plik


ÿþModel matematyczny pracy równolegBej maszyn elektrycznych w systemie energetycznym Dla symulacji pracy równolegBej dwóch maszyn elektrycznych zasilanych z podatnej sieci trójfazowej przyjto schemat ideowy przedstawiony na rysunku 1. Rys. 1: Schemat ukBadu Wzapisie macierzowym napicie na szynach podstacji, z której zasilane s silniki wynosi: diz us = uz - Lz - Rziz (1) dt przy czym iz = is1 + is2 (2) ZakBada si dla dalszych obliczeD, |e parametry Rz, Lz s jednakowe dla ka|dej fazy. Podobnie syme- tryczne s Rpi, Lpi. Do opisu maszyn elektrycznych i transformatorów na ogóB u|ywane s inne ni| naturalny ukBady wspóBrzdnych. Z uwagi na to, |e struktura ukBadu zasilania narzuca wizy 2, macierz transformacji musi by wspólna dla prdów i napi zarówno sieci jak i obu maszyn. Wtej sytuacji bezpo[rednie wykorzysta- nie np. transformacji Parka w jej klasycznej postaci jest kBopotliwe [5]. Poniewa| ten typ przeksztaBcenia jest tu szczególnie przydatny, tradycyjna posta macierzy transformacyjnej zostanie uogólniona przez zastpienie kta Õ, wBa[ciwego ka|dej rozpatrywanej maszynie, ktem ±, wspólnym dla wszystkich ma- szyn [1]: îø ùø 1 1 1 " " " 2 2 2 2 2 4 ðø ûø T = (3) cos (±) cos ± - À cos ± - À 3 3 3 2 4 -sin (±) -sin ± - À -sin ± - À 3 3 Takiej  uogólnionej transformacji Parka zostan poddane równania trójfazowej maszyny indukcyjnej pier[cieniowej ([3]/5.5); przy czym prdy i napicia stojana przeksztaBcamy przyjmujc w (3) ± = ±s, na- tomiast dla prdów wirnika podstawiamy ± = ±r. Dokonujc w trakcie przeksztaBceD mno|enia macierzy M przez macierze transformacyjne otrzymujemy: sr îø ùø 1 1 1 " " " 2 2 2 T 2 2 4 ðø ûø T MsrT = cos (±s) cos ±s - À cos ±s - À s r 3 3 3 2 4 -sin (±s) -sin ±s - À -sin ±s - À 3 3 îø ùø îø ùø 1 2 4 " cos (±r) -sin (±r) cos (Õe) cos Õe + À cos + À 2 3 3 Õe ïø úø 1 2 2 4 2 2 ûø " ±r - À -sin ±r - À cos Mm ðø cos + À cos (Õe) cos Õe + À = ðø ûø 3 3 3 3 Õe 3 2 2 4 1 4 4 cos Õe + À cos Õe + À cos (Õe) " ±r - À -sin ±r - À cos 3 3 3 3 2 îø ùø 00 0 3 ûø = Mm ðø 0 cos (Õe + ±r - ±s) -sin (Õe + ±r - ±s) (4) 2 0 sin (Õe + ±r - ±s) cos (Õe + ±r - ±s) 1 Aby cel transformacji zostaB osignity musi by speBnione ±s = ±r + Õe (5) Przy takim zaBo|eniu równania maszyny indukcyjnej w uogólnionych wspóBrzdnych 0dq przyjm posta: îø ùø ëøîø ùø îø ùø îø ùø îø ùøöø us0 d LÃs is0 0 ir0 3 3 ðø ûø íøðø ûø ðø ûø ðø ûø ðø ûøøø usd = LÃs + Ms isd + Mm ird + 2 2 3 3 usq dt LÃs + Ms isq Mm irq 2 2 ëøîø ùø îø ùø îø ùø îø ùøöø 00 0 is0 0 0 0 ir0 3 3 ðø -±s íøðø 00LÃs + Ms ûø ðø isd ûø + 0 Mm ûø ðø ird ûøøø + Ù 2 30 2 3 0 - LÃs + Ms 0 isq 0 - Mm 0 irq 2 2 îø ùø îø ùø Rs is0 ðø Rs ûø ðø isd ûø (6) Rs isq îø ùø ëøîø ùø îø ùø îø ùø îø ùøöø 0 LÃr ir0 0 is0 d 3 3 ðø ûø íøðø ûø ðø ûø ðø ûø ðø ûøøø 0 = LÃr + Mr ird + Mm isd + 2 2 dt 3 3 0 LÃr + Mr irq Mm isq 2 2 ëøîø ùø îø ùø îø ùø îø ùøöø 00 0 ir0 0 0 0 is0 3 3 íøðø ðø -±Ù 00LÃr + Mr ûø ðø ird ûø + 0 0 Mm ûø ðø isd ûøøø + r 2 2 3 3 0 - LÃr + Mr 0 irq 0 - Mm 0 isq 2 2 îø ùø îø ùø Rr ir0 ðø Rr ûø ðø ird ûø (7) Rr irq Wprowadzenie do równaD (6) i (7) odpowiednich strumieni sprz|onych upraszcza zapis: îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø us0 d ¨s0 0 Rs is0 ðø ûø ðø ûø ðø ûø ðø usd = ¨sd + ±a -¨sq + Rs ûø ðø isd ûø (8) usq dt ¨sq ¨sd Rs isq îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø 0 ¨r0 0 Rr i r0 d ðø ûø ðø ûø ðø ûø ðø ûø 0 = ¨rd + ±Y -¨rq + Rr ûø ðø i (9) rd dt 0 ¨rq ¨rd Rr i rq przy czym ¨s0 = LÃs is0 (10) 3 3 3 Mm ¨sd = LÃs + Ms isd + Mmird =(LÃs + Lµ) isd + Lµ 2 ird =(LÃs + Lµ) isd + Lµi (11) rd 2 2 Lµ ¨sq =(LÃs + Lµ) isq + Lµi (12) rq gdzie 3 Mm ird 2 i = ird = (13) rd Lµ n Mno|c przez przekBadni n równanie wirnika (7) i zastpujc prdy ir0, ird, irq odpowiednimi warto[ciami  sprowadzonymi zgodnie z (13), strumienie sprz|one wirnika wyra|aj si wzorami: ¨r0 = L i (14) Ãr r0 ¨rd =(L + Lµ) i + Lµisd (15) Ãr rd ¨rq =(L + Lµ) i + Lµisq (16) Ãr rq 2 Kt ±s lub ±r w zasadzie mo|e by dowolny (dowolnie przyjta funkcj czasu, bez wzgldu na rzeczywist prdko[ i poBo|enie wirnika). Wszczególno[ci mo|e to by np. kt poBo|enia wirnika maszyny pracu- jcej równolegle z analizowan. Oczywi[cie dla ±s = Õ  uogólniona transformacja Parka przechodzi wtradycyjn. Moment elektromagnetyczny rozwijany przez maszyn wynosi Te = pb (¨sdisq - ¨sqisd) (17) Rezystancyjna niesymetria wirnika komplikuje posta rownania (9), poniewa| miejsce diagonalnej macierzy R zajmie wówczas jej peBny odpowiednik: r îø ùø îø ùø Rr1 Rrsr T ðø ðø T Rr2 ûø T = Rrsr ûø + r r Rr2 Rrsr îø 1 ïø " 1 ïø 2 4 ïø 2 Rr1cos (±r) +Rr2cos ±r - À + Rr3cos ±r - À 3 3 3 ðø " 2 4 - 2 Rr1sin (±r) +Rr2sin ±r - À + Rr3sin ±r - À 3 3 " 2 4 2 Rr1cos (±r) +Rr2cos ±r - À + Rr3cos ±r - À 3 3 2 4 Rr1cos 2 (±r) +Rr2cos 2 ±r - À + Rr3cos 2 ±r - À 3 3 2 4 - Rr1sin 2 (±r) +Rr2sin 2 ±r - À + Rr3sin 2 ±r - À 3 3 ùø " 2 4 - 2 Rr1sin (±r) +Rr2sin ±r - À + Rr3sin ±r - À 3 3 úø úø 2 4 úø (18) - Rr1sin 2 (±r) +Rr2sin 2 ±r - À + Rr3sin 2 ±r - À 3 3 ûø 2 4 - Rr1cos 2 (±r) +Rr2cos 2 ±r - À + Rr3cos 2 ±r - À 3 3 przy czym 1 Rrsr = (Rr1 + Rr2 + Rr3) (19) 3 Je|eli przyjty ukBad wspóBrzdnych zapewnia ±r = 0 wówczas (18) przyjmuje posta: îø ùø 1 " - Rrsr) (Rr2 - Rr3) " Rrsr (Rr1 1 2 6 ïø úø ïø úø T 1 " T R T = " - Rrsr) (Rr1 + Rrsr) (Rr3 - Rr2) ïø úø (20) r (Rr1 1 1 r r 2 2 2 3 ðø ûø 