電力拖動課程設計

1、中北大學課程設計說明書學生姓名：_謝海椿學號：0905054236信息與通信工程學院學院：專業(yè)：自動化題目：交流電動機工作特性仿真轉速特性指導教師：王建萍 職稱:工程師2011年12月31日中北大學課程設計任務書1142學年第學期學院：信息與通信工程學院專業(yè)：自動化學生姓名：謝海椿學號：0905054236課程設計題目：交流電動機工作特性仿真分析轉速特性起迄日期：12月31日 01月 06 0課程設計地點：校內(nèi)指導教師：王建萍系 主 任：王忠慶下達任務書日期：2011年12月31日課程設計任務書1_設計ti 的：掌握交流電動機的匸作特性，對其中的轉速特性進行詳細說明，并用 MATLAB進行轉速

2、特性的仿真，并得出仿真結論。2設計內(nèi)容和要求JL包括原始數(shù)據(jù)亠.技術參數(shù)條佚設計要求等丄.一丄1. 對所學交流電動機的知識進行復習，重點掌握交流電動機的工作特性中的轉速特性。2. 學習MATLAB語言，運行M文件的格式進行轉速特性的仿真。3. 得出仿真的結果。3. 設計工作任務及工作暈的要求（包括課程設計計算說明書（論文）、圖紙、實 物秤口口寺J :1. 查閱資歷料，掌握原理。2. 說明原理，編寫程序進行仿真，得出結果。3寫課程設計說明書。4. 主要參考文獻:11趙耀霞.電機學與電力拖動技術北京：國防工業(yè)出版社，2009.2王中鮮.MATLAB建模與仿真應用.北京：機械工業(yè)出版社，2010.B

3、潘曉晟.MATLAB電機仿真精華50例.北京：電子工業(yè)出版社,2007.5. 設計成果形式及要求:課程設訐說明書T份e 設計原理分析1份 仿真結果1份.6.工作計劃及進度：收集整理資料，學習MATLAB確定方 2011年12月31日2012年01月02日案2012年01月03日2012年01月05日設計并完成設汁說明書.2012年01月06日答辯系主任審査意見：簽字：年月FI一、原理闡述感應電動機是一類重要的交流電機。它在正常電動運行時主要是通過定子對轉 子之間的電磁感應，使轉子獲得進行正常運行所需的電流和轉矩。眾所周知，交流 電的一個審要指標是交流電的頻率，一般來講，感應電動機的轉速與供給它

4、進行1: 作的交流電的頻率不保持同步的關系。因此，從這個意義上講，交流感應電動機 乂常常被稱作異步電動機。三相異步電機是重要的異步電動機。三相定子繞組通過三相交流電產(chǎn)生旋轉 磁場，轉子導體切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢與感應電流，進而產(chǎn)生電磁轉矩使轉 子旋轉。三相感應電動機在空載運行時，轉子的轉速接近于電機同步轉速ni。隨看負載的增大，必須輸出較大的轉矩以維持電機的穩(wěn)定運行，這樣，就會使轉子轉 速度略有降低。經(jīng)試驗測試和分析后，可以得出輸出功率P2的增大與轉子的轉速 n的降低近似為線性關系n f(P?)三栢感應電動機的旋轉磁場的旋轉速度 (乂稱同步轉速)n 1為：60f , ni rta nPf三相

5、交流電的頻率：P三相電動機的定子極對數(shù)。磁場轉速n 1和轉子速度n之差與m的比值稱為轉差率S：n -nS _o100% no異步電動機啟動時n=0 s= 1: n二n，時，s=0；額定工況下一般s二1.5、6%轉子角速度？為：2 n nrad/s60電動機轉矩T為:3pU己匕2 n fi (n IL (xi X? f sF轉子端電磁功率為：轉子端電磁功率與輸出功率之間的關系為：Ph： P： 1： ( 1-S)所以輸出功率P：為：P2 (l-s) T由以上式子可以得輸出功率P2與轉速n的關系n f(P2).選定參數(shù)為額定電壓Ul = 380V,定子連接，定子電阻R 1 = 1.375 Q，漏抗X

