Что такое установившийся режим работы двигателя

3 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Все режимы в электроприводе делятся на установившиеся (номинальный режим работы) и переходные (пуск, реверс, торможение).

Установившийся режим работы электропривода определяется из условия равенства нулю динамического момента. Этот режим характеризуется работой двигателя с неизменной угловой скоростью, постоянными во времени и равными по величине моментом двигателя и моментом сопротивления. Так как момент, развиваемый двигателем в установившемся режиме, есть функция скорости, то равенство М=Мс возможно только при условии, что момент сопротивления — постоянная величина или функция скорости. Если М_С есть функция, например, пути (угла поворота), то даже при постоянной угловой скорости момент сопротивления изменяется во времени и установившийся режим невозможен.

Установившийся режим описывается статическими характеристиками.

Переходным режимом электропривода называют режим работы при переходе от одного установившегося состояния к другому, когда изменяются скорость, момент и ток.

Причинами возникновения переходных режимов в электроприводах является либо изменение нагрузки, связанное с производственным процессом, либо воздействие на электропривод при управлении им, т. е. пуск, торможение, изменение направления вращения и т. п. Переходные режимы в электроприводах могут возникнуть также в результате аварий или нарушения нормальных условий электроснабжения (например, изменения напряжения или частоты сети, несимметрия напряжения и т. п.).

Характер переходного режима электропривода зависит от свойств рабочей машины, типа примененного двигателя и механической передачи, принципа действия и свойств аппаратуры управления, а также от режима работы двигателя (пуск, торможение, прием и сброс нагрузки и т. д.).

Переходные режимы описываются динамическими характеристиками.

4 УравнениЕ движения электропривода

Электродвигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, создают вращательное движение; значительная часть машин-орудий также имеет вращающиеся рабочие органы; поэтому представляется целесообразным вывод уравнения движения сделать сначала для случая вращательного движения.

В соответствии с основным законом динамики для вращающегося тела векторная сумма моментов, действующих относительно оси вращения, равна производной момента количества движения:

В системах электропривода основным режимом работы электрической машины является двигательный. При этом момент сопротивления имеет тормозящий характер по отношению к движению ротора и действует навстречу моменту двигателя. Поэтому положительное направление момента сопротивления принимают противоположным положительному направлению момента двигателя, в результате чего уравнение (4.1) записывается в виде:

Уравнение движения привода (4.2) показывает, что развиваемый двигателем вращающий момент уравновешивается моментом сопротивления на его валу и инерционным или динамическим моментом . В этом уравнении принято, что момент инерции привода является постоянным, что справедливо для значительного числа производственных механизмов. Здесь моменты являются алгебраическими, а не векторными величинами, поскольку оба момента и действуют относительно одной и той же оси вращения.

Правую часть уравнения (4-2) называют инерционным (динамическим) моментом (), т.е.

Этот момент проявляется только во время переходных режимов, когда изменяется скорость привода. Из (4.3) следует, что направление динамического момента всегда совпадает с направлением ускорения электропривода.

В зависимости от знака динамического момента различают следующие режимы работы электропривода:

1) , т.е. , имеет место ускорение привода при , и торможение привода при .

2) , т.е. , имеет место замедление привода при , и ускорение при .

3) , т.е. , в данном случае привод работает в установившемся режиме, т.е. .

В общем виде уравнение движения привода может быть записано следующим образом:

Выбор знаков перед значениями моментов зависит от режима работы двигателя и характера моментов сопротивления.

Наряду с системами, имеющими только элементы, находящиеся во вращательном движении, иногда приходится встречаться с системами, движущимися поступательно. В этом случае вместо уравнения моментов необходимо рассматривать уравнение сил, действующих на систему.

При поступательном движении движущая сила всегда уравновешивается силой сопротивления машины и инерционной силой , возникающей при изменениях скорости. Если масса тела выражена в килограммах, а скорость — в метрах в секунду, то сила инерции, как и другие силы, действующие в рабочей машине, измеряются в ньютонах ().

В соответствии с изложенным уравнение равновесия сил при поступательном движении записывается так:

В (4.4) принято, что масса тела является постоянной, что справедливо для значительного числа производственных механизмов.

Сказанное выше о классификации и знаках моментов полностью справедливо и для сил, действующих на систему.

