В.Г. Макаров
АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
С ОПТИМАЛЬНЫМИ РЕЖИМАМИ
РАБОТЫ
Монография
Казань
КГТУ
2010
УДК 517.977.5: 62-83-52
Макаров, В.Г.
Асинхронный электропривод с оптимальными режимами
работы : монография / В.Г. Макаров. <...> Рассмотрены принципы
построения математических моделей трехфазных асинхронных
двигателей с учетом нелинейности магнитопровода и потерь в стали. <...> Обоснована целесообразность применения теории обобщенной
электрической машины к решению задач моделирования и
оптимального управления токами трехфазного асинхронного
двигателя. <...> Даны
рекомендации
по
использованию
полученных результатов в системах частотно-регулируемого
электропривода с асинхронными двигателями. <...> Предназначено для специалистов, занимающихся разработкой и
исследованием
частотно-регулируемого
электропривода
с
асинхронными двигателями, для аспирантов, магистрантов и
студентов соответствующих специальностей. <...> В качестве приводного двигателя наибольшее распространение
находит асинхронный двигатель (АД) с короткозамкнутым ротором. <...> Однако даже в составе частотно-регулируемого электропривода не всегда обеспечиваются режимы работы с максимальными энергетическими показателями. <...> Одной из задач теоретического исследования является повышение точности математического описания АД с учетом нелинейности
магнитопровода и потерь в стали. <...> При построении алгоритмов управления частотно-регулируемыми асинхронными электроприводами в
большинстве случаев используется математическое описание обобщенной электрической машины, поэтому при построении математической модели АД с учетом нелинейности магнитопровода и потерь в
стали целесообразно использовать теорию обобщенной электрической
машины. <...> Такое управление является малоэкономичным, поскольку не учитывается требуемый электромагнитный момент. <...> В т о р а я глава «Линейные математические модели трехфазного асинхронного двигателя» посвящена анализу точности линейной <...>
Асинхронный_электропривод_с_оптимальными_режимами_работы._Монография.pdf
УДК 517.977.5: 62-83-52
Макаров, В.Г.
Асинхронный электропривод с оптимальными режимами
работы : монография / В.Г. Макаров. – Казань : Изд-во Казан. гос.
технол. ун-та, 2010. – 300 с.
ISBN 978-5-7882-0998-2
Изложены основные принципы построения асинхронных
частотно-регулируемых электроприводов. Рассмотрены принципы
построения математических моделей трехфазных асинхронных
двигателей с учетом нелинейности магнитопровода и потерь в стали.
Обоснована целесообразность применения теории обобщенной
электрической машины к решению задач моделирования и
оптимального управления токами трехфазного асинхронного
двигателя. Приведены результаты решения задачи оптимального
управления токами трехфазного асинхронного двигателя по критерию
энергосбережения. Даны рекомендации по использованию
полученных результатов в системах частотно-регулируемого
электропривода с асинхронными двигателями.
Предназначено для специалистов, занимающихся разработкой и
частотно-регулируемого
исследованием
электропривода
с
асинхронными двигателями, для аспирантов, магистрантов и
студентов соответствующих специальностей.
Подготовлено на кафедре электропривода и электротехники.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского государственного технологического университета.
