Induction Machine (Single-Phase)

Однофазная асинхронная машина с параметризацией в единицах СИ или относительных

Библиотека:
Simscape/Электрический/Электромеханический/Асинхронный

Описание

Блок Induction Machine (Single-Phase) представляет однофазную асинхронную машину с ротором беличьей клетки с фундаментальными параметрами, выраженными в относительных единицах или в Международной системе единиц (СИ).

Каждый из четырех вариантов модели для блока Induction Machine (Single-Phase) соответствует опции Block choice. Чтобы получить доступ к вариантам блока, в окне модели щелкните правой кнопкой мыши блок и используйте один из следующих методов:

В контекстном меню выберите Simscape > Block choices.
В Simulink^® Редактор, на вкладке Modeling, в разделе Design, в категории Data Management, выберите Property Inspector. В Property Inspector окне выберите Block Choice.

Опции варианта модели:

Split-phase
Capacitor-start
Capacitor-start-capacitor-run
Main and auxiliary windings

Асинхронная машина фазы состоящая из ротора беличьей клетки и двух обмоток статора, основной и вспомогательной обмоток. Вспомогательная обмотка обычно активна только во время запуска. Однако для повышения эффективности вспомогательная обмотка может быть активной во время работы в приложениях с низким энергопотреблением. Рисунок показывает эквивалентные цепи d - и q - оси для основной и вспомогательной обмотки.

Таблица определяет переменные.

Переменная	Определение
_{<reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0>}	Напряжения статора в представлении d - q
_{<reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0>}	Токи статора в представлении d - q
_{<reservedrangesplaceholder1> <reservedrangesplaceholder0>}	Потоки ротора в представлении d - q
⍵	Электрическая скорость ротора
a	Коэффициент поворота вспомогательных/основных обмоток
_Ras	Сопротивление статора основной обмотки
_Las	Индуктивность утечек статора основной обмотки
_R'ar	Сопротивление ротора основной обмотки
_L'lar	Индуктивность утечек ротора основной обмотки
_Lmas	Основная обмотка взаимной индуктивности
_Rbs	Сопротивление статора вспомогательной обмотки
_Rlbs	Индуктивность утечек статора вспомогательной обмотки
_R'br	Сопротивление ротора вспомогательной обмотки
_L'lbr	Индуктивность утечек ротора вспомогательной обмотки
_Lmbs	Взаимная индуктивность вспомогательной обмотки

Уравнения

Модель СИ преобразует значения СИ, которые вы вводите в диалоговом окне, в значения в относительных единицах для симуляции. Для получения информации о связи между параметрами машины в единицах СИ и относительных, смотрите Преобразование в единицах для параметров машины. Для получения информации о параметризации в относительных единицах смотрите Система модулей в относительных единицах.

Эти преобразования уменьшают сопротивление ротора, индуктивность утечек ротора и взаимную индуктивность статора до одного множества значений путем определения эквивалентных схем относительно основной обмотки:

$L_{m s} = L_{m a s} = \frac{1}{a^{2}} L_{m b s}$

$R_{a r}^{'} = \frac{1}{a^{2}} R_{b r}^{'}$

$L_{l a r}^{'} = \frac{1}{a^{2}} L_{l b r}^{'}$

Уравнения напряжения для статора и ротора:

$v_{q s} = R_{a s} i_{q s} + \frac{d ψ_{q s}}{d t}$

$v_{d s} = R_{b s} i_{d s} + \frac{d ψ_{d s}}{d t}$

$0 = R_{a r}^{'} i_{q r}^{'} + \frac{d ψ_{q r}^{'}}{d t} - \frac{1}{a} ω_{r} ψ_{d r}^{'}$

$0 = a^{2} R_{a r}^{'} i_{d r}^{'} + \frac{d ψ_{d r}^{'}}{d t} + a ω_{r} ψ_{q r}^{'}$

$ψ_{q s} = (L_{l a s} + L_{m s}) i_{q s} + L_{m s} i_{q r}^{'}$

$ψ_{d s} = (L_{l b s} + a^{2} L_{m s}) i_{d s} + a^{2} L_{m s} i_{d r}^{'}$

$ψ_{q r}^{'} = (L_{l a r}^{'} + L_{m s}) i_{q r}^{'} + L_{m s} i_{q s}$

$ψ_{d r}^{'} = a^{2} (L_{l a r}^{'} + L_{m s}) i_{d r}^{'} + a^{2} L_{m s} i_{d s}$

Выражение для электромагнитного крутящего момента, T, получается при применении принципа виртуального перемещения [1].