Режимы работы электропривода, динамический момент

Работа электромеханической системы электропривод – исполнительный механизм происходит при взаимодействии различных сил и моментов. Один из моментов создаётся электродвигателем, он приводит систему в движение и называется электромагнитным моментом , другие силы тормозят её (систему) и создают статический момент сопротивления – М . За положительное направление статического момента принимают направление, противоположное моменту двигателя.

Электропривод работает в двух режимах:

1.установившийсяили статическийрежим,это режим при котором скорость приводане изменяется;

2. переходныйили динамический режим, это режим при котором скорость изменяется.

Переходный режим может возникнуть в следующих случаях:

1. при изменении параметров двигателя, например, изменение сопротивления в цепи ротора; изменение числа пар полюсов статора и т.д.;

2. при изменении нагрузки механизма, напримеризменение подачи насоса, изменение величины сил трения якоря по грунту и т.д.;

3. при изменении параметров судовой сети, например, при уменьшении величины напряжения или частоты тока во время включения электродвигателей большой мощности.

В переходном режиме электропривод переходит от одного установившегося режима к другому, при этом изменяются скорость, момент, и ток электродвигателя.

В установившемся режиме электромагнитный момент равен статическому моменту и противоположен ему по направлению,

ипривод работает с постоянной скоростью

. (3-1)

В переходном режиме происходит ускорение или замедлениепривода и возникает инерционный илидинамический момент, который двигатель должен преодолеть.

Во время работы в переходном режиме, к электромагнитному моменту двигателя и статическому моменту добавляется динамический момент , равный

, (3-2)

где: суммарный момент инерции всех элементов привода, приведенный к скорости вращения вала двигателя

– угловая скорость; – угловое ускорение.

Появление динамического момента объясняется действием сил инерции всех частей электропривода и исполнительного механизма.

Например, в электроприводе лебедки динамический момент появляется вследствие инерции якоря или ротора электродвигателя, шестерней редуктора, барабана лебёдки и т.д..

Динамический момент увеличивает время пуска и остановки электропривода, а так же время достижения установившейся скорости.

Для уменьшениядинамического момента в двигателях специального исполнения уменьшают диаметр ротора и одновременно увеличивают длину ротора, с целью сохранения мощности двигателя. Такие двигатели применяют в электроприводах грузоподъемных механизмов. Их применение позволяет сократить время пуска и остановки электропривода, а значит, повысить производительность грузовых лебедок и кранов.

Серии таких электродвигателей называются крановыми (название произошло от грузового крана).

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

установившийся режим работы

3.13 установившийся режим работы: Режим работы, при котором нормальные характеристики электроэнергии не выходят за пределы допустимых отклонений в течение произвольного периода времени.

1 Установившийся режим работы системы имеет место при постоянной нагрузке или при случайных плавных, ступенчатых и импульсно-периодических нагрузках, амплитудное значение тока которых в импульсе не более 7 % номинального амплитудного значения тока канала (источника), в изменениях частоты вращения генераторов не более чем на 1 % в 1 с или в колебаниях этой частоты не более чем на 0,2 % номинального значения с периодом более 0,33 с.

2 В установившийся режим работы могут быть включены переходные процессы с меньшими отклонениями характеристик, чем отклонения, установленные для нормальной работы.

Смотри также родственные термины:

242. Установившийся режим работы ГТД

D. Stazionärer Betriebszustand

Е. Steady-state rating

F. Régime de fonctionnement e’tabli

Режим работы ГТД, при котором его параметры не изменяются во времени.

Примечание. Допускается изменение параметров в пределах допусков, указанных в ТУ на двигатель

89 установившийся режим работы электрооборудования * : Режим работы электрооборудования, при котором значения всех параметров режима практически неизменны или изменяются периодически ГОСТ 18311

38. Установившийся режим работы энергосистемы

Установившийся режим энергосистемы

Режим работы энергосистемы, при котором параметры режима могут приниматься неизменными

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

• Установившийся режим двигателя
• Установившийся режим работы ГТД

Смотреть что такое «установившийся режим работы» в других словарях:

