Uticaj torzionih oscilacija radnog vratila na varijable invertorski napajanog asinhronog motora

Zadatak : da se modeluje uticaj torzionih oscilacija radnog vratila koje nastaju kao posljedica tranzientnog režima i invertorskog, prekidačkog, načina napajanja

Povratni uticajpreko brzine rotora na:

Invertorsko napajanje i mehaničke osobine materijala

Direktan uticaj preko elektromagnetskog momenta na :Torzione oscilacije

Struje statora i rotora

Brzinu rotora

Naponske jednačine

Elektromagnetski momenat

A1_1_UTICAJ TORZIONIH OSCILACIJA RADNOG VRATILA NA VARIJABLE

Swa Swb Swc

Naponske jednacine statora i rotora

Upravljacki dio

3ph invertorAsinhroni motor

57.4648

135.4189

90.2250

Elektricni dio Mehanicki dio

56.2204

CT12

Te Tl

Rot

or

vratilo12P

rocj

ep

2

Invertor Napajanje

Prekidačke funkcije invertora

0 0.005 0.01 0.015 0.02-1

0

1

(a) trofazni sistem Sw-a

t (s)

(1)

0 0.005 0.01 0.015 0.02-1

0

1(b) trofazni sistem Sw-b

t (s)

(1)

0 0.005 0.01 0.015 0.02-1

0

1

(c) trofazni sistem Sw-c

t (s)

(1)

0 0.005 0.01 0.015 0.020

0.5

1

1.5(d) sinhroni Sw-d

t (s)

(1)

0 0.005 0.01 0.015 0.02-2

-1

0

1

2(e) sinhroni Sw-q

t (s)

(1)

0.15 0.155 0.16 0.165 0.170

100

200

300

400

500(a) D komponenta napona napajanja

t (s)

vd

s (

V)

0.15 0.155 0.16 0.165 0.17-500

0

500(b) Q komponenta napona napajanja

t (s)

vq

s (

V)

Napon napajanja

"za elastično vratilo"

12

1 1 1 1e

12 12l

122 2

22

CT 10 - 0 0

ω J ω Jd Tθ = 1 0 -1 θ + 0 0

Tdt CT -1ω ω00 0

JJ

Mehanički sistem

10 e ld

T T Jdt

"za kruto vratilo"

(12)Meh sistem

(13)

Te

Tl

w10

w1=w10+Dw1

1 10 1

Uključenjem torzione elastičnosti broj varijabli je sa 1 povećan na 3

Teta 12, w2

razlika je u brzini krutog i elastičnog rotora stvara pad napona u kolu rotora

razlika je u brzini rotora i terta stvara torzione oscilacije0 0.5 1 1.5

0

20

40

60

80

100

120

140

160

t (s)

(r

ad

/s)

Brzina rotora i tereta

w1w2

0 0.1 0.2-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

(a) Snaga elast deformacije

t (s)

W

0 0.1 0.20

1

2

3

4

5

6

7

(b) Energija elast deformacije

t (s)

Ws

0.5 1 1.5-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

t (s)

W

0.5 1 1.50

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

t (s) W

s

0 0.5 1 1.5-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

t (s)

(ra

d)

(b) vratilo 12

Teta12 rotor/teret

0 0.5 1 1.5-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

t (s)

(r

ad

/s)

(a) Razlika brzine rotora i tereta

Dw12

1212 potdP CTdt 12

1 2 2

potE CT

10

0 0

00

s s ss m e s ms

m r e m rr r r rr

R L L L Li i idv s jL L L LdtRv i i i

kruto vratilo

e0 m d0r qs0 qr0 ds03 P

T = L i i - i i2 2

NAPONSKE JEDNAČINE BEZ I SA UTICAJEM TORZIONIH OSCILACIJA NA STRUJE STATORA I ROTORA

1 10 1Δω

s s s ses s m s m s ms =r r r re 10r m r m r m rr

0 0d ω 0R 0 L L L L L Li i i iv + + j + j0 ω - ω0 R L L L L L L0i i i iv dtelastično

1-ΔωDodatni pad

napona u rotoru

Brzina rotora sa torzionim oscilacijama je

Torzione oscilacije stvaraju razliku u brzini rotora što ima za posljedicu dodatni pad napona uslijed dinamičke indukcije, razliku u strujama i elektromagnetskom

momentu, što će biti ilustrovano na simulacionom modelu

m dr0 dr qs0 qs qr0 qr ds0 ds

3 P= L i i i i - i i i i2 2

e0 + ΔTeT

i i i ids qs dr qr ds0 ds qs0 qs dr0 dr qr0 qri i i i i i i i

El sistem

(10) ~

(22)

vdq(invertora)

Meh sistem

(12) ili (13)Tl

W1=W10+ Dw1

Te brzna rotora

Model invertorski napajanog asinhronog motora

0 0.5 1 1.5-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40Razlika brzine rotora sa krutim i elasticnim vratilom

t (s)

(r/s

)

0 0.5 1 1.5-1.6

-1

-0.5

0

0.5

1

1.6(a) Razlika struja statora

(s)

(A)

0 0.5 1 1.5-1.6

-1

-0.5

0

0.5

1

1.6(b) Razlika struja rotora

(s)

(A)

Delta-idsDelta-iqs

Delta-idrDelta-iqr

0 0.5 1 1.5-15

-10

-5

0

5

10Razlika elektromagnetskih momenata

t (s)

(N

m)

0

s

r

uj

u s rm rL i L i1Δω

0 0.5 1 1.5-10

-5

0

5

10

15

20

25

(a) Napon uslijed torzije po d-osi

t (s)

De

lta

vd

r (r

/s)

0 0.5 1 1.5-10

-5

0

5

10

15

20

25

(b) Napon uslijed torzije po q-osi

t (s)

De

lta

vq

r (r

/s)

0 0.5 1 1.5

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Brzina rotora sa krutim i elasticnim vratilom

t (s)

(ra

d/s

)

i 1 10

Uslijed akcije električnog sistema preko elektromagnetskog momenta javlja se reakcija mehaničkog sistema sa torziono elastičnim vratilom koji, preko brzine rotora koja u električnom kolu rotora stvara dodatni pad napona i generiše povećanje struja statora i rotora uslijed uticaja torzionih oscilacija i invertorskog napajanja.

Povećanje elektromagnetskog momenta u tranzientnom periodu može biti važno za dimenzionisanje vratila, dok povećanje struja statora i rotora uslijed torzionih oscilacija i prekidačkog, invertorskog napajanja može imati posljedice na zagrevanje ‚ odnosno izbor motora.

Njutnov princip akcije i reakcije očigledan je u ovom slučaju

Zaključak: