Синхронная машина с демпферной обмоткой#
Внешний вид блока в REPEAT VISION#
Блок Синхронная машина с демпферной обмоткой представляет собой модель электрической трехфазной синхронной машины с явновыраженными полюсами.
Модель машины содержит три типа обмоток:
статорные обмотки, которые представляют собой три обмотки, смещенные на 120\(^о\) относительно друг друга;
роторная обмотка, которая является обмоткой возбуждения и вращается вместе с ротором;
демпферная обмотка, которая устанавливается на роторе.
Описание модели
Основная часть вычислений происходит в d-q-0 системе, для чего осуществляются следующие преобразования и вычисления:
где:
\(i_A, i_B, i_C\) – мгновенные значения тока в соответствующих фазах статора, А;
\(\theta_e\) – электрический угол поворота ротора, рад.
где:
\(L_{sd}, L_{sq}\) – собственные индуктивности обмоток статора в проекциях на оси d-q, Гн;
\(i_f\) – мгновенное значение тока в обмотке возбуждения, А;
\(L_{mf}\) – взаимоиндуктивность между обмоткой возбуждения и статорными обмотками в оси d, рад.
Примечание
В модели принято условие, что ось d совпадает с осью обмотки возбуждения
\(i_{kd}, i_{kq}\) – токи демпферной обмотки в проекциях на оси d-q, А;
\(L_{akd}, L_{akq}\) – взаимоиндуктивности между демпферной обмоткой и обмотками статора в проекциях на оси d-q, Гн;
где:
\(L_{s0}\) – собственная индуктивность обмоток статора в нулевой проекции, Гн;
\(L_{akd}, L_{akq}\) – взаимоиндуктивности между статорной и демпферной обмотками в проекциях на оси d-q, Гн;
\(\omega_e\) – электрическая угловая частота вращения, рад/с, которая определяется по формуле (9):
где:
\(\omega_r \) – угловая частота вращения ротора, рад/с;
p – число пар полюсов ротора.
Уравнения напряжений демпферной обмотки (10), (11):
где:
\(L_{kkd}, L_{kkq}\) – собственные индуктивности демпферной обмотки в проекциях на оси d-q, Гн;
\(L_{fkd}\) – взаимоиндуктивность между демпферной обмоткой и обмоткой возбуждения, Гн;
\(R_{kd}, R_{kq}\) – активные сопротивления демпферной обмотки в проекциях на оси d-q, Ом.
В трехфазной системе обмоток статора производятся следующие вычисления:
где:
\(R_s\) – активное сопротивление одной фазы статора, Ом;
\(L_{sA}, L_{sB}, L_{sC}\) – собственная индуктивность соответствующей фазы статора, Гн.
Примечание
Эта индуктивность изменяется в соответствии с углом поворота ротора и определяется по формулам (18), (19), (20):
где:
\(L_{aa0}\) – постоянная составляющая собственной индуктивности обмотки статора, Гн;
\(L_{aa2}\) – переменная составляющая собственной индуктивности обмотки статора, Гн.
Составляющие собственной индуктивности обмотки статора определяются по следующим формулам (21), (22):
Уравнение напряжений обмотки возбуждения выглядит следующим образом (23):
где:
\(R_f\) – активное сопротивление обмотки возбуждения, Ом;
\(L_f\) – собственная индуктивность обмотки возбуждения, Гн.
Электромагнитный момент на валу машины определяется по формуле (24):
Механическое уравнение машины выглядит следующим образом (25):
где:
\(J_Я\) – момент инерции ротора, Н\(\cdot\)м\(^2\);
\(M_{сн}\) – момент сопротивления, создаваемый механической нагрузкой на валу ротора, Н\(\cdot\)м;
\(M_{тр}\)– момент трения, определяется трением в подшипниках и щетках, Н\(\cdot\)м. Этот момент определяется по формуле (26):
где \(K_{тр}\) – коэффициент трения.
1. Свойства#
Свойство |
Значение по умолчанию |
Описание |
Единицы измерения |
|---|---|---|---|
Количество пар полюсов |
4.0 |
– |
ед. |
Активное сопротивление обмотки статора |
0.08 |
– |
Ом |
Индуктивность обмоток статора по оси d |
0.00015 |
– |
Гн |
Индуктивность обмоток статора по оси q |
0.00021 |
– |
Гн |
Взаимная индуктивность между статором и обмоткой возбуждения (ротором) |
0.007 |
– |
Гн |
Индуктивность обмоток статора в нулевой последовательности |
0.000012 |
– |
Гн |
Активное сопротивление обмотки возбуждения |
3.0 |
– |
Ом |
Индуктивность обмотки возбуждения |
0.5 |
– |
Гн |
Взаимоиндуктивность обмотки статора и демпферной обмотки по оси d |
0.0002 |
– |
Гн |
Взаимоиндуктивность обмотки статора и демпферной обмотки по оси q |
0.0002 |
– |
Гн |
Взаимоиндуктивность обмотки возбуждения и демпферной обмотки в оси d |
0.0002 |
– |
Гн |
Индуктивность демпферной обмотки на оси d |
0.0001 |
– |
Гн |
Индуктивность демпферной обмотки на оси q |
0.0001 |
– |
Гн |
Активное сопротивление демпферной обмотки в оси d |
0.02 |
– |
Ом |
Активное сопротивление демпферной обмотки в оси q |
0.02 |
– |
Ом |
Момент инерции ротора |
0.01 |
– |
кг\(\cdot\)м\(^2\) |
Коэффициент трения ротора |
0.01 |
– |
Н\(\cdot\)м/(рад/с) |
Массив начальных условий [Ток возбуждения, частота вращения ротора, угол поворота ротора] |
0.0; 0.0; 0.0 |
– |
A; рад/с; рад |
вкл |
– |
– |
2. Входы и выходы#
Параметры |
Вход/Выход |
Описание |
Единицы измерения |
Тип порта |
|---|---|---|---|---|
Внешний момент силы |
Вход |
Значение момента на валу от нагрузки |
Н\(\cdot\) м |
Автоматика |
N, доступен когда |
Вход |
Нулевая точка статорных обмоток |
- |
Электроника |
+ОВ |
Вход |
Положительный вывод обмотки возбуждения |
- |
Электроника |
Угловая частота |
Выход |
Подключается к портам угловой скорости блоков из библиотеки Маханика/Вращательное движение |
рад/с |
Угловая скорость |
+A |
Выход |
Положительный вывод обмотки фазы А |
- |
Электроника |
+B |
Выход |
Положительный вывод обмотки фазы B |
- |
Электроника |
+C |
Выход |
Положительный вывод обмотки фазы C |
- |
Электроника |
-ОВ |
Выход |
Отрицательный вывод обмотки возбуждения |
- |
Электроника |
A-, доступен когда |
Вход |
Отрицательный вывод обмотки фазы А |
- |
Электроника |
B-, доступен когда |
Вход |
Отрицательный вывод обмотки фазы B |
- |
Электроника |
C-, доступен когда |
Вход |
Отрицательный вывод обмотки фазы C |
- |
Электроника |
Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков