Упрощенный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от идеального источника переменного тока

Библиотека:
Simscape/Электрические/Электромеханические/Асинхронные

Описание

Блок упрощенного асинхронного двигателя представляет электрические характеристики и характеристики крутящего момента асинхронного двигателя, питаемого от идеального источника переменного тока. На следующем рисунке показана эквивалентная модель цепи блока упрощенного асинхронного двигателя.

На рисунке:

_R1 - сопротивление статора.
_R2 - сопротивление ротора относительно статора.
_L1 - индуктивность статора.
_L2 - индуктивность ротора относительно статора.
_Lm - намагничивающая индуктивность.
s - проскальзывание ротора.
$\overset{}{V}$ и $\overset{I}{}$ - синусоидальные фазоры питания и тока.

Проскальзывание ротора s определяется в терминах механической скорости вращения, $_{}$ количества пар полюсов p, и частоты электрического питания

$s = \frac{1_{-}}{}$ p

Это означает, что проскальзывание равно единице при запуске и нулю при работе синхронно с частотой питания.

Для n-фазного асинхронного двигателя соотношение крутящий момент-частота вращения определяется следующим образом:

$T \frac{=_{}}{} \frac{_{}^{}}{{npR2sωVrms2}_{} (_{R1} \frac{+}{R2}_{+}^{1} {-_{}_{ssR2})}^{}}$ 2 + (X1 + X2) 2

где:

_Vrms - напряжение питания линии-нейтрали для асинхронного двигателя звездной конфигурации и напряжение линии-линии для асинхронного двигателя дельта-конфигурации.
n - число фаз.

Этот блок можно параметризовать в терминах предыдущих эквивалентных параметров модели цепи или в терминах номинальных параметров двигателя, используемых блоком для получения этих параметров.

Этот блок создает положительный крутящий момент, действующий от механических портов C к R.

Тепловые порты

Блок имеет два дополнительных тепловых порта, по одному на обмотку, скрытых по умолчанию. Чтобы открыть тепловые порты, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, а затем в контекстном меню выберите «Simscape» > «Block choices» > «Show thermal port». Это действие отображает тепловые порты на значке блока и отображает параметры Температурная зависимость (Temperature Dependence) и Тепловой порт (Thermal Port). Эти параметры описаны далее на этой справочной странице.

Используйте тепловые порты для моделирования влияния потерь сопротивления меди, которые преобразуют электроэнергию в тепло. Дополнительные сведения об использовании тепловых портов в блоках привода см. в разделе Моделирование тепловых эффектов во вращательных и поступательных приводах.

Допущения и ограничения

Блок не моделирует пусковой механизм однофазного асинхронного двигателя.
При параметризации блока по номинальным значениям двигателя блок получает эквивалентные параметры модели цепи, предполагая, что эффект намагничивающей индуктивности _Lm пренебрежимо мал, а намагничивающая индуктивность не включена в моделируемый компонент.

Порты

Продукция

развернуть все

`W` - Реальная мощность
физический

Физический сигнальный порт, связанный с реальной мощностью двигателя.

`wm` - Механическая скорость
физический

Порт физического сигнала, связанный с механической скоростью двигателя.

`VAR` - Воображаемая сила
физический

Физический сигнальный порт, связанный с мнимой мощностью двигателя.

`s` - Проскальзывание двигателя
физический

Физический сигнальный порт, связанный с проскальзыванием двигателя.

Сохранение

развернуть все

`R` - Ротор
механический

Механическое отверстие для сохранения вращения, связанное с ротором.

`C` - Дело
механический

Механическое поворотное защитное отверстие, связанное с корпусом двигателя.

`H1` - Ротор
тепловой

Тепловой порт статора. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

`H2` - Ротор
тепловой

Тепловой порт ротора. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

Параметры

развернуть все

Электрический крутящий момент

`Model parameterization` - Параметризация блока
`By motor ratings` (по умолчанию) | `By equivalent circuit parameters`

Выберите один из следующих методов параметризации блока:

By motor ratings - Предоставить параметры электрического крутящего момента, которые блок преобразует в эквивалентную модель цепи двигателя, предполагая, что эффект намагничивающей индуктивности _Lm пренебрежимо мал.
By equivalent circuit parameters - Предоставить электрические параметры для эквивалентной модели цепи двигателя.

`Stator resistance R1` - Сопротивление обмотки статора
`1` `Ohm` (по умолчанию)

Сопротивление обмотки статора. Значение по умолчанию: 1 Ω.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Параметризация модели (Model parameterization) задано значение By equivalent circuit parameters.

