Асинхронная машина с фазным ротором

Асинхронная машина с фазным ротором с параметризацией в системе относительных единиц или в системе СИ.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Electromechanical.Asynchronous.InductionMachineWoundRotor

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Electromechanical/Asynchronous/Induction Machine Wound Rotor

Описание

Блок Асинхронная машина с фазным ротором моделирует асинхронную машину с фазным ротором, основные параметры которой выражены в относительных единицах (о.е.) или в Международной системе единиц (СИ). Асинхронная машина с фазным ротором является разновидностью асинхронной машины. Начала и концы обмоток статора и ротора выведены в виде портов и гибко конфигурируются. Чтобы соединить статор в «треугольник», подключите между портами ~1 и ~2 блок Транспозиция фаз. Для соединения статора в «звезду» подключите порт ~2 к блоку Grounded Neutral или Floating Neutral. Если вам не нужен доступ к обмоткам ротора, используйте блок Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором.

Если нет необходимости изменять сопротивление ротора, подключите порт ~1r' к блоку Плавающая нейтраль (3 фазы), а порт ~2r' — к блоку Заземление нейтрали (3 фазы).

Параметры цепи ротора приведены к параметрам цепи статора, которые приняты за базисные.

Уравнения асинхронной машины

Заданные вами параметры машины в СИ блок переводит в систему относительных единиц. Параметры попадают в уравнения в относительных единицах. Значения параметров рассчитываются исходя из того, что обмотки машины подключены «треугольником».

Для моделирования параметров в относительных единицах необходимо задать значения сопротивлений и индуктивности во вкладке Сопротивления, исходя из того, что обмотки машины подключены «треугольником».

Уравнения асинхронной машины в синхронной системе отсчета определяются следующим образом:

где — номинальная частота электрического тока, задаваемая в параметре Номинальная электрическая частота.

Преобразование Парка – Горева переводит уравнения статора в систему отсчета, неподвижную относительно номинальной частоты электрического тока. Оно записывается следующим образом:

где — электрический угол.

Уравнения ротора сопоставляются с другой системой отсчета, определяемой разностью между электрическим углом и произведением угла поворота ротора и числа пар полюсов :

Преобразование Парка – Горева используется для определения уравнений асинхронной машины в относительных единицах. Уравнения для напряжения статора определяются следующим образом:

где

и — напряжения статора по осям , и нулевой последовательности соответственно, определяемые как:

,

где , и — напряжения статора на портах ~1 и ~2;
— базовая электрическая угловая скорость в относительных единицах;
и — потокосцепления статора по осям , и нулевой последовательности соответственно;
— сопротивление статора;
и — токи статора по осям , и нулевой последовательности соответственно, определяемые как:

,

где , и — токи статора, протекающие от порта ~1 к порту ~2.

Уравнения для напряжения ротора определяются следующим образом:

где

и — напряжения ротора по осям , и нулевой последовательности соответственно, определяемые как:

,

где и — напряжения ротора на портах ~1r' и ~2r';
— потокосцепления ротора по осям , и нулевой последовательности соответственно;
— синхронная скорость в относительных единицах. Для синхронной системы отсчета значение равно 1;
— механическая скорость вращения в относительных единицах;
— сопротивление ротора по отношению к статору;
— токи ротора по осям , и нулевой последовательности соответственно, определяемые как:

,

где — токи ротора, протекающие от порта ~1r' к порту ~2r'.

Уравнения потокосцепления статора определяются следующим образом:

где — собственная индуктивность статора, а — индуктивность намагничивания.

Уравнения потокосцепления ротора определяются следующим образом:

где — собственная индуктивность ротора относительно статора.

Крутящий момент ротора определяется как

Собственная индуктивность статора , индуктивность рассеяния статора и индуктивность намагничивания связаны между собой следующим образом:

Собственная индуктивность ротора , индуктивность рассеяния ротора и индуктивность намагничивания связаны между собой следующим образом:

При наличии кривой насыщения уравнения для определения индуктивности намагничивания в зависимости от потокосцепления имеют вид:

При отсутствии насыщения уравнение сводится к

Моделирование тепловых эффектов

При включении опции в блоке появятся термические порты для каждой обмотки ротора и статора. Таким образом вы сможете контролировать температуру двигателя и воздействовать на него внешними источниками тепла. Установите флажок для параметра Тепловой порт. Предполагается, что сопротивление обмотки линейно зависит от температуры и определяется как:

где

— сопротивление при температуре ;
— исходное сопротивление при начальной температуре ;
— температурный коэффициент. Значение для меди — 3.93e−3 1/K.

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# ~1r' — начало вывода обмотки ротора
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный началом вывода обмотки ротора.

Имя для программного использования

rotor_port1

# ~2r' — конец вывода обмотки ротора
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный с концом вывода обмотки ротора.

Имя для программного использования

rotor_port2

# R — ротор машины
вращательная механика

Details

Механический порт, связанный с ротором машины.

Имя для программного использования

rod_flange

# C — корпус машины
вращательная механика

Details

Механический порт, связанный с корпусом машины.

Имя для программного использования

case_flange

# ~1 — начало вывода обмотки статора
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный с началом вывода обмотки статора.

Имя для программного использования

stator_port1

# ~2 — конец вывода обмотки статора
электричество

Details

Расширяемый трехфазный порт, связанный с концом вывода обмотки статора.

Имя для программного использования

stator_port2

# HA — тепловой порт фазы a
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с обмоткой статора a.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_a

# HB — тепловой порт фазы b
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с обмоткой статора b.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_b

# HC — тепловой порт фазы c
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с обмоткой статора c.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Имя для программного использования

stator_thermal_port_c

# HAr — тепловой порт фазы a ротора
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с обмоткой ротора a.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Имя для программного использования

rotor_thermal_port_a

# HBr — тепловой порт фазы b ротора
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с обмоткой ротора b.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Имя для программного использования

rotor_thermal_port_b

# HCr — тепловой порт фазы c ротора
тепло

Details

Тепловой порт, связанный с обмоткой ротора c.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Имя для программного использования

rotor_thermal_port_c

Выход

# o — выходной порт вывода результатов измерений в относительных единицах
электричество

Details

Вектор выходного порта, связанный с измерениями в относительных единицах. Элементами вектора являются:

pu_torque
pu_velocity
pu_vds
pu_vqs
pu_v0s
pu_ids
pu_iqs
pu_i0s

Для отображения результатов измерений подключите к этому порту блок Измеритель асинхронной машины.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Основные

# Номинальная полная мощность — номинальная полная мощность
Вт | мкВт | мВт | кВт | МВт | ГВт | V*A | HP_DIN

Details

Номинальная полная электрическая мощность.

Единицы измерения	`W` \| `uW` \| `mW` \| `kW` \| `MW` \| `GW` \| `V*A` \| `HP_DIN`
Значение по умолчанию	`15e3 V*A`
Имя для программного использования	`S_rated`
Вычисляемый	Да

# Номинальное напряжение — номинальное напряжение
В | uV | мВ | кВ | МВ

Details

Среднеквадратичное линейное напряжение.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`220 V`
Имя для программного использования	`V_rated`
Вычисляемый	Да

# Номинальная электрическая частота — номинальная частота электрического тока
Гц | кГц | МГц | ГГц

Details

Номинальная электрическая частота, соответствующая номинальной полной мощности.

Единицы измерения	`Hz` \| `kHz` \| `MHz` \| `GHz`
Значение по умолчанию	`50 Hz`
Имя для программного использования	`f_rated`
Вычисляемый	Да

# Число пар полюсов — количество пар полюсов

Details

Количество пар полюсов машины.

Значение по умолчанию	`1`
Имя для программного использования	`N_pole_pairs`
Вычисляемый	Да

# Единицы измерения — система единиц для параметризации блока
Относительные единицы | СИ

Details

Система единиц измерения для параметризации блоков. Выберите один из вариантов: СИ — международная система единиц и Относительные единицы — система относительных единиц.

Зависимости

Выберите:

СИ — параметры измерений в системе СИ в настройках Сопротивления.
Относительные единицы — параметры измерений в относительных единицах в настройках Сопротивления.

Значения	`Per unit` \| `SI`
Значение по умолчанию	`SI`
Имя для программного использования	`parameter_units`
Вычисляемый	Нет

# Нулевая последовательность — нулевая последовательность

Details

Модель с нулевой последовательностью:

Включено — приоритет точности модели.

Выключено — приоритет скорости моделирования для настольного моделирования или развертывания в реальном времени.

Зависимости

Если для этого параметра установлено значение:

Включено и Единицы измерения установлена в СИ — будет виден параметр Реактивное сопротивление нулевой последовательности статора X0 в настройках Сопротивления.
Включено и Единицы измерения установлена на Относительные единицы — будет виден параметр Stator zero-sequence inductance pu_L0, pu в настройках Сопротивления.
Выключено — параметр индуктивности нулевой последовательности статора в настройках Сопротивления не виден.

Значение по умолчанию	`true (включено)`
Имя для программного использования	`zero_sequence`
Вычисляемый	Нет

# Вариант инициализации — метод инициализации
Установить начальные значения потокосцеплений

Details

Метод инициализации.

Значения	`Set targets for flux variables`
Значение по умолчанию	`Set targets for flux variables`
Имя для программного использования	`initialization_option`
Вычисляемый	Нет

Сопротивления

# Активное сопротивление статора Rs — сопротивление статора
Ом | мОм | кОм | МОм | ГОм

Details

Сопротивление статора.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение СИ.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.25 Ohm`
Имя для программного использования	`R_s`
Вычисляемый	Да

# Реактивное сопротивление рассеяния статора Xls — реактивное сопротивление рассеяния статора
Ом | мОм | кОм | МОм | ГОм

Details

Реактивное сопротивление рассеяния статора.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение СИ.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.4 Ohm`
Имя для программного использования	`X_ls`
Вычисляемый	Да

