Kyllästyksen ja roottorin asentokulman huomioiminen liukurengaskoneen mallinnuksessa

Abstract

Epätahtikoneiden analyyttiseen tarkasteluun käytetään yleisimmin epätahtikoneen avaruusvektorimallia. Epätahtikoneen avaruusvektorimallilla saatavat tulokset vastaavat hyvin todellisuutta, jos koneen toimintaa mallinnetaan jatkuvassa tilassa. Sen sijaan muutosilmiöiden aikana koneen parametrit muuttuvat usein niin paljon, etteivät vakioparametrimallien, esimerkiksi avaruusvektorimallin, antamat tulokset ole riittävän tarkkoja. Esimerkiksi tästä johtuen epätahtikoneiden mallintamiseen käytetään usein elementtimenetelmää. Elementtimenetelmällä saadaan tavallisesti erinomaisia tuloksia, mutta sen käyttö on laskennallisista syistä johtuen usein hyvin aikaa vievää. Elementtimenetelmän käyttö ei tästä syystä aina ole mahdollista, saati järkevää. Tällaisissa tapauksissa· olisi suotavaa, jos konetta voitaisiin mallintaa esimerkiksi riittävän tarkalla analyyttisellä mallilla. Tämä työ käsittelee liukurengaskoneiden analyyttistä mallintamista. Työssä esitellään epätahtikoneiden mallintamiseen yleisimmin käytetty analyyttinen malli, sen puutteet ja kirjallisuudessa esitettyjä ratkaisuja esimerkiksi avaruusvektorimallin epäideaalisuuksien korjaamiseen. Tämän jälkeen esitetään työssä johdetut liukurengaskoneen analysointiin soveltuvat koneyhtälöt. Yhtälöt on muodostettu siten, että niissä otetaan huomioon sähkökoneen kyllästyksen vaikutus mallin parametreihin. Yhtälöissä huomioidaan myös roottorin asentokulman vaikutus koneen kyllästykseen. Työn loppuosa käsittelee kehitetyn mallin toteutusta. Kaikki mallissa määritetyt induktanssit toteutettiin funktioina, jotka sovitettiin elementtimenetelmällä lasketun datan perusteella. Induktanssimallien sovitukseen käytettiin pienimmän neliösumman menetelmää ja Matlab -ohjelmistoa. Lopuksi kehitetyn mallin koneyhtälöt ja mallin induktanssien käsittelyyn tarvittavat yhtälöt toteutettiin Simulink -ohjelmistolla, jolla mallia verifioitiin