`Rotor resistance R2` - Сопротивление ротора
`1` `Ohm` (по умолчанию)

Сопротивление ротора, заданное относительно статора.

Зависимости

`Stator inductance L1` - Индуктивность обмотки статора
`0.02` `H` (по умолчанию)

Индуктивность обмотки статора.

Зависимости

`Rotor inductance L2` - Индуктивность ротора
`0.02` `H` (по умолчанию)

Индуктивность ротора, указанная относительно статора.

Зависимости

`Magnetizing inductance Lm` - Индуктивность намагничивания статора
`0.5` `H` (по умолчанию)

Индуктивность намагничивания статора. Его значение трудно оценить по двигательным параметрам, но эффект обычно небольшой. Если значение не известно, используйте типичное значение, в 25 раз превышающее значение L1 индуктивности статора.

Зависимости

`Rated mechanical power` - Механическая мощность двигателя
`825` `W` (по умолчанию)

Механическая мощность, которую двигатель обеспечивает при работе на номинальной скорости.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Параметризация модели (Model parameterization) задано значение By motor ratings.

`Rated speed` - Номинальная частота вращения двигателя
`3500` `rpm` (по умолчанию)

Скорость, при которой двигатель обеспечивает заданное значение номинальной механической мощности.

Зависимости

`Rated RMS line-to-line voltage` - Номинальное напряжение между линиями
`200` `V` (по умолчанию)

Напряжение между линиями, при котором задаются номинальные значения двигателя.

Зависимости

`Rated supply frequency` - Частота напряжения питания переменного тока
`60` `Hz` (по умолчанию)

Частота напряжения питания переменного тока, при которой задаются номинальные значения двигателя.

Зависимости

`Rated RMS line current` - Номинальный ток линии
`2.7` `A` (по умолчанию)

Ток линии, при котором двигатель подает заданное значение номинальной механической мощности.

Зависимости

`R1 parameterization` - Параметризация эквивалентного сопротивления цепи
`From motor efficiency` (по умолчанию) | `From power factor` | `Use measured stator resistance R1`

Выберите одну из следующих параметризаций эквивалентного сопротивления цепи, _R1, двигателя:

From motor efficiency - Рассчитать _R1 по КПД двигателя. Это метод по умолчанию.
From power factor - Рассчитать _R1 по коэффициенту мощности двигателя.
Use measured stator resistance R1 - Измерить _R1 напрямую.

Зависимости

`Motor efficiency (percent)` - КПД двигателя
`95` (по умолчанию)

Процент входной мощности двигателя, подаваемой на механическую нагрузку при работе с номинальной скоростью.

Зависимости

Этот параметр отображается, только если для параметра Параметризация модели (Model parameterization) задано значение By motor ratings и параметр параметризации R1 к From motor efficiency.

`Motor power factor` - Коэффициент мощности двигателя
`0.93` (по умолчанию)

Косинус угла, на который ток питания задерживает напряжение питания при работе при номинальном значении механической мощности.

Зависимости

`Measured stator resistance R1` - Измеренное сопротивление статора
`1` `Ohm` (по умолчанию)

Измеренное сопротивление статора.

Зависимости

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов двигателя
`1` (по умолчанию)

Общее количество пар полюсов для двигателя.

`Number of phases` - Количество фаз подачи
`3` (по умолчанию)

Количество фаз поставки.

`Stator connections` - Конфигурация статора двигателя
`Delta configuration` (по умолчанию) | `Star configuration`

Выберите одну из следующих конфигураций двигателя:

Delta configuration - Подсоединить обмотки статора двигателя в дельта-конфигурации.
Star configuration - Подсоединить обмотки статора двигателя в звездообразной конфигурации.

Источник питания

`Supply RMS line-to-line voltage` - Питание среднеквадратичного напряжения от линии к линии
`200` `V` (по умолчанию)

Напряжение между линиями, питающее двигатель.

`Supply frequency` - частота питания переменного тока
`60` `Hz` (по умолчанию)

Частота напряжения питания переменного тока.

Механический

`Rotor inertia` - Инерция ротора
`1e-3` `kg*m^2` (по умолчанию)

Инерция ротора. Значение может быть равно нулю.

`Rotor damping` - Демпфирование ротора
`1e-4` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию)

Демпфирование ротора. Значение может быть равно нулю.

`Initial rotor speed` - Начальная частота вращения ротора
`0` `rpm` (по умолчанию)

Частота вращения ротора в начале моделирования.

Температурная зависимость

Эта вкладка отображается только для блоков с открытыми тепловыми портами. Дополнительные сведения см. в разделе Тепловые порты.

`Stator and rotor resistance temperature coefficients, [alpha_1 alpha_2]` - Температурные коэффициенты сопротивления статора и ротора
`[.00393, .00393]` `1/K` (по умолчанию)

Вектор строки 1 на 2, определяющий коэффициент α в уравнении, связывающем сопротивление с температурой, как описано в Тепловой модели для блоков привода. Первый элемент соответствует статору, а второй - ротору. Значение по умолчанию - медь.

`Measurement temperature` - Температура измерения
`25` `C` (по умолчанию)

Температура, для которой определены параметры двигателя.

Тепловой порт

`Stator and rotor thermal masses, [M_1 M_2]` - Тепловые массы статора и ротора
`[100, 100]` `J/K` (по умолчанию)

Вектор ряда 1 на 2, определяющий тепловую массу для обмоток статора и ротора. Тепловая масса - это энергия, необходимая для повышения температуры на один градус.

`Stator and rotor initial temperatures, [T_1 T_2]` - Начальная температура статора и ротора
`[25, 25]` `C` (по умолчанию)

Вектор строки 1 на 2, определяющий температуру тепловых портов статора и ротора в начале моделирования.

Примеры модели

Кривые крутящего момента и частоты вращения двигателя

Сравнение характеристик крутящего момента и частоты вращения для пяти различных типов двигателей. Чтобы выбрать тип двигателя, щелкните правой кнопкой мыши блок «Электродвигатель», выберите «Вариант- > Переопределить с помощью» и выберите требуемый двигатель. Все двигатели имеют одинаковую номинальную механическую мощность.

Ссылки

[1] С. Е. Лышевски. Электромеханические системы, электрические машины и прикладная мехатроника, CRC, 1999.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Электродвигатель постоянного тока | Двигатель и привод (уровень системы) | Шунт-мотор | Универсальный двигатель

Представлен в R2008a

Документация

Упрощенный асинхронный двигатель

Описание

Тепловые порты

Допущения и ограничения

Порты

Продукция

W - Реальная мощность физический

wm - Механическая скорость физический

VAR - Воображаемая сила физический

s - Проскальзывание двигателя физический

Сохранение

R - Ротор механический

C - Дело механический

H1 - Ротор тепловой

H2 - Ротор тепловой

Параметры

Электрический крутящий момент

Model parameterization - Параметризация блока By motor ratings (по умолчанию) | By equivalent circuit parameters

Stator resistance R1 - Сопротивление обмотки статора 1 Ohm (по умолчанию)

Зависимости

Rotor resistance R2 - Сопротивление ротора 1 Ohm (по умолчанию)

Зависимости

Stator inductance L1 - Индуктивность обмотки статора 0.02 H (по умолчанию)

Зависимости

Rotor inductance L2 - Индуктивность ротора 0.02 H (по умолчанию)

Зависимости

Magnetizing inductance Lm - Индуктивность намагничивания статора 0.5 H (по умолчанию)

Зависимости

Rated mechanical power - Механическая мощность двигателя 825 W (по умолчанию)

Зависимости

Rated speed - Номинальная частота вращения двигателя 3500 rpm (по умолчанию)

Зависимости

Rated RMS line-to-line voltage - Номинальное напряжение между линиями 200 V (по умолчанию)

Зависимости

Rated supply frequency - Частота напряжения питания переменного тока 60 Hz (по умолчанию)

Зависимости

Rated RMS line current - Номинальный ток линии 2.7 A (по умолчанию)

Зависимости

R1 parameterization - Параметризация эквивалентного сопротивления цепи From motor efficiency (по умолчанию) | From power factor | Use measured stator resistance R1

Зависимости

Motor efficiency (percent) - КПД двигателя 95 (по умолчанию)

Зависимости

Motor power factor - Коэффициент мощности двигателя 0.93 (по умолчанию)

Зависимости

Measured stator resistance R1 - Измеренное сопротивление статора 1 Ohm (по умолчанию)

Зависимости

Number of pole pairs - Количество пар полюсов двигателя 1 (по умолчанию)

Number of phases - Количество фаз подачи 3 (по умолчанию)

Stator connections - Конфигурация статора двигателя Delta configuration (по умолчанию) | Star configuration

Источник питания

Supply RMS line-to-line voltage - Питание среднеквадратичного напряжения от линии к линии 200 V (по умолчанию)