6、I二2.43 Q，轉子電阻R 2=1.0470，漏抗X2=4.4Q,設額定負載時，有轉差率s二0.028。計算得額定轉速nii=1458nfoh;P輸出功率2 =10027W二程序“與P2的關系:clearUl=220*sqrt(3);%輸入電機參數(shù)Nphase=3;P 二 2;%極對數(shù)為2250;%交流電頻率R 1=1.375;%定子端電阻Xl=2.43;%定子漏抗R 2=1.047;%轉子電阻X2=4.4;%轉子漏抗Xm 二8.34;%勵磁漏抗om egas二2*pi廿；%計算電機同步速度nl二60燈/P ;ferN = l:10000%轉差率計算s二N/10000;轉矩計算T=(Xpha

7、se*P4；l 2取2A)/fom egas*(R 1+R2/sY2+ «1+X2)2j;%轉速計算轉r端功率計算 輸出功率計算繪圖n= (l-s)*nl;%Pm = (T*2*pi*Yi)/60;%P2=(lr府m;%pbtp2,n)%hold onendtitfeC交流電機轉速特性')xhbelCP2/W ')yhbelfn ( rin h )三、仿真結果仿真所得圖：n與P2的關系圖和T的關系:n P將11與S的關系程序中pbtP2,n)%繪圖hold onendtitfef 交流電機轉速特性')xhbelCP2/W ')yhbelfn ( rin

8、 h ) *)改成pbtj,n)%繪圖hod onendtitfeC 交流電機轉速特性') xhbelfT A .m ')yhbelfn ( rin h ) *)與T的關系圖T和P2關系n P將n與J的關系程序中pbtP2,n)%繪圖hold onendtitbC交流電機轉速特性')xhbelCP2/W ')yhbelfn ( rin h ) *)改成pbtJ,P2)%繪圖hod onendtidef交流電機轉速特性')xhbelfT A .m ') yhbelCP2 ')所得仿真圖：P2和T的關系圖分析：n PP1. 由 與2的關系圖可

9、知，當轉速n為1458iA h時，輸出功率2為10020W , 這與il算值10027W很接近，證明所得特性圖是正確的。n P2. Ill與？的關系圖可知，n從1500r/in h降低到1337/fn h區(qū)間中，輸出功率P2近似線性增大，這與課本結論“輸出功率P2的增大與轉子轉速n的降低 近似呈線性關系”相符合。3. n從1337弘五降低到0區(qū)間中，從n和T關系途中可知，轉矩T從166.1N.m 降低到0,從P2和T的關系圖中可知，此時輸出功率 P2從最大值降低到0,這 與n與P2的關系圖中P遞減相符合。四、所遇問題及解決方案1. 剛拿到課程設計題時，打算用SJMULNK連圖做仿真，連好圖后發(fā)

10、現(xiàn)仿真中沒有輸出功率這一結果，遂決定用M文件做程序仿真。2. 編寫程序時不能確定轉速特性是轉速和哪個變最之間的關系，聯(lián)想到直流電 機的轉速特性是轉速和轉矩的關系，套用過來便得到轉速n和轉矩T的關系圖，后來發(fā)現(xiàn)課本上轉速特性是轉速與輸出功率的關系，將n和T的關系程序改動便得 到n和P2的關系，n和P2的關系圖驗證了 “輸出功率P2的增大與轉子轉速n的 降低近似呈線性關系”，但圖中遞減部分是書中沒有提到的，于是建立了轉矩T和輸出功率P2之間的關系，從轉矩T和輸出功率P2關系圖解釋了 n和P2關 系圖中遞減部分。五、實驗心得本次電拖課程設計我的研究對象交流電動機工作特性仿真分析一一轉速特 性，對此我結合課本知識與網(wǎng)上搜索的資料， 對其原理及實現(xiàn)做出了深刻的研究 和分析。我平時沒冇在學習仿真軟件方面下功夫，只是在實驗時才偶爾使用一兩次， 導致實驗開始時不知如何使用軟件，通過問同學和上網(wǎng)査資料才知道如何使用 MATLAB研究我們的課程i殳計。在網(wǎng)上搜素資料時，査出的信息往往不是自己最想要的，所以如何在復雜浩 瀚的網(wǎng)上資料中找到對自己有用的信息是一門技術，這在以后