МЕТОДОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ АСИНХРОННОГО ЕЛЕКТРОДВИГУНА В УМОВАХ НЕЯКІСНОЇ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Анотація

У статті розглянуто методологічні підходи до моделювання роботи асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором в умовах неякісної електроенергії. Актуальність дослідження обумовлена високою часткою електродвигунів у глобальному енергоспоживанні, що становить до 46%, а також негативними наслідками зниження якості електропостачання для ефективності, надійності та ресурсу електромеханічних систем. Наведено аналіз сучасного стану математичного моделювання асинхронних двигунів, зокрема, підкреслено, що переважна більшість існуючих моделей базується на припущенні симетричності та синусоїдальності напруги живлення, що не відповідає умовам реального промислового середовища.

Досліджено різні класи математичних моделей, які частково враховують окремі показники якості електроенергії, зокрема несиметрію, гармонічні спотворення тощо. Показано, що моделі, орієнтовані на аналіз окремих чинників, не здатні забезпечити комплексну оцінку енергетичної ефективності двигуна. У статті сформульовано вимоги до універсальної імітаційної моделі асинхронного двигуна, здатної враховувати всі основні показники якості електроенергії (ПКЕ) одночасно, як в усталених, так і в перехідних режимах роботи.

Запропоновано концепцію побудови моделі, яка базується на поєднанні обчислювальних блоків, запозичених із відомих математичних аналогів, що дозволяє враховувати вплив несиметрії та несинусоїдальності напруги живлення, а також виконувати розрахунок миттєвих значень струмів, втрат у сталі та міді, електромагнітного моменту, ККД та коефіцієнта потужності. У моделі передбачена можливість розширення з урахуванням фільтрації гармонік і змінних частот мережі, з подальшим уточненням параметрів шляхом експериментальної ідентифікації.

Зроблено висновок про відсутність єдиної універсальної моделі асинхронного двигуна, яка враховує всі ПКЕ, та обґрунтовано доцільність створення імітаційної моделі нового типу як ефективного інструменту для аналізу режимів роботи електродвигуна в умовах реальної електромережі.

Ключові слова: асинхронний електродвигун, математичне моделювання, якість електроенергії, симетрія, несинусоїдальність, енергоефективність, імітаційна модель, електромеханічний перетворювач.