1 " - Rr3) (Rr3 - Rr2) (Rr2 + Rr3) " (Rr2 1 1 2 6 2 3 Wektor napi zasilajcych maszyn w przestrzeni 0dq otrzymujemy: îø ùø îø ùø îø ùø 1 1 1 " " " us0 us1 2 2 2 2 2 4 ðø ûø ðø ûø ðø ûø usd = us2 (21) cos (±s) cos ±s - À cos ±s - À 3 3 3 2 4 usq us3 -sin (±s) -sin ±s - À -sin ±s - À 3 3 Model matematyczny maszyny indukcyjnej klatkowej najdogodniej uzyska stosujc transformacj S [2]. Uzyskany drog przeksztaBceD równaD obwodów rzeczywistych, bez wprowadzania jakichkolwiek obwodów zastpczych dla wirnika, opis maszyny jednoklatkowej w tej przestrzeni jest identyczny z opisem maszyny pier[cieniowej ([3]/5.39 5.41). Równania te, poprzez kolejne transformacje, mo|na przeksztaBci do modelu maszyny w przestrzeni 0uv ([3]/5.57 5.59): d uu ¨u -¨v Rs iu s s s = +&!k s + (22) uv ¨v ¨u Rs iv dt s s s s d 0 ¨u -¨v Rr iu r r r = +(&!k - &!e) + (23) 0 ¨v ¨u Rr iv dt r r r Te = pbLµ (iviu - iuiv ) =pb [Lµ (iviu - iuiv ) +(LÃs + Lµ)(iuiv - iuiv)] = pb [¨uiv - ¨viu] (24) s r s r s r s r s s s s s s s s 3 Równania te s wic caBkowicie równowa|ne ukBadowi (8)  (17), po uzupeBnieniu równaniami dla wspóB- rzdnej  zero , która zreszt najcz[ciej nie ma |adnego znaczenia. Zwizki pomidzy poszczególnymi przestrzeniami przedstawiono w [3] Dodatek 1. Wpodobny sposób mo|na uzyska równania silnika dwuklatkowego w przestrzeni 0uv, która jest de facto  uogólnion przestrzeni 0dq. Pomijajc wspoBrzdn zero bd one miaBy posta: îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø usd ¨sd -±Ù ¨sq Rs isd s ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø usq ¨sq ±s¨sd úø ïø Rs isq Ù ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø d 0 ¨rrd -±Ù ¨rrq úø ïø Rrr i r rrd ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø = + + (25) ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø 0 ¨rrq ±Ù ¨rrd úø ïø Rrr i dt r rrq ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ðø ûø ðø ûø ðø ûø 0 ¨rpd -±Ù ¨rpq ûø ðø Rrp ûø ðø i r rpd 0 ¨rpq ±Ù ¨rpd Rrp i r rpq Te = pb (¨sdisq - ¨sqisd) (26) îø ùø îø ùø îø ùø 3 ¨sd LÃs + Ms Lµ Lµ isd 2 ðø ûø ðø ¨rrd = Lµ L + Lµ + L" Lµ + L" ûø ðø irrd ûø (27) Ãrr ¨rpd Lµ Lµ + L" L + Lµ + L" irpd Ãrr îø ùø îø ùø îø ùø 3 ¨sq LÃs + Ms Lµ Lµ isq 2 ðø ûø ðø ¨rrq = Lµ L + Lµ + L" Lµ + L" ûø ðø irrq ûø (28) Ãrr ¨rpq Lµ Lµ + L" L + Lµ + L" irpq Ãrr Obja[nienie u|ytych symboli mo|na odnalez w [3], rozdziaB 5.8. Model maszyny synchronicznej w  uogólnionej przestrzeni 0dq uzyskujemy postpujc podobnie, jak podczas dokonywania  klasycznej transformacji Parka (patrz [4]  rozdziaB 3.2.2). Dwa zastpcze obwody, reprezentujce dziaBanie klatki wirnika, zostan jednak wprowadzone do równaD maszyny