Разработка алгоритма расчета электромагнитных параметров статора компонента управляемого асинхронного каскадного электрического привода

В статье представлен алгоритм расчета электромагнитных параметров статора компонента управляемого асинхронного каскадного электрического привода [1−4] от распределения потока обмотки статора асинхронного двигателя. Для описания алгоритма выбираем двухслойную обмотку на двадцать четыре паза [5]. Этот алгоритм рассчитан на получение картины распределения потока обмотки и, соответственно, получение графического изображения.

Наш алгоритм построен на ряде принципов и видов расчета. На принципе задания конструкции обмотки, для возможности использования этого принципа для дальнейшего расчета. На процедуре расчета картины распределения магнитного поля в зазоре рассматриваемого устройства, соответственно операции по его построению. На получении псевдоанимации, показывающей картину изменения поля в пространстве при повороте трехфазной системы токов с течением времени.

Одной из важнейших частей алгоритма является принцип задания конструкции обмотки. Обмотка описывается в виде переменной. Переменная представляет собой описание обмотки, причем описание происходит отдельно для фазы А, В и С. Каждая фаза задается виде массива, где количество строк — число катушечных групп, а количество столбцов — число зубцов. Матрица заполняется тремя значениями, а именно: либо минус единица, либо ноль, либо единица. Это зависит от того, какое значение имеет магнитный поток на участке статора, занимаемой одной катушечной группой, и создаваемый этой же катушечной группой. Это значение или отрицательное, тогда ставим минус единицу, или положительное, тогда ставим единицу. Если этот магнитный поток не действует на какой-то из участков статора, то ставим ноль.

Чтобы получить целостное изображение, по принципу наложения складываем полученные нами значения магнитного потока от каждой катушечной группы, т. е. складываем полученные матрицы. Получаем массив, состоящий из одной строки, а столбцов столько, каково число зубцов. Именно он и используется в программе для количественного и качественного описания распределения магнитного поля.

Операция по построению распределения потока начинается с выбора начала координат, их прорисовка, характеристик карандаша и линий, как для осей, так и для самой картины поля. Для удобства визуального определения изменения поля от предыдущего построения, прорисовываем сетку и обозначаем ее. Затем производится вычисление численного значения магнитного потока статора и его графическое отображение на рисунке. Чтобы получить новое изображение, старое необходимо стереть. Это операция происходит за счет прорисовывания заново картины поля, только меняется цвет линии. Вместо красного используем белый цвет. При этом оси и сетка прорисовываются также заново [6].

Программа предусматривает введение с интерфейса значения угла поворота трехфазной системы. В соответствии с заданным вручную, картина поля изменится в пространстве и времени, по сравнению с первоначальной. Но программа также предусматривает получение псевдоанимации. С шагом полтора градуса можно проследить изменений картины поля, не вводя значение угла поворота и не стирая полученную картинку. При этом также выводится максимальное численное значение потока.

Алгоритм представлен в виде блок-схемы. Сама блок-схема состоит из нескольких частей. Во-первых, описание каркаса программы. Это задание глобальных переменных в секции «implementation», затем описание используемых программой функций и численное описание переменных в секции инициализации (Рисунок 1).

Во-вторых, блок-схема вывода на экран вспомогательных изображений, а именно: системы координат, сетки и их характеристик (Рисунок 2).

В-третьих, алгоритм, используемый при нажатии на каждую кнопку программы. Это блок-схемы для прорисовывания графика (Рисунок 3), стирание появившегося изображения (Рисунок 4) и получение псевдо анимации (Рисунок 5). Алгоритм для кнопки «Закрыть» описывать не будем, ввиду его простоты.

Рисунок 1. Блок-схема каркаса программы.

Рисунок 2. Блок-схема вывода на экран.

Рисунок 3. Блок-схема для кнопки «Операция.

Рисунок 4. Блок-схема для кнопки «Стереть».

Рисунок 5. Блок-схема для кнопки «Анимация».

алгоритм трехфазный обмотка электромагнитный По предложенному алгоритму были реализованы различные типа программ в среде программирования Delphi [7−23], которые позволяют исследовать электромагнитные параметры статора компонента управляемого асинхронного каскадного электрического привода и изучить изменение параметров в процессе работы исследуемого устройства.

Дальнейшим шагом в исследовании является составление алгоритмов и программ расчета с учетом новых разработок в области системы оптимального выбора знаний [24−26].

