МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ В АСИНХРОННОМУ ДВИГУНІ З КОРОТКОЗАМКНУТОЮ КЛІТКОЮ В ПОЛЬОВІЙ ПОСТАНОВЦІ

Анотація

Дослідження, представлене у статті, присвячене розробці математичної моделі асинхронного двигуна (АД) з короткозамкнутою кліткою. Метою роботи є вдосконалення процесу розрахунку електромагнітних і електромеханічних характеристик двигуна в різних режимах його роботи, зокрема в квазістатичних та перехідних процесах. У моделі враховуються кілька спрощень, таких як плоскопаралельність магнітного поля в активній зоні двигуна та нескінченний магнітний опір, що дозволяє ігнорувати вихрові струми в металі статора та ротора.

Робота використовує метод скінченних елементів (МСЕ) для вирішення диференційних рівнянь, що описують електромагнітне поле та інші фізичні явища в електричній машині. Завдяки цьому методу стає можливим врахування нелінійності магнітопроводу, впливу скосу пазів ротора та індуктивності лобових частин обмотки. Застосований підхід дозволяє отримати точніші результати для розрахунку механічних характеристик АД, що є критичним для забезпечення ефективної роботи двигуна в умовах зміни навантаження та частоти обертання.

Особливу увагу приділено перехідним процесам, які є найбільш складними для аналізу. У статті детально розглядається математична модель, заснована на рівняннях Максвелла, що дозволяє моделювати розподіл магнітного поля у поперечному перерізі двигуна. Запропонована модель демонструє високу точність результатів, що корелює з експериментальними даними, зокрема при моделюванні процесів короткого замикання та холостого ходу.

Отримані результати дозволяють більш детально аналізувати робочі режими АД та оптимізувати їх конструкції. На основі запропонованої моделі проведено симуляції різних режимів роботи двигуна, результати яких продемонстрували, що перехідні процеси, такі як пуск двигуна та робота при номінальному навантаженні, можуть бути точно змодельовані та досліджені.

Зроблені висновки, на основі проведених досліджень, підтверджують ефективність застосування польових моделей для аналізу роботи асинхронних двигунів, що значно підвищує точність прогнозування електромагнітних та електромеханічних характеристик у різних режимах роботи.