異步電動機反接制動控制設計

1、目 錄摘 要I1課題的原理及意義11.1課題原理11.2課題意義21.3相關參數(shù)計算22相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理52.1 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)52.2 三相異步電動機的工作原理53三相異步電動機的制動方法63.1何謂三相異步電動機的制動63.2 機械制動63.3反接制動73.4能耗制動103.5回饋制動113.6速度繼電器的構(gòu)造、原理及使用114仿真與結(jié)果測試134.1 MATLAB簡介134.2 仿真結(jié)果135.總結(jié)16參考文獻17摘 要 異步電動機(asynchronous motor) 又稱感應電動機，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)

2、換為機械能量的一種交流電機。 異步電動機按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式：有鼠籠式、繞線式異步電動機。 作電動機運行的異步電機。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應產(chǎn)生的，又稱感應電動機。MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，它是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。目前MATLAB產(chǎn)品族可以用來進行：數(shù)值分析、 數(shù)值和符號計算 、工程與科學繪圖 、控制系統(tǒng)的設計與仿真、 數(shù)字圖像處理 、數(shù)字信號處理 、通訊系統(tǒng)設計與仿真 、財務與金融工程。SIMULINK是基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進行建模、分析和仿真，它的 建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學來描述的系統(tǒng)進

3、行建，電力拖動基礎課程設計是電氣工程及其自動化專業(yè)領域重要的實踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實用性電力拖動系統(tǒng)的軟、硬件設計為主。本課程設計的目的和任務是通過對設計鼠籠式異步電機的反接制動控制的設計，是通過改變電動機電源相序, 使定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子慣性旋轉(zhuǎn)的方向相反, 因而產(chǎn)生制動作用。使電動機轉(zhuǎn)速迅速下降,直至停止。并且用MATLAB對本設計的異步電機反接制動的模擬圖進行仿真。熟悉異步電動機的制動原理，熟練掌握MATLAB的用法。進而全面熟練掌握電力拖動的應用，使學生掌握小型電力拖動應用系統(tǒng)設計的步驟，通過設計過程對進一步鍛煉和培養(yǎng)學生的動手能力。I1課題的原理及意義1.1課題原理1.制動

4、問題反接制動電機的一種制動方式，它通過反接相序，使電機產(chǎn)生起阻滯作用的反轉(zhuǎn)矩以便制動電機。其特點是：設備簡單，制動力矩較大，沖擊強烈，準確度不高。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要采取一些措施使電動機盡快停轉(zhuǎn)，或者從某高速降到某低速運轉(zhuǎn)，或者限制位能性負載在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，這就是電動機的制動問題。實現(xiàn)制動有兩種方法，機械制動和電磁制動。電磁制動是使電機在制動時使電機產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩,其特點是制動轉(zhuǎn)矩大,操作控制方便?，F(xiàn)代通用電機的電磁制動類型有能耗制動、反接制動和回饋制動。 2.反接制動原理改變電動機任意兩相電源相序以產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。圖1.1說明：(1).反接制動時，當電動機的轉(zhuǎn)速接近于零

5、時應及時切斷電源，否則電機將反 轉(zhuǎn)。此控制求可由速度繼電器實現(xiàn)。SB2 KM1=1 n 100 r/min KS=1 工作SB1 KM1=1 KM2=1 n n1，電動機產(chǎn)生發(fā)電制動作用。 是一種比較經(jīng)濟的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。缺點是應用范圍較窄，僅當電動機轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。3.6速度繼電器的構(gòu)造、原理及使用 1.速度繼電器的工作原理相似于感應電動機轉(zhuǎn)動的原理。其基本結(jié)構(gòu)由籠型定子(實際上也可動)、永磁轉(zhuǎn)子、觸頭機構(gòu)三個部分構(gòu)成。速度繼電器安裝于與電動機同軸轉(zhuǎn)動處,被控電機轉(zhuǎn)動時,帶

