Идентификация асинхронной машины: обучающие и проверочные частоты

Схема замещения сводит распределённое поле машины к небольшому числу параметров: намагничивающей индуктивности, рассеянию и приведённому роторному сопротивлению. Параметры полезны только вместе с определённой нормировкой фазы, сектора и концов обмоток.

Выполненная серия содержит шесть частот 0,5; 1; 2; 3; 4; 5 Гц. Две частоты используются для подбора параметров, две — для независимого прогноза. Сравниваются постоянное роторное сопротивление и явно ограниченная частотная поправка.

Как воспроизвести

Распакуйте весь ZIP в новую папку. В FEMM 5 откройте меню запуска Python-скрипта и выберите reproduce.py. Каталог определяется по пути сохранённого файла в sys.argv[0], поэтому исходная рабочая папка FEMM не важна. Внешние Python, MATLAB, COM и TCP не нужны.

Программа создаёт новый каталог reproduced и отказывается перезаписывать его. Один контрольный повтор не заменяет полную исходную серию. Исходные модели и квитанции не изменяются. Для полной серии используйте run-series.py из корня комплекта: параметр SERIES_NUMBER выбирает одну из программ ниже, а рабочая папка и контекст исходного сценария устанавливаются автоматически. Для IPM повторяйте запуск пакета до завершения всех точек.

manifest.json связывает точные входы с SHA-256; case-data.json содержит определения таблиц и графиков; expected-native.json задаёт контрольные состояния. Графики основной страницы курса работают без Python.

Положительная последовательность и ветвь ротора

При симметричных трёхфазных токах полезно выделить положительную последовательность напряжений. Она даёт устойчивое комплексное Z⁺ даже тогда, когда отдельные фазные значения секторной постановки численно немного различаются.

Простейшая низкочастотная ветвь состоит из индуктивности рассеяния, последовательно соединённой с параллельным контуром намагничивания и роторного сопротивления. Комплексное деление получается обычным сложением проводимостей параллельных ветвей.

Учебная поправка R₂(f)=R₂₀(1+kf²) учитывает ограниченную частотную тенденцию вытеснения и распределения тока. Положительность параметров обеспечивается при подборе; это не универсальный закон глубокого паза на любых частотах.

Идентифицируемость и геометрические поправки

Одна комплексная частота даёт две вещественные зависимости, поэтому три независимых параметра по ней не определяются однозначно. В опыте с исключением одной частоты фиксируется Lσ=0,005 Гн как явная априорная гипотеза; свободными остаются два параметра.

Концевые кольца отсутствуют в плоском сечении. Их влияние в этом комплекте добавлено через выбранную геометрию колец и эффективную проводимость стержней. Это отдельный учёт физического пути тока, а не произвольный коэффициент для улучшения совпадения.

Выборка и проверка разделены: малый остаток на обучающих частотах не доказывает хорошего прогноза. Проверочные 2 и 4 Гц позволяют сравнить два закона сопротивления без повторной подгонки.

При исследовании сетки нужно считать элементы в проводниках, а не только всю группу ротора: эта группа содержит и сталь. Инвентаризация проводников приложена отдельно.

Как вынести концевые кольца за пределы 2D-сечения

В таблицах идентификации сохранён исходный низкочастотный опыт с проводимостью стержней 34,45 МСм/м. Значение 21,0608 МСм/м применяется к отдельному файлу ring-effective-source-model.fem; эти две версии не называются одним и тем же входом.

В каждом кольце токи соседних сегментов различаются на ток присоединённого стержня. Периодическое замыкание требует нулевой суммы токов всех стержней. Из этого дискретного закона Кирхгофа восстанавливают токи сегментов; неопределённую постоянную кольцевого тока выбирают так, чтобы минимизировать потери при отсутствии внешнего кольцевого источника.

Сопротивление сегмента получается по длине дуги 2πr/Zрот, сечению и проводимости. Для двух одинаковых колец суммарная средняя мощность равна удвоенной мощности одного кольца; при амплитудных токах коэффициенты 2 и 1/2 взаимно сокращаются.

Если вычисленное отношение ηкол=Pкол/Pстерж сохраняется приближённо постоянным, последовательное увеличение сопротивления стержней в 1+ηкол раз можно внести в поле уменьшением проводимости в то же число раз. Это ограниченный эквивалент потерь, не трёхмерная модель колец.

Пределы применимости

Геометрия колец и внешние сопротивления выбраны для учебного исследования; это не измеренный паспорт исходного двигателя.

Идентифицированные величины секторные; множитель четыре применяется согласно реестру нормировки один раз.

Лобовая индуктивность в базовом опыте принята нулевой из-за отсутствия геометрии; отдельное сравнение с 0,001 Гн не превращает её в известную величину.