三相異步電動機(jī)Matlab仿真

1、1/ 10中國石油大學(xué)勝利學(xué)院綜合課程設(shè)計總結(jié)報告題 目：三相異步電機(jī)直接啟動特性實驗?zāi)Ｐ蛯W(xué)生姓名：_潘偉鵬_系 另寸：_機(jī)械與電氣工程系_專業(yè)年級：2012級電氣工程專業(yè)專升本2班2/ 10指導(dǎo)教師：_王銘_3/ 102013年6月27日1/ 10一、設(shè)計任務(wù)與要求普通異步電動機(jī)直接起動電流達(dá)到額定電流的6-7倍，起動轉(zhuǎn)矩能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的1.25倍以上。過高的溫度、過快的加熱速度、過大的溫度梯度和電磁力，產(chǎn)生了極大的破壞力，縮 短了定子線圈和轉(zhuǎn)子銅條的使用壽命。但在電網(wǎng)條件和工藝條件允許的情況下，異步電動機(jī)也 可以直接啟動。本次課程設(shè)計通過MATLA軟件建模模擬三相異步電動機(jī)直接啟動時的各個

2、元器 件上的電量變化。電力系統(tǒng)matlab仿真類書籍電機(jī)類教材二、方案設(shè)計與論證三相異步電動機(jī)直接起動就是利用開關(guān)或接觸器將電動機(jī)的定子繞組直接接到具有額定電 壓的電網(wǎng)上。由電機(jī)學(xué)知三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M與直流電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩渕“冠破 I有相似 的表達(dá)形式。它們都與電機(jī)結(jié)構(gòu)(表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩常數(shù))和每級下磁通有關(guān)，只不過在三相異步電 動機(jī)中不再是通過電樞的全部電流，而是點(diǎn)數(shù)電流的有功分量。三相異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá) 式為：- -(1-1)式中轉(zhuǎn)矩常數(shù)%每級下磁通曲曲轉(zhuǎn)子功率因數(shù)式(1-1)表明，轉(zhuǎn)子通入電流后，與氣隙磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，因此，反映了電機(jī)中電 流、磁場和作用力之間符合左手定則的

3、物理關(guān)系，故稱為機(jī)械特性的物理表達(dá)式。該表達(dá)式在 分析電磁轉(zhuǎn)矩與磁通、電流之間的關(guān)系時非常方便。從三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子等值電路可知,(1-2)(1-3)將式(1-2)、(1-3)代入(1-1)得:cos站2/ 10從上述可見，三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性由兩段組成：當(dāng)s較小（n較高）時，n與M近似呈線性關(guān)系；當(dāng)s較大（n較低）時，n隨M增大而升高。將兩部分機(jī)械特性圓滑連接，既得三 相異步電動機(jī)機(jī)械特性，如圖1-1所示。5.,sElIr = J時益+1爲(wèi)尸由上述公式可得三相異步電動機(jī)直接起動時，起動電流較大，可達(dá)額定電流的57倍，同時會引起電網(wǎng)電壓波動，該方法只適合于小容量輕負(fù)載的異步電 動機(jī)的起動

4、。二：異步電動機(jī)直接啟動的電路圖如圖1-2:(1-4):我們做如下分析:1.當(dāng)s=0時,： =_,M=0，說明電動機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速I；2.當(dāng)s很小時，有岐需-.，_，說明電磁轉(zhuǎn)矩T近似與s呈線性關(guān)系，即隨著M的增加-略有下降。因而，類似直流電動機(jī)的機(jī)械特性， 是一條下傾的直線。3.當(dāng)s很大時，有耐咳汕煬，I二八嗖 一一,說明電磁轉(zhuǎn)矩M近似與s成反比, 即M增加時n反而升高。二常數(shù)，此即三相異步電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩圖1-1三相異步電動機(jī)機(jī)械特性3/ 10圖1-2三、電路設(shè)計與參數(shù)計算MATLA簡介八十年代以來，計算機(jī)仿真成為交流電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)分析，研究和設(shè)計的有利工具。應(yīng) 用計算機(jī)的仿真技

5、術(shù)，我們可以用軟件建立起電機(jī)及其傳動、控制的仿真模型，再以這個模型 在計算機(jī)內(nèi)人為模擬的環(huán)境或條件下的運(yùn)行研究，替代真實電機(jī)在實際場合下的運(yùn)行實驗，既可得到可靠的數(shù)據(jù)，又節(jié)約了研究的時間及費(fèi)用。MATLAB語言具有以下特點(diǎn)：1功能強(qiáng)大、2界面友好、編程效率高3擴(kuò)展性強(qiáng)啟動SIMULINK只需在MATLAB的命令窗口鍵人“SIMULNIK命令，此時出現(xiàn)一個SIMULINK窗口。這個窗口包含7個模塊庫，它們分別是信號源模塊庫(sources)、輸出模塊庫(Sinks)離散 模塊庫(Diserete)、線性模塊庫(Linear)、非線性模塊庫(Nonlinear)、連接與接口模塊庫(Connecti

