Моделирование системы "асинхронный двигатель - центробежный насос" на основе электромеханических и электрогидравлических аналогий

• Автор: Завьялов, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.09.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 186 с. : ил.

• ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В

Ф ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

1.1. Введение

1.2. Электродинамическая система в составе электротехнической установки

1.3. Уровни моделирования электродинамической системы23

1.4. Основные свойства математических моделей электродинамических систем

1.5. Численные .методы моделирования

ф 1.6. Выводы

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ «АД - ЦН» 4

2.1. Введение

2.2. Математическая модель АД как элемента электродинамической системы

2.3. Математическая модель центробежного насоса как элемента электродинамической системы
2.4. Совместная модель электродинамической системы
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. КАНОНИЧЕСКИЙ ОДНОШАГОВЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА
• ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1. Введение
3.2. Уравнение метода
3.3. Определение параметров
3.4. Стратегия выбора шага
3.5. Оценка погрешности метода
6' 3.6. Исследование устойчивости канонических методов
ф 3.7. Построение областей точности

3.8. Выводы
ГЛАВА 4. ТЕСТИРОВАНИЕ МЕТОДА
4.1. Введение
4.2. Построение алгоритма канонического одношагового полунеявного метода 2-го порядка точности
4.3. Выбор тестовых задач
4.4. Тестирование разработанного канонического метода
4.4. Практическое применение разработанного канонического метода
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Описание задач Энрайта
Приложение 2. Методика расчета математической модели
насоса К 8/18
Приложение 3. Описание электродинамической системы «Преобразователь частоты - асинхронный двигатель -центробежный насос»

Реализация любым предприятием различных технических процессов, связанных с перекачкой невязких жидкостей, приводит к необходимости оптимизации режимов работы всей установки перекачки жидкости, в том числе и с помощью математического моделирования. Существующее
несоответствие между высоким уровнем развития теории математического моделирования отдельных элементов электромеханической системы (ЭМС), являющейся частью технической установки, с одной стороны, и недостаточным количеством проблемно-ориентированных численных методов, учитывающих вычислительные особенности математических моделей установок перекачки жидкостей, с другой,
указывает на актуальность данной работы.
Целью данной работы является разработка проблемно-ориентированного численного метода анализа
электродинамической системы «Асинхронный двигатель центробежный насос», модель которой создается на основе электромеханических и электрогидравлических аналогий.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать математические модели отдельных устройств в составе системы перекачки жидкости.
2. Разработать совместную математическую модель системы перекачки жидкости, не требующую приведения ее к нормальной форме Коши.
3. Разработать численные канонические методы расчета со структурой и свойствами, ориентированными на решение
Л задач, обладающих свойствами жесткости.

-0,5 М
-0,5 А/ -0,5Л/ М соз(р©)
А/ соб(/?0 + М са$(р€>-
- 0,5М М соі{р&)
М СОБ(р0
- 0,5А
-Г>
А/ СО5(р0
•Іж)
Л/ соз(/г0)

А/ сої(р0 + М сск(р0
- 0,5Л
А.!
М сої(р0 - А/ со$(/з0 +
2 , + —Я’)

2 . 2 . А,
— я) +-я)
3 З
М сов (рв + М со$(рЄ)
2 Мсої(рв) 2 -0,5 А
+—я) —я)
3 ' З М соь(р® - М со$(р0 +
-0,5 А
А/ соі(р®)
-0,5 А
- 0,5Л
Г*)

М со$(р®) -0,5 А
-0,5Л
ПОЛЮСОВ
машины,
:2.9)

Здесь р - число пар геометрический угол поворота ротора (рис.2.1), связанный с угловой скоростью ротора соотношением с10

= со
В свою очередь угловая скорость ротора со, согласно второму закону Ньютона, определяется из
дифференциального уравнения:
— = -{мЕ-мс).
Л JK Е с>
(2.11)
Здесь 3 - приведённый момент инерции; Мс - механический момент сопротивления на валу; МЕ - электромагнитный момент, создаваемый асинхронной машиной. Он может быть определен как частная производная общего запаса
электромагнитной энергии машины
И', ^[ч'/.+чу,+чус +4>л +Ч'А+Ч'а]
по углу поворота ротора:

(2.12)
(2.13)