Supply frequency - частота питания переменного тока 60 Hz (по умолчанию)

Механический

Rotor inertia - Инерция ротора 1e-3 kg*m^2 (по умолчанию)

Rotor damping - Демпфирование ротора 1e-4 N*m/(rad/s) (по умолчанию)

Initial rotor speed - Начальная частота вращения ротора 0 rpm (по умолчанию)

Температурная зависимость

Stator and rotor resistance temperature coefficients, [alpha_1 alpha_2] - Температурные коэффициенты сопротивления статора и ротора [.00393, .00393] 1/K (по умолчанию)

Measurement temperature - Температура измерения 25 C (по умолчанию)

Тепловой порт

Stator and rotor thermal masses, [M_1 M_2] - Тепловые массы статора и ротора [100, 100] J/K (по умолчанию)

Stator and rotor initial temperatures, [T_1 T_2] - Начальная температура статора и ротора [25, 25] C (по умолчанию)

Примеры модели

Кривые крутящего момента и частоты вращения двигателя

Ссылки

Расширенные возможности

Создание кода C/C + + Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

Документация Simscape Electrical

Поддержка

`W` - Реальная мощность
физический

`wm` - Механическая скорость
физический

`VAR` - Воображаемая сила
физический

`s` - Проскальзывание двигателя
физический

`R` - Ротор
механический

`C` - Дело
механический

`H1` - Ротор
тепловой

`H2` - Ротор
тепловой

`Model parameterization` - Параметризация блока
`By motor ratings` (по умолчанию) | `By equivalent circuit parameters`

`Stator resistance R1` - Сопротивление обмотки статора
`1` `Ohm` (по умолчанию)

`Rotor resistance R2` - Сопротивление ротора
`1` `Ohm` (по умолчанию)

`Stator inductance L1` - Индуктивность обмотки статора
`0.02` `H` (по умолчанию)

`Rotor inductance L2` - Индуктивность ротора
`0.02` `H` (по умолчанию)

`Magnetizing inductance Lm` - Индуктивность намагничивания статора
`0.5` `H` (по умолчанию)

`Rated mechanical power` - Механическая мощность двигателя
`825` `W` (по умолчанию)

`Rated speed` - Номинальная частота вращения двигателя
`3500` `rpm` (по умолчанию)

`Rated RMS line-to-line voltage` - Номинальное напряжение между линиями
`200` `V` (по умолчанию)

`Rated supply frequency` - Частота напряжения питания переменного тока
`60` `Hz` (по умолчанию)

`Rated RMS line current` - Номинальный ток линии
`2.7` `A` (по умолчанию)

`R1 parameterization` - Параметризация эквивалентного сопротивления цепи
`From motor efficiency` (по умолчанию) | `From power factor` | `Use measured stator resistance R1`

`Motor efficiency (percent)` - КПД двигателя
`95` (по умолчанию)

`Motor power factor` - Коэффициент мощности двигателя
`0.93` (по умолчанию)

`Measured stator resistance R1` - Измеренное сопротивление статора
`1` `Ohm` (по умолчанию)

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов двигателя
`1` (по умолчанию)

`Number of phases` - Количество фаз подачи
`3` (по умолчанию)

`Stator connections` - Конфигурация статора двигателя
`Delta configuration` (по умолчанию) | `Star configuration`

`Supply RMS line-to-line voltage` - Питание среднеквадратичного напряжения от линии к линии
`200` `V` (по умолчанию)

`Supply frequency` - частота питания переменного тока
`60` `Hz` (по умолчанию)

`Rotor inertia` - Инерция ротора
`1e-3` `kg*m^2` (по умолчанию)

`Rotor damping` - Демпфирование ротора
`1e-4` `N*m/(rad/s)` (по умолчанию)

`Initial rotor speed` - Начальная частота вращения ротора
`0` `rpm` (по умолчанию)

`Stator and rotor resistance temperature coefficients, [alpha_1 alpha_2]` - Температурные коэффициенты сопротивления статора и ротора
`[.00393, .00393]` `1/K` (по умолчанию)

`Measurement temperature` - Температура измерения
`25` `C` (по умолчанию)

`Stator and rotor thermal masses, [M_1 M_2]` - Тепловые массы статора и ротора
`[100, 100]` `J/K` (по умолчанию)

`Stator and rotor initial temperatures, [T_1 T_2]` - Начальная температура статора и ротора
`[25, 25]` `C` (по умолчанию)

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™