6、ons)和擴(kuò)展模塊庫(Extrax)。1、仿真電路設(shè)計和參數(shù)應(yīng)用MatLab/simulink建立三相異步電動機(jī)直接起動仿真模型如圖1所示。主要包括三相異步電動機(jī)模塊(Asynchronous Machin、電源模塊(Power Source選擇器模塊(Selector) 和測量模塊(Mach in emeasureme nt)等。其中，異步電機(jī)模塊參數(shù)設(shè)置如下：Pn =110 KW,Un =400 V fn =50 Hz, Un =1 487 r/min,定子電阻Rs=0.0215也，定子電感Ls=0.000 226H轉(zhuǎn)4/ 10子電阻Rr=0.012 31Q，轉(zhuǎn)子電感Ls=0.000 22

7、6H,漏抗X1+X2=0.254Q勵磁互感L m=0.010 38H,轉(zhuǎn)動慣量J=2.3kg m,摩擦系數(shù)F=0.05421N ms,極對數(shù)p=22、原理圖（含仿真模塊名稱與型號）圖2三相異步電動機(jī)直接起動模型3、元件清單元件 序號元件符號元件型號主要參數(shù)數(shù)量備注1U3-PhaseProgrammableVoltageSource400v1圈2MAsynchronousMachineSI Units110kw 400v1s/(lcTifcriDjfi MactinSI Unite5/ 103VVoltageMeasurement116/ 104Constant5001Rnsteint5Mach

8、inesMeasurementDemux1iB-iih-H1Cii亡*nent6Selectoria2sS-e led&f17Scope218Gain1015Gain四、仿真過程與仿真結(jié)果根據(jù)原件清單使用matalab6.5連線仿真結(jié)果如下轉(zhuǎn)子電流定子電流轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)矩7/ 10五、調(diào)試優(yōu)化8/ 10(1)靜態(tài)調(diào)試圖如下，負(fù)載為零時六、仿真正確性驗證(1)轉(zhuǎn)子電流驗證轉(zhuǎn)子電流定子電流轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)矩(2)動態(tài)調(diào)試圖，帶負(fù)載運(yùn)行時轉(zhuǎn)子電流定子電流轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)矩妣znrria20CCI40 DD20W3UUJ20C0lOCda“Qg2nrri-2na*jora2UEU巧locoII1111;9/

9、10-帶入上述已知參數(shù)，利用M語言程序畫出如下的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子電流特性圖;ifzr 二10/ 10可得電流與轉(zhuǎn)速的曲線關(guān)系Y/X（轉(zhuǎn)子電流（A）/轉(zhuǎn)速（r/min）:由上圖曲線變化可得知電流隨轉(zhuǎn)速的增加而下降，異步電動機(jī)直接起動電流達(dá)到額定電流的6-7倍，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500r/min時電流大約為300A,經(jīng)過驗證所得結(jié)果與理論值相同。（2）機(jī)械轉(zhuǎn)矩驗證將電機(jī)參數(shù)和數(shù)據(jù)代入電磁轉(zhuǎn)矩公式，利用M語言程序畫出如下的轉(zhuǎn)速與機(jī)械轉(zhuǎn)矩特性圖;Y/X（轉(zhuǎn)速/機(jī)械轉(zhuǎn)矩）11/ 10由圖可知電機(jī)剛啟動時起動轉(zhuǎn)矩能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的1.25倍以上，與仿真圖相符。七、結(jié)論與心得經(jīng)過兩個個星期的學(xué)習(xí)與仿真， 使我在整個電機(jī)設(shè)

10、計過程中， 學(xué)到了不少東西， 更深一步掌 握了MatLab在電機(jī)電路設(shè)計的原理，深入了解了我們專業(yè)的基礎(chǔ)課程。本次的實驗?zāi)康氖峭ㄟ^解決比較簡單的實際問題，鞏固和加深在電機(jī)學(xué)課程中所學(xué)的理論 知識和實驗技能。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的電機(jī)及拖動 基礎(chǔ)知識，在教師指導(dǎo)下完成查找資料，選擇、論證方案，科學(xué)實驗，分析結(jié)果等工作，通過 理論聯(lián)系實際提高和培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢 業(yè)設(shè)計和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎(chǔ)。加強(qiáng)了理論知識與實踐統(tǒng)一的能力，加強(qiáng)了自己動手 操作的能力。與此同時，也培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊精神，有助于我們更快的適應(yīng)社會，適應(yīng)工作。 我相信通過這次課程設(shè)計會給我以后的學(xué)習(xí)生活中更大的幫助。最后感謝在這次訓(xùn)練中給予我 幫助的的老師和同學(xué)。八、參考文獻(xiàn)1顧繩谷 . 電機(jī)及拖動基礎(chǔ)