установившийся режим работы системы питания — установившийся режим работы установки] питания установившийся режим работы Режим работы системы [установки], при котором параметры электроэнергии на входных и выходных выводах системы [установки] практически неизменны в течение длительного… … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы винта — установившийся режим Режим работы винта, при котором показатели его работы не меняются с течением времени. [ГОСТ 21664 76] Тематики винты воздушные авиационных двигателей Синонимы установившийся режим … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы ГТД — установившийся режим Режим работы ГТД, при котором его параметры не изменяются во времени. Примечание Допускается изменение параметров в пределах допусков, указанных в ТУ на двигатель. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов… … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы ЖРД — установившийся режим Режим работы ЖРД, при котором средние значения тяги и соотношения компонентов топлива постоянны. [ГОСТ 17655 89] Тематики двигатели ракетные жидкостные Синонимы установившийся режим … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы электрооборудования — Режим работы электрооборудования, при котором значения всех параметров режима практически неизменны или изменяются периодически [ГОСТ 18311]. Примечание. Под электрооборудованием здесь понимается электрооборудование, входящее в электропривод.… … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы электротехнического изделия — Режим работы электротехнического изделия (электротехнического устройства, электрооборудования), при котором значения всех параметров режима практически неизменны или изменяются периодически. [ГОСТ 18311 80] Тематики изделие электротехническое … Справочник технического переводчика

установившийся режим работы энергосистемы — Режим работы энергосистемы, при котором параметры режима могут приниматься неизменными. [ГОСТ 21027 75] Тематики электроснабжение в целом … Справочник технического переводчика

Установившийся режим работы ГТД — 242. Установившийся режим работы ГТД Установившийся режим D. Stazionärer Betriebszustand Е. Steady state rating F. Régime de fonctionnement e’tabli Режим работы ГТД, при котором его параметры не изменяются во времени. Примечание. Допускается… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Установившийся режим работы энергосистемы — 38. Установившийся режим работы энергосистемы Установившийся режим энергосистемы Режим работы энергосистемы, при котором параметры режима могут приниматься неизменными Источник: ГОСТ 21027 75: Системы энергетические. Термины и определения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

установившийся режим работы электрооборудования — 89 установившийся режим работы электрооборудования*: Режим работы электрооборудования, при котором значения всех параметров режима практически неизменны или изменяются периодически ГОСТ 18311 Источник: ГОСТ Р 50369 92: Электроприводы. Термины и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Онлайн-идентификация электромагнитных параметров асинхронного двигателя

Полный текст:

• Аннотация
• Об авторах
• Список литературы
• Cited By

Аннотация

Несоответствие настроек системы управления фактическим значениям параметров частотно-регулируемого асинхронного электропривода может иногда приводить к полной

неработоспособности частотного электропривода, к существенному снижению динамических показателей качества. Такие параметры, как активное сопротивление и индуктивность ротора, индуктивность цепи намагничивания, недоступны для непосредственного измерения. При приемо-сдаточных испытаниях они не определяются, а величины, приводимые в каталогах и справочниках, являются расчетными и могут существенно отличаться от реальных значений конкретной машины. Несмотря на постоянные усилия исследователей, задача идентификации электромагнитных параметров схемы замещения асинхронного двигателя остается важной и актуальной. Авторы статьи разработали метод онлайн-идентификации электромагнитных параметров асинхронного двигателя, что позволит реализовать точную настройку регуляторов системы частотного управления при эксплуатационных изменениях характеристик приводного двигателя. Выполнен анализ установившегося режима работы асинхронного двигателя без использования Т-образной схемы его замещения. Предложен подход, опирающийся на уравнения асинхронного двигателя в трехфазной неподвижной системе координат, полученные на основе теории обобщенного электромеханического преобразователя. С учетом аналитических преобразований этих формул получена система нелинейных алгебраических уравнений четвертого порядка, решение которой позволяет определить активное сопротивление ротора, сопротивление рассеивания и главную взаимную индуктивность асинхронного двигателя в предположении, что активное сопротивление статора известно. Произведена верификация предлагаемого метода. На основании данных установившегося режима работы асинхронного двигателя типа 4А250М2УЗ выполнена идентификация его электромагнитных параметров, исследовано влияние начального приближения на точность полученных результатов, которые подтверждают работоспособность рассматриваемого метода идентификации.

