the main path and scattering paths. To analyze the characteristics of an induction motor and predict its behavior in the event of faults and various operating modes, it is necessary to create a mathematical model of this motor. To ensure the adequacy of model calculations, it is necessary to take into account various nonlinearities of an induction motor, such as the effects of current displacement and machine saturation, steel losses, and others. The choice of a specific nonlinearity to take into account, as well as the methodology for taking it into account, are determined by the complexity of the tasks posed to the model. The depth of taking into account the nonlinear parameters of an induction motor depend on the requirements for the accuracy of the analysis and necessarily includes taking into account the most significant factors affecting the performance of the machine. A universal mathematical model has been created that describes an induction motor in a coordinate system that is stationary relative to the stator and takes into account the nonlinearity of its parameters. The parameters of the equivalent circuit of twelve industrial induction motors without and with optimization were assessed. A comparison was made of the results obtained from the engineering method and the actual data of the manufacturer to verify the effectiveness of the proposed method.