zapisanych we wspóBrzdnych naturalnych, poniewa| i tak równania obwodów wirnika nie podlegaj transformacji. Macierz indukcyjno[ci wzajemnych pomidzy uzwojeniami stojana i uzwojeniem wirnika oraz dwoma wzajemnie prostopadBymi cewkami  zastpczymi zapiszemy w postaci: îø ùø Mmf cos (Õe) MmDcos (Õe) -MmQsin (Õe) 2 2 2 ðø ûø Msr = Mmfcos - À MmDcos - À -MmQsin - À (29) 3 3 3 Õe Õe Õe 4 4 4 Mmfcos Õe - À MmDcos Õe - À -MmQsin Õe - À 3 3 3 Symbole Mmf , MmD, MmQ oznaczaj maksymaln warto[ indukcyjno[ci wzajemnej pomidzy uzwo- jeniami stojana i, odpowiednio, uzwojeniem wzbudzenia, uzwojeniem reprezentujcym dziaBanie klatki wosi d oraz uzwojeniem reprezentujcym klatk w osi q. Macierz t wprowadzamy do równaD maszyny, które zapisane by mog w formie skróconej: d us Mss Msr is Rs is = + (30) ur Mrs M ir Rr ir dt rr przy czym îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø uf if Rf Lf MfD ðø ûø ðø ðø ðø ur = 0 ; ir = iD ûø ; Rr = RD ûø ; Mrr = MfD LD ûø (31) 0 iQ RQ LQ PozostaBe u|yte symbole  jak w [4], rozdziaB 3.2.2. Zastosowanie  uogólnionej transformacji Parka prowadzi do modelu dosy istotnie ró|nicego si od  klasycznego . I tak np. iloczyn macierzy w [4], 3.56 przyjmuje posta: îø ùø LÃs T 3 3 ðø ûø T MssT = LÃs + [M1 +"Mcos 2 (Õe - ±s)] "Msin 2 (Õe - ±s) = s s 2 2 3 3 "Msin 2 (Õe - ±s) LÃs + [M1 - "Mcos 2 (Õe - ±s)] 2 2 îø ùø LÃs ðø ûø = Lm + Lrcos 2 (´) Lrsin 2 (´) (32) Lrsin 2 (´) Lm - Lrcos 2 (´) gdzie 3 1 Lm = LÃs + M1 = (Ld + Lq) (33) 2 2 4 3 1 Lr = "M = (Ld - Lq) (34) 2 2 ´ = Õe - ±s (35) Iloczyn macierzy transformacyjnej i macierzy indukcyjno[ci stojan  wirnik bdzie wynosiB: îø ùø 00 0 3 ðø ûø T Msr = Mmfcos (´) MmDcos (´) -MmQsin (´) (36) s 2 Mmf sin (´) MmDsin (´) -MmQcos (´) Dla uBatwienia identyfikacji pomiarowej wprowadza si przekBadnie: 3 if Lad Mmf if = Ladi = Lad Ò! nf = (37) f 2 nf 3 Mmf 2 3 iD Lad MmDif = Ladi = Lad Ò! nf = (38) f 2 nD 3 MmD 2 3 iQ Lad MmQif = Ladi = Lad Ò! nf = (39) f 2 nQ 3 MmQ 2 3 Lad = (M1 +"M)  indukcyjno[ oddziaBywania twornika w osi podBu|nej, 2 gdzie 3 Laq = (M1 - "M)  indukcyjno[ oddziaBywania twornika w osi poprzecznej. 2 Po wprowadzeniu pozostaBych mno|eD macierzy (patrz [4], rozdziaB 3.2.2) i wprowadzeniu przekBadni do równaD obwodów wirnika otrzymuje si: îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø Rs is0 us0 ¨s0 0 ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø usd ¨sd -¨sq Rs isd ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø Rs isq usq d ¨sq ¨sd ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø + (40) ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø u = ¨ + ±a 0 Rf i dt f f f ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ïø úø ðø ûø ðø ûø ðø ûø ðø ûø 0 ¨D 0 RD ûø ðø i D 0 ¨Q 0 RQ i Q Te = Te = pb (¨sdisq - ¨sqisd) (41) Strumienie sprz|one wyra|aj si wzorami: ¨s0 = LÃsis0 (42) îø ùø îø ¨sd Lm + Lrcos 2 (´) Lrsin 2 (´) Ladcos (´) Ladcos (´) ïø úø ïø ¨sq Lrsin 2 (´) Lm - Lrcos 2 (´) Ladsin (´) Ladsin (´) ïø úø ïø ïø úø ïø ¨ = Ladcos (´) Ladsin (´) L Lad f f ïø úø ïø ðø ûø ðø ¨D Ladcos (´) Ladsin (´) Lad L D ¨Q -Laqsin (´) Laqcos (´)0 0 ùø îø ùø -Laqsin (´) isd úø ïø úø Laqcos (´) isq úø ïø úø úø ïø úø 0 i (43) f úø ïø úø ûø ðø ûø 0 i D L i Q Q Wektor napi zasilajcych ka|d z maszyn, wyra|ony we wspóBrzdnych 0dq otrzymamy dokonujc transformacji równaD (1) i (2): îø ùø 0 0 0 d usT = uzT - Lz izT + ±a ðø 0 0 Lz ûø izT - RzizT (44) dt 0 -Lz 0 Równocze[nie izT = is1T + is2T (45) 5 Po wykorzystaniu (44) oraz (45) np. w równaniach stojana (40) maszyny synchronicznej  1 otrzymuje si po uporzdkowaniu: îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø îø ùø uz0 d ¨s10 0 is10 is20 ðø ûø ðø ûø ðø ðø uzd = ¨s1d + ±a -¨s1q ûø +(Rz + Rs) is1d ûø + Rz ðø is2d ûø (46) uzq dt ¨is1q ¨is1d iis1q iis2q Wstrumieniach sprz|onych stojana równie| zaznacza si wpByw maszyny wspóBpracujcej  2 poprzez indukcyjno[ Lz: ¨s10 =(Lz + LÃs1) is10 (47) ¨s1d Lz + Lm1 + Lr1cos 2 (´1) Lr1sin 2 (´1) Lad1cos (´1) = ¨s1q Lr1sin 2 (´1) Lz + Lm1 - Lr1cos 2 (´1) Lad1sin (´1) îø ùø is1d ïø úø is1q ïø úø Lad1cos (´1) -Laq1sin (´1) is2d ïø úø i + Lz (48) f1 ïø úø Lad1sin (´1) Laq1cos (´1) is2q ðø ûø i D1 i Q1 Wpodobny sposób wpByw parametrów zastpczych systemu Rz, Lz przejawia si w równaniach ma- szyny indukcyjnej. Literatura [1] Matras A. and Sobczyk T. Symulacyjne badanie wspóBpracy du|ych silników synchronicznych zasila- nych ze wspólnego zródBa. Elektrotechnika, 1(3):38 54, 1982. [2] PuchaBa A. Dynamika ukBadów elektromechanicznych. PWN, Warszawa, 1977. [3] SkwarczyDski J. and Tertil Z. Maszyny elektryczne, volume 1. Wydawnictwo AGH, Kraków, 1995. [4] SkwarczyDski J. and Tertil Z. Maszyny elektryczne, volume 2. Wydawnictwo AGH, Kraków, 1997. [5] Praca zbiorowa. Zbiór zadaD i przykBadów z dynamiki maszyn elektrycznych i systemów elektrome- chanicznych. Wydawnictwo AGH, Kraków, 1985. 6

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Massive Töne Mach mal lauter
Blumentopf Mach was!
Mach Transformacja ustrojowa a mentalne dziedzictwo socjalizmu
dbl378801 6 yakumo hypersound?r
mach ci di ejgelach pfte cl vni vla vc vox
Blumentopf Mach was
Badesalz?li mach uff
die?rzte mach die augen zu
12 2 Mach Number Relationships
Mach E Charakter ekonomiczny badan przyrodniczych

więcej podobnych podstron