Модель и алгоритм физико ‒ технических эффектов преобразователя трехфазного тока асинхронного двигателя

DOI: 10.32743/UniTech.2021.85.4-1.33-36

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлен алгоритм рационального выбора параметров чувствительного элемента и графической модели физико‒технического эффекта преобразователя трехфазного переменного тока асинхронного двигателя.

ABSTRACT

This article presents an algorithm for the rational choice of the parameters of the sensor element and a graph model of the physical and technical effect of a three-phase alternating current asynchronous motor.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, ток статора, преобразователь тока в напряжение, выходное напряжение, чувствительный элемент, физико - технический эффект, система управления.

Keywords: asynchronous motor, stator current, current-to-voltage converter, output voltage, sensing element, physical and technical effect, control system.

Для систем управления асинхронными двигателями и контроля требуется исследование принципов физико‒технических эффектов, лежащих в основе структуры первичного переменного тока, смоделировать элементы преобразования и выходных величин между цепями в виде напряжения преобразования трехфазного переменного тока[1,3,5].

Алгоритм построения модели системы преобразования величин первичных трёхфазных токов в виде напряжения состоит из параметров и принципов преобразования разных видов сигналов физической природы. Данный алгоритм соответсвут принципам управления и контроля асинхронного двигателя [2,6].

При моделировании физико ‒ технических эффектов величин и параметров преобразователя асинхронного двигателя учитывается примененные физико ‒ технические эффекты (ФТЭ)  в системе преобразователя, электрические параметры и параметры изменяются, вырабатывается графический модель системы взаимной связи. Первичные токи системы преобразователя асинхронного двигателя и вид модели приведены в рис.1. [3,7].

Рисунок 1. Графический модель процесса преобразования выходных величин первичных токов асинхронного двигателя  на напряжение с применением физико ‒ технических эффектов

здесь U_вых.σ ‒ составляющий выходного напряжения; K(Ф_σ,U_чиқ.σ) ‒коэффициент связи между магнитным потоком и составляющим выходного напряжения преобразователя‒  ФТЭ является основой преобразования; П_σ ‒  параметр сердечника статора асинхронного двигателя; w₁ ‒  количество витков обмотки статора; W(F_σ111,F_σ1n1) ‒  функция передачи части магнитного преобразователя.

Математическое выражение для приведённой графической модели между величинами магнитный поток и зависимости преобразователя в виде напряжения определяется на основе по нижеследующему алгоритму:

                         (1)

Как видно из исследованной величины и процесса преобразования заданных параметров и величин в виде статорного тока на выходную величину вторичного напряжении для построения устройств преобразователя при определении вариантов возможных вариантов управления и контроля необходимо знать, требуются какие виды ФТЭ понадобятся на устройствах преобразования сигналов. А если заданы свойтва процессов преобразования, то есть известны примененные ФТЭ в устройствах преобразователя, то графический модель исследований строится с учётом принципа преобразования преобразователя, взаимосвязи величин и параметров и элементов использованных устройств преобразователя. При этом построение элементов преобразования входных величин на выходные организуются в виде графической модели последовательностью принципов их преобразования [4].

Графичекий модель и аналитический вид процесса образования выходной величины в виде напряжения принимает следующий вид:

                                         (2)

Здесь f - частота сети; w_из- количество витков измерительной обмотки(w_из=1‒2 витков); w₁- количество витков в обмотках статора асинхронного двигателя; L_σ1 -  индуктивные потерив обмотках статора асинхронного двигателя.

Высокая точность, быстрота, широкие возможности применяемых токовых преобразователей информационно-измерительной системы для контроля и управления реактивной мощности асинхронного двигателя, то есть обеспечение выполнения одного, двух и трёх величин и параметров в течение одинакового времени является основными показателями данного преобразователя.

Высокая чувствительность и высокая скорость преобразования, изоляционное разделение от первичных цепей, эффективность, малые габаритные размеры и вес, низкая себестоимость и так далее - все эти требования ставятся чувствительным элементам преобразователя статорных токов на величину вторичного напряжения асинхронного двигателя. Для обеспечения этих требований чувствительный элемент контроля и управления трёхфазного тока размещается между основными обмотками в пазах и клинами. При этом для того, чтобы получить требуемую нормативную величину вторичного напряжения выбрать рационально необходимое количество статорных пазов, где располается чувствительный элемент и количество чувствительных витков и его алгоритм выполнения приведен в рис. 2.

