Компьютерная модель трехфазного асинхронного двигателя (ТАД)

На рис. 5.2.2 представлен вид главного окна КМ ТЛД. В зоне 1 задания исходных данных задаются номинальные данные и параметры исследуемого двигателя: мощность, частота вращения, напряжение, частота сети, КПД, коэффициент мощности, кратность максимального момента, кратность пускового момента, эквивалентный момент инерции. В зоне 2 задаются схема соединения обмоток («звезда» или «треугольник») и конструкция ротора (фазный или короткозамкнутый). Зона управления 3 представлена кнопками:

• • «Выбрать параметры из базы данных» — открывается окно (рис. 5.2.3) с базой данных, в которой пользователь выбирает двигатель с нужными параметрами. При выделении типа двигателя и нажатии на кнопку «Выбрать» номинальные параметры выбранного двигателя автоматически записываются в исходные данные и отображаются в окнах зоны 1. В программе предусмотрены возможности внесения изменений (добавления и редактирования) в базу данных и блокирования базы данных. Внесение изменений будет возможно только при наличии прав пользователя на запись или создание файла в директории программы;
• • «Запуск моделирования работы двигателя» — запускается процесс моделирования;
• • «Приостановить моделирование процесса» — выполняется приостановка моделирования. После нажатия кнопка изменяет свое название на «Продолжить процесс моделирования»;

Рис. 5.2.2. Вид главного окна компьютерной модели ТАД:

1 — зона задания исходных данных; 2 — зона задания схемы соединения фаз обмоток статора и конструкции ротора; 3 — зона управления; 4 — зона отображения текущих значений основных режимных параметров; 5 — зона регулировки режимных параметров; 6 — зона отображения графических зависимостей.

• • «Завершить моделирование процесса» — выполняется моментальная остановка процесса моделирования;
• • «Очистить параметры» — выполняется удаление параметров из зоны задания исходных данных. Кнопка доступна при незаиущенном или завершенном процессе моделирования;
• • «Очистить графики» — выполняется очистка графиков, в том числе во время процесса моделирования;
• • «Выход из программы» — выполняется завершение работы программы. Режим работы двигателя задается режимными параметрами, к которым

относятся: скорость моделирования (V_mod), напряжение сети ([/), частота.

Рис. 5.2.3. Выбор ТАД из базы данных сети (F)_f момент сопротивления на валу (М), добавочное сопротивление в цепи ротора (/?_л). Эти значения задаются в зоне 5 путем перемещения подвижных ручек или вводом числовых значений в соответствующие окна. Они предназначены для задания исходных значений режимных параметров перед началом моделирования, а также для изменения режима работы ТАД путем изменения режимных параметров в процессе моделирования. Регулировочный резистор в цепи ротора R_a используется и в качестве пускового (для реостатного пуска ТАД с фазным ротором), и в качестве регулировочного (для регулирования частоты вращения ТАД). В зоне 4 во время моделирования отображаются текущие значения основных электромеханических параметров ТАД: частота сети; скольжение; мощность механическая; мощность электрическая; КПД; напряжение сети; полная мощность; частота вращения ротора; механический момент; электромагнитный момент; добавочное электрическое сопротивление регулировочного резистора в цепи обмотки фазного ротора; действующее значение тока в обмотке статора; коэффициент мощности. Левее приводится зона 1 с номинальными исходными данными и параметрами. Это позволяет в процессе моделирования сопоставлять параметры исследуемого режима с номинальными параметрами ТАД.

В процессе моделирования в зоне 6 строятся три графические зависимости: частота вращения от момента (механическая характеристика), ток статора от времени, частота вращения от времени. На одном графике может располагаться до 10 графических зависимостей, для простоты отличия зависимости имеют разные цвета. Координаты любой точки в области графиков выводятся на экран при «щелчке» курсором по этой точке. Для удобства используются горизонтальная и вертикальная визирные линейки. На рис. 3.11.1 таким образом определены значения пускового момента (М_п = 41,10 Н м), пускового тока (/_п = 25,00 А), частоты вращения при холостом ходе (п_х = = 1491 об/мин), которые указаны под соответствующими графиками.

В нижней части главного окна указываются значения пускового момента (Ми), пускового тока (/) и номинального момента (М_ном). В процессе моделирования при входе в аварийный режим выводится соответствующее сообщение.

Компьютерная модель позволяет исследовать следующие режимы работы ТАД.

• 1. Пуск:
  • • прямым включением в электрическую сеть;
  • • при пониженном напряжении питания;
  • • переключением обмоток статора с «треугольника» на «звезду»;
  • • с помощью пускового реостата в цепи фазного ротора.

На рис. 3.11.1 и 3.11.3 приведены графические зависимости п (М), I (t), n (i), полученные при моделировании на КМ пуска ТАД при прямом включении двигателя в сеть и с помощью пускового реостата.

• 2. Изменение момента сопротивления на валу.
• 3. Регулирование частоты вращения:
  • • изменением напряжения питания;
  • • изменением частоты напряжения;
  • • включением регулировочного резистора в цепь фазного ротора.

На рис. 3.12.4, 3.12.6, 3.12.9 на графиках п (М) приведены естественные и искусственные механические характеристики, а на рис. 3.12.5, 3.12.7, 3.12.10 — графические зависимости /(?), n (t), полученные при исследовании на КМ способов регулирования частоты вращения ТАД соответственно частотного, реостатного, изменением напряжения источника питания.

Программа моделирования ТАД реализована на языке высокого уровня -JAVA2.