Ключевые слова

Об авторах

Адрес для переписки: Бурдильная Евгения Владимировна – Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского, ул. Первомайская, 20, 39600, г. Кременчуг, Украина. Тел.: +380 5366 3-11-47

Список литературы

1. IEEE 12–1996 – IEEE Standard Test Procedure for Polyphase Induction Motors and Generators. Available at: https://standards.ieee.org/standard/112-1996.html.

2. Yu-hua-Wang, Birdwell-JD (1982) Dynamic Identification of the Model Parameters for an Induction Motor. Conference Proceedings of IEEE SOUTHEASTCON.

3. Goldberg D. E., Potvin A. F. (1994) Genetic Algorithms: Implementation Based on GAs From. The MathWorks.

4. Huang K. S., Kent W., Wu Q. H., Turner D. R. (1999) Parameter Identification of an Induction Machine Using a Genetic Algorithms. Proceedings of the 1999 IEEE International Symposium on Computer Aided Control System Design. https://doi.org/10.1109/cacsd.1999.808700.

5. Moons C., De Moor B. (1995) Parameter Identification of Induction Motor Drives. Automatica, 31 (8), 1137–1147. https://doi.org/10.1016/0005-1098(95)00016-P.

6. Moon S., Keyhani A., Pillutla S. (1999) Nonlinear Neural – Network Modeling of an Induction Machine. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 7 (2), 203–211. https://doi.org/10.1109/87.748146.

7. Buchholz O., Boeker J. (2018) Online-Identification of the Machine Parameters of an Induction Motor Drive. 2018 IEEE 27th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), 860–867. https://doi.org/10.1109/isie.2018.8433852.

8. Sanchez I., Pillay P. (1994) Sensitivity Analysis of Induction Motor Parameters. Proceedings of SOUTHEASTCON ’94. Miami, FL, USA, 50–54. https://doi.org/10.1109/SECON.1994.324263.

9. Laroussi K., Zelmat M. (2005) Fuzzy Adaptation of the PI Controller Parameters Applied for Induction Motor. Proceedings. IEEE SoutheastCon, 2005. https://doi.org/10.1109/SECON.20051423207.

10. Fountas N. A., Hatziargyriou N. D. (1994) Estimation of Induction Motor Parameters for Dynamic Analysis. Proceedings of MELECON ’94. Mediterranean Electrotechnical Conference. Vol. 3. Antalya, Turkey, 1263–1266. https://doi.org/10.1109/MELCON.1994.380836.

11. Attaianese C., Damiano A., Gatto G., Marongiu I. (1998) A Perfetto Induction Motor Drive Parameters Identification. IEEE Transactions on Power Electronics, 13 (6), 1112–1122. https://doi.org/10.1109/63.728338.

12. Gastli A. (1999) Identification of Induction Motor Equivalent Circuit Parameters Using the Single-Phase Test. IEEE Transactions on Energy Conversion, 14 (1), 51–56. https://doi.org/10.1109/60.749147.

13. Shaw S. R., Leeb S. B. (1999) Identification of Induction Motor Parameters from Transient Stator Current Measurements. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 46 (1), 139–149. https://doi.org/10.1109/41.744405.

14. Košťál T. (2017) Induction Machine Parameters Identification Method Suitable for Self-Commissioning. 2017 XXVI International Scientific Conference Electronics (ET). Sozopol, 1–4. https://doi.org/10.1109/ET.2017.8124357.

15. Lee S., Yoo A., Lee H. J., Yoon Y. D., Han B. M. (2017) Identification of Induction Motor Parameters at Standstill Based on Integral Calculation. IEEE Transactions on Industry Applications, 53 (3), 2130–2139. https://doi.org/10.1109/tia.2017.2650141.

16. Sukhapap S., Sangwongwanich S. (2002) Auto Tuning of Parameters and Magnetization Curve of an Induction Motor at Standstill. IEEE ICIT ’02. Proc. IEEE International Conference on Industrial Technology, 101–106. https://doi.org/10.1109/icit.2002.1189871.

17. Kwon S., Lee J. H., Moon S. H., Kwon B. K., Choi C. H., Seok J. K. (2009) Standstill Parameter Identification of Vector-Controlled Induction Motors Using the Frequency Characteristics of Rotor Bars. IEEE Transactions on Industry Applications, 45 (5), 1610–1618. https://doi.org/10.1109/TIA.2009.2027164.