$T = p (a ψ_{q r}^{'} i_{d r}^{'} - \frac{1}{a} ψ_{d r}^{'} i_{q r}^{'})$

Механическое уравнение

$J \frac{d ω_{m}}{d t} = T - T_{L} - B_{m} ω_{m},$

где _ωm - скорость вращения ротора.

В разъемных машинах вспомогательная обмотка перемещается на 90 электрические степени от основной обмотки и действует только до тех пор, пока скорость не достигнет скорости отключения, которая обычно составляет от 70 до 80 процентов номинальной скорости. В этом строении вспомогательная обмотка имеет высокое сопротивление и малое реактивное сопротивление по сравнению с основной обмоткой. Получившееся различие фаз заставляет машину вести себя как двухфазную машину.

Конденсаторно-пусковая машина является типом разъемно-фазной машины, которая использует конденсатор последовательно с вспомогательной обмоткой, чтобы запустить машину. В этом строении вспомогательная и основная обмотки имеют одинаковое количество витков. Значение конденсатора гарантирует, что ток в вспомогательной катушке приведет ток в основной обмотке приблизительно на 80 электрические степени.

Напряжение запуска конденсатора:

$v_{c} = R_{s} i_{d s} + \int^{} \frac{1}{C_{s}} ω_{r} i_{d s} .$

Когда конденсатор соединяется последовательно с вспомогательной обмоткой, уравнение напряжения для оси d является

$v_{d s} = R_{b s} i_{d s} + \frac{d ψ_{d s}}{d t} - R_{s} i_{d s} - \int^{} \frac{1}{C_{s}} ω_{r} i_{d s} .$

Расширение немедленно получено для конденсаторного конденсатора начала управляемые машины. В этом строении два конденсатора соединены параллельно.

Напряжение d оси после отключения конденсатора-start

$v_{d s} = R_{b s} i_{d s} + \frac{d ψ_{d s}}{d t} - R_{r} i_{d s} - \int^{} \frac{1}{C_{r}} ω_{r} i_{d s} .$

Параметр отображения

Отображение базовых значений в относительных единицах машины в MATLAB^® Командное окно, щелкните правой кнопкой мыши блок и, в Electrical меню, выберите Display Base Values.

Переменные

Используйте настройки Variables, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных перед симуляцией. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.

Порты

Выход

расширить все

`pu` - Измерения в относительных единицах машины
вектор | физического сигнала

Порт вектора физического сигнала сопоставлен с измерениями в относительных единицах машины. Векторные элементы:

pu_torque
pu_velocity
pu_vds
pu_vqs
pu_v0s = 0
pu_ids
pu_iqs
pu_i0s = 0

Сохранение

расширить все

`a1` - Основной обмотки положительный терминал
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом основной обмотки.

`a2` - Отрицательный вывод основной обмотки
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом основной обмотки.

`b1` - Положительный вывод вспомогательной обмотки
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с положительным контактом вспомогательной обмотки.

Зависимости

Этот порт видим, только если установить значение Block choice Main and auxiliary windings.

`b2` - Отрицательный вывод вспомогательной обмотки
электрический | скаляр

Электрический порт сопоставлен с отрицательным выводом вспомогательной обмотки.

Зависимости

Этот порт видим, только если установить значение Block choice Main and auxiliary windings.

`R` - Ротор машины
механический вращательный

Механический вращательный порт сопоставлен с ротором машины.

`C` - Корпус машины
механический вращательный

Механический вращательный порт сопоставлен с корпусом машины.

Параметры

расширить все

Главный

`Rated apparent power` - Номинальная видимая степень
`180` `V*A` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальная очевидная степень асинхронной машины.

`Rated voltage` - Номинальное напряжение
`220` `V` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

RMS напряжение.

`Rated electrical frequency` - Номинальная электрическая частота
`60` `Hz` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Номинальная электрическая частота, соответствующая номинальной видимой степени.

`Number of pole pairs` - Количество пар полюсов
`2` (по умолчанию) | положительное целое число

Количество пар шестов машины. Значение используется как константа противоэлектродвижущей силы.

`Parameterization unit` - опция параметризации в единицах СИ или относительных
`SI` (по умолчанию) | `Per unit`

Единичная система для параметризации блоков.

Зависимости

Выбор:

SI отображает параметры Electrical СИ.
Per unit отображает параметры Electrical в относительных единицах.

Электрический

Для параметра Parameterization unit в настройках Main выберите SI для раскрытия параметров Electrical СИ или Per unit для отображения параметров Electrical в относительных единицах.