• 1. Карандей В. Ю. Управляемый каскадный электрический привод / В. Ю. Карандей, Б. К. Попов // Патент на изобретение № 2 402 857 зарегистрировано 27.10.2010 г.
• 2. Карандей В. Ю. Управляемый каскадный электрический привод с жидкостным токосъемом / В. Ю. Карандей, Б. К. Попов // Патент на изобретение № 2 461 947 зарегистрировано 20.09.2012 г.
• 3. Карандей В. Ю. Аксиальный каскадный электрический привод с жидкостным токосъемом / В. Ю. Карандей, Б. К. Попов, О. Б. Попова // Патент на изобретение № 2 483 415 зарегистрировано 11.03.2013 г.
• 4. Карандей В. Ю. Математическое моделирование каскадных асинхронных электроприводов: в 3 т.: монография. ФГБОУ ВПО «КубГТУ». — Краснодар: Издательский Дом — Юг. Т. 1: Математическое моделирование магнитных систем электро-привода. — 2014. — 142 с., ISBN 978−5-91 718−345−9 (Т. 1), ISBN 978−5-91 718−344−2
• 5. Вольдек А. И. Электрические машины. — М.; Л.: Энергия, 1996. — 782 с.
• 6. А. Епанешников, В. Епанешников ч. 2 Язык Object Pascal 9.0 стер. — М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1996. — 320 с.
• 7. Карандей В. Ю. Программа для расчёта магнитной системы статора методом магнитных цепей / Попов Б. К., Попова О. Б., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 006 610 548 от 08 февраля 2006 г.
• 8. Карандей В. Ю. Программа для расчёта магнитной системы ротора методом магнитных цепей / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 008 614 047 от 25 августа 2008 г.
• 9. Карандей В. Ю. Программа для расчёта токов статора и ротора в каскадном электрическим приводе / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 008 614 048 от 25 августа 2008 г.
• 10. Карандей В. Ю. Программа расчета магнитной системы статора асинхронного двигателя / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 010 615 508 от 27 августа 2010 г.
• 11. Карандей В. Ю. Программа расчета параметров асинхронного двигателя / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 010 615 509 от 27 августа 2010 г.
• 12. Карандей В. Ю. Программа расчёта электромагнитных параметров статора каскадного электрического привода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 011 616 557 от 23 августа 2011 г.
• 13. Карандей В. Ю. Программа анимационного расчёта магнитного поля статора асинхронного электропривода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 011 616 559 от 23 августа 2011 г.
• 14. Карандей В. Ю. Программа расчёта и анимационного построения магнитного поля статора асинхронного каскадного электропривода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 011 616 560 от 23 августа 2011 г.
• 15. Карандей В. Ю. Программа расчета запасенной энергии в каскадном электрическом приводе / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 012 613 329 от 09 апреля 2012 г.
• 16. Карандей В. Ю. Программа расчета электромагнитных параметров ротора каскадного электрического привода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 012 613 330 от 09 апреля 2012 г.
• 17. Карандей В. Ю. Программа расчета и изменяющего по скорости и времени построения магнитного поля статора асинхронного электропривода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 012 613 331 от 09 апреля 2012 г. 18. Карандей В. Ю. Программа итерационного расчета электрических пара-метров компонента каскадного электрического привода с определением относитель-ной ошибки. / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 013 616 459 от 09 июля 2013 г.
• 19. Карандей В. Ю. Программа расчета энергетических параметров каскадного электрического привода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 013 616 526 от 10 июля 2013 г.
• 20. Карандей В. Ю. Программа расчета токов статора и ротора компонента каскадного электрического привода / Попов Б. К., Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 013 616 525 от 10 июля 2013 г.
• 21. Карандей В. Ю. Программа расчета параметров и анимационного построения потокораспределения компонента асинхронного каскадного электропривода / Карандей В. Ю., Базык А. В., Афанасьев В. Л. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 015 615 828 от 25 мая 2015 г.
• 22. Карандей В. Ю. Программа расчета параметров и самоанимационного построения потокораспределения компонента асинхронного каскадного электропривода / Карандей В. Ю., Карандей Ю. Ю., Базык А. В. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 015 615 826 от 25 мая 2015 г.
• 23. Карандей В. Ю. Программа задания конструктивных параметров компонента асинхронного каскадного электропривода, статорной обмотки и визуального построения полученного потокаспределения / Карандей В. Ю. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2 015 615 827 от 25 мая 2015 г.
• 24. Karandey V. Yu. Intelligence amplification in distance learning through the binary tree of question-answer system / Karandey, V. Yu., Popova, O.B., Popov, B. K // Procedia-social and behavioral science. Том: 214, год 2015, стр. 711−719.
• 25. Karandey V. Yu. Intelligence amplification via language of choice description as a mathematical object (binary tree of question-answer system) / Karandey, V. Yu., Popova, O.B., Popov, B. K, Evseeva, M.A. // Procedia-social and behavioral science. Том: 214, год 2015, стр. 897−905.
• 26. Karandei V. Yu. New Methods and Evaluation Criteria of Research Efficiency / Popova, O.B., Popov, B.K., Karandei, V. Yu., Romanov, D.A., Kobzeva, S.A. & Evseeva, M.A. (2015) // Mediterranean journal of social sciences, Vol 6, No 6 S5, pp. 212−217.