6、動速度繼電器的永磁轉(zhuǎn)子以相同的速度轉(zhuǎn)動, 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與定子籠型繞組感應電流相互作用, 使可動的定子以一定的滑差隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動, 但只轉(zhuǎn)過一個很小角度就因受到結(jié)構(gòu)限位而停止。定子的轉(zhuǎn)動通過杠桿使觸頭動作,即常閉觸頭斷開,常開觸頭閉合。被控電動機的轉(zhuǎn)向不同,速度繼電器定子因滑差而轉(zhuǎn)動的方向相應不同,其所帶動的觸頭也分屬于獨立的不同對觸頭?？梢?速度繼電器總體上可運用于正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)的場合。但其觸頭則應根據(jù)不同轉(zhuǎn)向正確選用。速度繼電器不但可用于反接制動控制,也可用于能耗制動電路。速度繼電器在電氣圖3.7所示。圖3.7速度繼電器2.速度繼電器的安裝與使用有如下特點:（1）.速度繼電器轉(zhuǎn)子與電動機

7、轉(zhuǎn)軸同軸聯(lián)接,安裝過程應使二者軸線重合。（2）. JY1型的工作范圍是100-3000轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)子速度達到120轉(zhuǎn)/分以上,常閉觸頭斷開,常開觸頭閉合,當轉(zhuǎn)子速度降到100轉(zhuǎn)/分以下,觸頭復位。(JY1型采用“切換”觸頭) 通過旋動觸頭機構(gòu)的調(diào)節(jié)螺絲,可使其動作值有所改變。（3）.進行觸頭動作值調(diào)整操作時,應在斷開電源后進行,以免造成短路事故。4仿真與結(jié)果測試4.1 MATLAB簡介MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，它是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應用于科學計算、控制系

8、統(tǒng)、信息處理等領域的分析、仿真和設計工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對MATLAB的功能進行擴充，從而在不斷深化對問題認識的同時，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。目前MATLAB產(chǎn)品族可以用來進行：數(shù)值分析、 數(shù)值和符號計算 、工程與科學繪圖 、控制系統(tǒng)的設計與仿真、 數(shù)字圖像處理 、數(shù)字信號處理 、通訊系統(tǒng)設計與仿真 、財務與金融工程SIMULINK是基于MATLAB的框圖設計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進行建模、分析和仿真，它的 建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學來描述的系統(tǒng)進行建，例如航空航天動力學系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車

9、動力學系統(tǒng)等等，。SIMULINK提供了利用鼠標拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且SIMULNK還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用SIMULINK幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。4.2仿真結(jié)果 1. SIMULINK仿真模擬 三相異步電機反接制動模型如圖4.2所示。圖4.2異步電動機反接制動模型圖4.1三相異步電機反接制動模型2.仿真結(jié)果制動之前，先運行穩(wěn)態(tài)仿真模型，并在MATLAB指令窗口執(zhí)行如下指令： xInitial=xFinal再修改三相交流電的相序，重新運行模型。仿真結(jié)果如圖4.2和圖4.3所示。有仿真結(jié)果可知制動時電磁轉(zhuǎn)矩為負轉(zhuǎn)速迅速下降

10、至零，反接制動與啟動時電流相比電流叫大這是因為旋轉(zhuǎn)磁場為反向旋轉(zhuǎn)磁場，s1。圖4.2制動以前圖4.3制動以后5總結(jié) 我在本課程設計中，原件的選擇和功能做一個查閱，盡量選取最合適的器件來完成最精準的實習結(jié)果。本設計通過分析異步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理，查閱相關科技文獻，遵循實用、簡單、可靠和低成本的原則，設計了一種既可用于精度要求不高，但控制需完備的場合。經(jīng)過查閱各種資料以及我們所學的電力拖動基礎教材，使得我認識到電力拖動基礎課程設計是電氣工程及其自動化專業(yè)領域重要的實踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實用性電力拖動系統(tǒng)的軟、硬件設計為主。全面熟練掌握電力拖動的應用，使學生掌握小型電力拖動應用系統(tǒng)設計的步驟，通過設計過程對進一步鍛煉和培養(yǎng)學生的動手能力。其次我也通過這次設計對于MATLAB的應用有了一個更本性的提高。本人深知自己做的工作還很不夠，由于軟件和硬件的各方面原因，系統(tǒng)的應用討論不夠，精度還有待于進一步提高。由于時間的原因，設備的原因，實驗做的不好不夠，相關驗證性的數(shù)據(jù)、信息不夠豐富?？梢钥隙?，隨著技術的不斷發(fā)展，異步電機的反反接制動控制應用前景將越來越寬闊。本論文的研究和探討還遠遠不夠，我們要在現(xiàn)在的基礎上，不斷吸取新的技術和方法，并將它們應用于本課題的研究上來，進一步深化