Как видно из блок-схемы при получении требуемого вторичного напряжения для контроля и управления реактивной мощности асинхронного двигателя вводятся во первых количество статорных пазов и основное количество витков, напряжение сети и максимальной велечины необходимого выходного напряжения. На основе составленного алгоритма определяются за несколько секунд количество витков чувствительного элемента и количество пазов, где располагаются чувствительные элементы.

Рисунок 2. Блок-схема алгоритма рационального выбора количества витков чувствительного элемента и количества пазов, где они располаются: здесь U₁ -  напряжение сети;  w₁ -  количество витков статорной обмотки; Z₁ -  количество пазов статора; U_вых -  требуемое выходное напряжение; w₂-  количество витков чувствительного элемента; Z -  количество пазов, где располагаются чувствительные элементы

Выполнение чувствительного элемента в дифференциальном виде даст возможность уменьшения ошибок преобразования электрических величин [1].

Вместе с тем возможность получения информации о несимметричности первичных трёхфазных токов асинхронного двигателя и пропадания напряжение какой-то обмотки статора расширит возможности данного преобразователя тока и обеспечивает на выходе нормативной электрической величины (выходное напряжение 5 В). С этим повышается возможности обработки выходного напряжения преобразователя непоредственно микропроцессорными технологиями.

Список литературы:

1.  И. Х. Сиддиков, Ю. А. Лежнина, И. М. Хонтураев, М. Т. Максудов, А. А. Абдумаликов. Исследование показателей надежности и вероятности  работоспособности    датчиков  контроля    и  управления  энергопотреблением  //  Инженерно-строительный вестник Прикаспия : научно-технический журнал / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань :ГАОУАОВО «АГАСУ», 2020. № 1 (31). С. 74–78.
2. Махсудов М.Т., Анарбаев М.А., Сиддиков И.Х. Электромагнитные преобразователи тока для управления источниками реактивной мощности // Universum: Технические науки : электрон.научн. журн. 2019. № 3(60). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7095 
3. Махсудов М.Т. Установка компенсирующих устройств вблизи потребителей электроэнергии и автоматическая регулировка сетевого напряжения // Universum: технические науки : электрон.научн. журн. 2019. № 9 (66). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/7815 (дата обращения: 15.04.2021).
4. Сиддиков И. Х., Анарбаев М. А., Махсудов М. Т. Преобразователи сигнала величины тока для систем управления источниками реактивной  мощности  // Инженерно-строительный  вестник  Прикаспия  :  научно-технический  журнал  / Астраханский государственный архитектурно-строительный университет. Астрахань :ГАОУАОВО «АГАСУ», 2018. № 1 (23). С. 53–56.
5. I.Kh.Siddikov,  Kh.A,Sattarov.,  A.B.Abubakirov.,  M.A.Anarbaev., I.M.Khonturaev., M.Maxsudov. Research of transforming circuits of electromagnets sensor with distributed parameters, 10th International Symposium  on  intelegent  Manufacturing  and  Service  Systems.9-11 September 2019. Sakarya.Turkey. c. 831-837
6. I.Kh.Siddikov, M.A.Anarbaev, M.T. Makhsudov. Signal converters of current  magnitude  for  control  systems  of  reactive  power  sources  // Scientific  and  technical  journal  "Engineering  and  Construction Journal  of  the  Prikaspia»  (ISSN:2312-3702).http://агасу.рф/journal/isvp/1-23-2018/informacionnye-sistemy-i-texnologii-3
7. Siddikov, I.Kh. The Electromagnetic Transducers of Asymmetry of Three-phases Electrical Currents to Voltage / I.Kh. Siddikov // Universal Journal of Electrical and Electronic Engineering. Horizon Research Publishing Corporation USA. – 2015. – Vol.3 (N5). – P.146–148.