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. А.Ю. Афанасьев
канд. техн. наук, проф. А.В. Ференец
д-р техн. наук, проф. И.М. Валеев
ISBN
© Макаров, В.Г., 2010
© Казанский государственный
технологический университет, 2010
Стр.2
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Введение
Глава 1. Современное состояние асинхронного
электропривода. Актуальные проблемы и пути их решения
1.1. Современные автоматизированные асинхронные
электроприводы, теория и практика
1.2. Обзор методов анализа и синтеза асинхронных
электроприводов. Актуальные проблемы и методы их решения
1.2.1. Иерархический подход к решению задач оптимизации
асинхронного электропривода
1.2.2. Разработка математических моделей асинхронных
двигателей с учетом нелинейности магнитопровода и потерь
в стали
двигателя
1.2.3. Оптимальное управление токами асинхронного
1.3. Выводы
Глава 2. Линейные математические модели трехфазного
асинхронного двигателя
2.1. Схема замещения, уравнения, векторная диаграмма
и механические характеристики трехфазного асинхронного
двигателя
2.2. Математическая модель трехфазного асинхронного
двигателя в естественных координатных осях без учета
нелинейности магнитопровода и потерь в стали
2.3. Компьютерное моделирование процессов в трехфазном
асинхронном двигателе без учета нелинейности
магнитопровода и потерь в стали. Анализ точности линейной
математической модели
2.4. Применение теории обобщенной электрической
машины для трехфазного асинхронного двигателя без учета
нелинейности магнитопровода и потерь в стали
2.5. Гипотетическая физическая модель обобщенной
электрической машины на основе трехфазного асинхронного
двигателя
2.6. Выводы
- 299 -
91
104
60
46
37
31
20
25
30
31
19
19
3
6
6
Стр.286
Глава 3. Математическая модель трехфазного
асинхронного двигателя с учетом нелинейности
магнитопровода и потерь в стали
3.1. Уравнения трехфазного асинхронного двигателя
в естественных координатных осях с учетом нелинейности
магнитопровода и потерь в стали
3.2. Математическая модель обобщенной электрической
машины с учетом нелинейности магнитопровода
3.3. Компьютерное моделирование процессов в трехфазном
асинхронном двигателе с учетом нелинейности
магнитопровода и потерь в стали. Анализ точности
математической модели обобщенной машины с учетом
нелинейности магнитопровода
3.4. Математическая модель обобщенной электрической
машины с учетом нелинейности магнитопровода и потерь
в стали
3.5. Компьютерное моделирование процессов в трехфазном
асинхронном двигателе с учетом нелинейности
магнитопровода и потерь в стали. Анализ точности
математической модели обобщенной машины с учетом
нелинейности магнитопровода и потерь в стали
3.6. Выводы
Глава 4. Оптимальное управление токами трехфазного
асинхронного двигателя
4.1. Оптимальное управление токами асинхронного
двигателя без учета насыщения магнитопровода и потерь
в стали
4.1.1. Аналитическое решение задачи оптимального
управления токами асинхронного двигателя без учета
насыщения магнитопровода и потерь в стали
4.1.2. Численное решение задачи оптимального управления
токами асинхронного двигателя без учета насыщения
магнитопровода и потерь в стали
4.2. Оптимальное управление токами асинхронного
двигателя с учетом потерь в стали
4.2.1. Постановка задачи оптимального управления токами
асинхронного двигателя с учетом потерь в стали в зависимости
от частоты скольжения
- 300 -
181
171
181
169
167
148
166
167
135
118
105
111
105
Стр.287
4.2.2. Подобие оптимальных зависимостей токов
асинхронного двигателя от частоты вращения при различных
значениях момента с учетом потерь в стали
4.2.3. Численное решение задачи оптимального управления
токами асинхронного двигателя с учетом потерь в стали
4.2.4. Исследование оптимальных зависимостей токов
асинхронного двигателя от частоты вращения
4.3. Исследование влияния температуры обмоток
и сердечников асинхронного двигателя на оптимальные
зависимости
4.3.1. Исследование влияния температуры обмоток статора
и ротора асинхронного двигателя на оптимальные зависимости
4.3.2. Исследование влияния температуры обмоток
и сердечников асинхронного двигателя на оптимальные
зависимости
4.4. Оптимальное управление токами асинхронного
двигателя с учетом насыщения магнитопровода и потерь
в стали
4.5. Сравнительный анализ результатов численного
решения задачи оптимального управления токами
асинхронного двигателя
4.6. Функциональные схемы асинхронного электропривода
с минимальными потерями в электродвигателе
4.6.1. Функциональная схема асинхронного электропривода
с минимальными потерями в электродвигателе без учета
насыщения магнитопровода и потерь в стали
4.6.2. Функциональная схема асинхронного электропривода
с минимальными потерями в электродвигателе с учетом
насыщения магнитопровода и потерь в стали
4.7. Система векторного управления скоростью АД
с формированием оптимального потокосцепления ротора
4.8. Выводы
Библиографический список
284
286
288
291
281
272
281
251
187
191
207
215
215
221
- 301 -
Стр.288