# Приведенное активное сопротивление ротора Rr' — приведенное сопротивление ротора
Ом | мОм | кОм | МОм | ГОм

Details

Сопротивление ротора, приведенное к статору.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение СИ.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.14 Ohm`
Имя для программного использования	`R_r`
Вычисляемый	Да

# Приведенное реактивное сопротивление рассеяния ротора Xlr' — приведенное реактивное сопротивление рассеяния ротора
Ом | мОм | кОм | МОм | ГОм

Details

Приведенное реактивное сопротивление рассеяния ротора.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение СИ.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.41 Ohm`
Имя для программного использования	`X_lr`
Вычисляемый	Да

# Реактивное сопротивление намагничивания Xm — реактивное сопротивление намагничивания
Ом | мОм | кОм | МОм | ГОм

Details

Реактивное сопротивление намагничивания.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение СИ.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`17 Ohm`
Имя для программного использования	`X_m`
Вычисляемый	Да

# Реактивное сопротивление нулевой последовательности статора X0 — реактивное сопротивление нулевой последовательности статора
Ом | мОм | кОм | МОм | ГОм

Details

Реактивное сопротивление нулевой последовательности статора.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение СИ.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`0.4 Ohm`
Имя для программного использования	`X_0`
Вычисляемый	Да

# Активное сопротивление статора Rs, о.е. — сопротивление статора в относительных единицах

Details

Сопротивление статора в относительных единицах.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение Относительные единицы.

Значение по умолчанию	`0.0258`
Имя для программного использования	`R_s_pu`
Вычисляемый	Да

# Индуктивность рассеяния статора Lls, о.е. — индуктивность рассеяния статора в относительных единицах

Details

Индуктивность рассеяния статора в относительных единицах.

Зависимости

Значение по умолчанию	`0.0413`
Имя для программного использования	`L_ls_pu`
Вычисляемый	Да

# Приведенное сопротивление ротора Rr', о.е. — приведенное сопротивление ротора в относительных единицах

Details

Приведенное сопротивление ротора в относительных единицах.

Зависимости

Значение по умолчанию	`0.0145`
Имя для программного использования	`R_r_pu`
Вычисляемый	Да

# Приведенная индуктивность рассеяния ротора Llr', о.е. — приведенная индуктивность рассеяния ротора в относительных единицах

Details

Приведенная индуктивность рассеяния ротора в относительных единицах.

Зависимости

Значение по умолчанию	`0.0424`
Имя для программного использования	`L_lr_pu`
Вычисляемый	Да

# Индуктивность намагничивания Lm, о.е. — индуктивность намагничивания в относительных единицах

Details

Индуктивность намагничивания в относительных единицах, т.е. пиковое значение взаимной индуктивности статора и ротора.

Зависимости

Значение по умолчанию	`1.7562`
Имя для программного использования	`L_m_pu`
Вычисляемый	Да

# Относительная индуктивность нулевой последовательности статора L0, о.е. — относительная индуктивность нулевой последовательности статора в относительных единицах

Details

Индуктивность нулевой последовательности статора в относительных единицах.

Зависимости

Этот параметр используется, если для параметра Единицы измерения установлено значение Относительные единицы, а для параметра Нулевая последовательность установлено значение Включено.

Значение по умолчанию	`0.0413`
Имя для программного использования	`L_0_pu`
Вычисляемый	Да

Тепловая часть

# Тепловой порт — включение тепловых портов

Details

Значение параметра определяет наличие тепловых портов блока и будет ли проводится моделирование выделения тепла и температуры.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`has_thermal_port`
Вычисляемый	Нет

Details

Температура, для которой указаны параметры машины.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Единицы измерения	`K` \| `degC` \| `degF` \| `degR` \| `deltaK` \| `deltadegC` \| `deltadegF` \| `deltadegR`
Значение по умолчанию	`298.15 K`
Имя для программного использования	`T_measurement`
Вычисляемый	Да

Details

Температурный коэффициент сопротивления в уравнении зависимости сопротивления от температуры для всех трех обмоток. Значение по умолчанию, 3.93e−3 1/K, для меди.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Единицы измерения	`1/K` \| `1/degR` \| `1/deltaK` \| `1/deltadegC` \| `1/deltadegF` \| `1/deltadegR`
Значение по умолчанию	`0.00393 1/K`
Имя для программного использования	`alpha`
Вычисляемый	Да

# Теплоемкость каждой обмотки — теплоемкость обмотки
Дж/К | кДж/К

Details

Значение теплоемкость для каждой обмотки статора. Теплоемкость — это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`100.0 J/K`
Имя для программного использования	`stator_thermal_mass`
Вычисляемый	Да

# Теплоемкость ротора — теплоемкость ротора
Дж/К | кДж/К

Details

Теплоемкость ротора. Теплоемкость — это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите флажок для параметра Тепловой порт.

Единицы измерения	`J/K` \| `kJ/K`
Значение по умолчанию	`200.0 J/K`
Имя для программного использования	`rotor_thermal_mass`
Вычисляемый	Да