18. He Y., Wang Y., Feng Y., Wang Z. (2012) Parameter Identification of an Induction Machine at Standstill Using Vector Constructing Method. IEEE Transactions Power Electronics, 27 (2), 905–915. https://doi.org/10.1109/tpel.2010.2089699.

19. Weili H., Weijian H., Lin L. (2007) Estimation of Stator Resistance and Temperature Measurement in Induction Motor Using Wavelet Network. 2007 Chinese Control Conference, 203–207. https://doi.org/10.1109/CHICC.2006.4347505.

20. Pons-Llinares J., Antonino-Daviu J. A., Riera-Guasp M., Pineda-Sanchez M., Climente-Alarcon V. (2011) Induction Motor Diagnosis Based on a Transient Current Analytic Wavelet Transform Via Frequency B-Splines. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 58 (5), 1530–1544. https://doi.org/10.1109/TIE.2010.2081955.

21. Peresada S., Kovbasa S., Prystupa D., Lyshevski S. E. (2013) Identification of Induction Motor Parameters Adaptively Controlling Stator Currents. IECON 2013 – 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Vienna, 8476–8481. https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6700555.

22. Babau I., Boldea I., Miller T. J. E., Muntean N. (2007) Complete Parameter Identification of Large Induction Machines from No-Load Acceleration-Deceleration Tests. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 54 (4), 1962–1972. https://doi.org/10.1109/TIE.2007.895080.

23. Zagirnyak M. A., Bisikalo O., Chorna O., Chornyi O. (2018) Model of the Assessment of an Induction Motor Condition and Operation Life, Based on the Measurement of the External Magnetic Field. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), 316–321. https://doi.org/10.1109/IEPS.2018.8559564.

24. Chorna O., Chornyi O., Tytiuk V. (2019) Identification of Changes in the Parameters of Induction Motors during Monitoring by Measuring the Induction of a Magnetic Field on the Stator Surface. Proceedings of the International Conference on Modern Electrical and Energy Systems, MEES 2019, 150–153. https://doi.org/10.1109/MEES.2019.8896554.

25. Krivonosov V. E. (2017) Diagnostic of the Insulation State of the Asynchronous Motor and the Power Supply Cable under Conditions of Local Compensation. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of the CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 60 (6), 536–543. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-6-536-543 (in Russian).

26. Nuscheler R., Potoradi D. (1996) Problems and Failure Sources with the Parameter Identification of Asynchronous Machines and their Dependence on the Identification Method. Proceedings International Conference Electrical Machines, 130–135.

27. Thompson W. T. (1999) A Review of On-Line Condition Monitoring Techniques for Three Phase Squirrel Induction Motors ̵ Past Present and Future. Preceedings of IEEE SDEMPED International Symposium on Diagnostics for Electric Machines, Power Electronics and Drives, 3–18.

28. Novash I. V., Romaniuk F. A., Rumiantsev Yu. V., Rumiantsev V. Yu. (2017) MatLab-Simulink Based Information Support for Digital Overcurrent Protection Test Sets. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energeti-ka. Proceedings of the CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 60 (4), 291–308. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-4-291-308 (in Russian).

29. Kashyrskikh V. G. (2005) Dynamic Identification of Asynchronous Electric Motors. Keme-rovo, KuzSTU. 140 (in Russian).

30. Tytiuk V., Pozigun O., Chornyi O., Berdai A. (207) Identification of the Active Resistances of the Stator of an Induction Motor with Stator Windings Dissymmetry. Proceedings of the International Conference on Modern Electrical and Energy Systems, MEES, 48–51. https://doi.org/10.1109/MEES.2017.8248949.

Для цитирования:

Тытюк В.А., Барановская М.Л., Черный А.П., Бурдильная Е.В., Кузнецов В.В., Богатырев К.Н. Онлайн-идентификация электромагнитных параметров асинхронного двигателя. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2020;63(5):423-440. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-5-423-440

For citation:

Tytiuk V.K., Baranovskaya M.L., Chorny O.P., Burdilnaya E.V., Kuznetsov V.V., Bogatyriov K.N. Online-Identification of Electromagnetic Parameters of an Induction Motor. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2020;63(5):423-440. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-5-423-440

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.