三相異步電動機Matlab仿真

1、中國石油大學勝利學院綜合課程設計總結報告題目：三相異步電機直接啟動特性實驗模型學生姓名：潘偉鵬系別：機械與電氣工程系專業(yè)年級：2021級電氣工程專業(yè)專升本2班指導教師：王銘2021年6月27日一、設計任務與要求普通異步電動機直接起動電流到達額定電流的6-7倍,起動轉矩能到達額定轉矩的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,產生了極大的破壞力,縮短了定子線圈和轉子銅條的使用壽命.但在電網條件和工藝條件允許的情況下,異步電動機也可以直接啟動.本次課程設計通過MATLA顫件建模模擬三相異步電動機直接啟動時的各個元器件上的電量變化.參考：電力系統(tǒng)matlab仿真類書籍電機類

2、教材二、方案設計與論證三相異步電動機直接起動就是利用開關或接觸器將電動機的定子繞組直接接到具有額定電壓的電網上.由?電機學?知三相異步電動機的電磁轉矩M與直流電動機的電磁轉矩C刮中有相似的表達形式.它們都與電機結構(表現為轉矩常數)和每級下磁通有關,只不過在三相異步電動機中不再是通過電樞的全部電流,而是點數電流的有功分量.三相異步電機電磁轉矩的表達式為：M二d產上C8審1(1-1)式中C閨=產："二轉矩常數每級下磁通向轉子功率因數式(1-1)說明,轉子通入電流后,與氣隙磁場相互作用產生電磁力,因此,反映了電機中電流、磁場和作用力之間符合左手定那么的物理關系,故稱為機械特性的物理表達式

3、.該表達式在分析電磁轉矩與磁通、電流之間的關系時非常方便.COS況=I)=從三相異步電動機的轉子等值電路可知,(1-2)(1-3)將式(1-2)、(1-3)代入(1-1)得:我們做如下分析:1 .當s=0時,n=n1,M=0,說明電動機的理想空載轉速為同步轉速2 .當s很小時,有»聞,酎需說明電磁轉矩T近似與s呈(1-4)線性關系,即隨著M的增加,n=一的略有下降.因而,類似直流電動機的機械特性,是一條下傾的直線.3 .當s很大時,有r；4,時=贄說明電磁轉矩M近似與s成反比,即M增加時n反而升高4 .當s=1時,n=0,M=Q產.鑒釬常數,此即三相異步電機的啟動轉矩.從上述可見,三

4、相異步電動機的機械特性由兩段組成：當s較小n較高時,n與M近似呈線性關系；當s較大n較低時,n隨M增大而升高.將兩局部機械特性圓滑連接,既得三相異步電動機機械特性,如圖1-1所示.5 .,sElIr=-1J野十彳E尸由上述公式可得三相異步電動機直接起動時,起動電流較大,可達額定電流的57倍,同時會引起電網電壓波動,該方法只適合于小容量輕負載的異步電動機的起動.二：異步電動機直接啟動的電路圖如圖1-2:W11圖1-2三、電路設計與參數計算MATLA簡介八十年代以來,計算機仿真成為交流電機及其調速系統(tǒng)分析,研究和設計的有利工具.應用計算機的仿真技術,我們可以用軟件建立起電機及其傳動、限制的仿真模型

5、,再以這個模型在計算機內人為模擬的環(huán)境或條件下的運行研究,替代真實電機在實際場合下的運行實驗,既可得到可靠的數據,又節(jié)約了研究的時間及費用.MATLAB語言具有以下特點：1功能強大、2界面友好、編程效率高3擴展性強啟動SIMULINKR需在MATLAB的命令窗口鍵人"SIMULNIK命令,此時出現一個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,g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Connections和擴展模塊庫Extrax.1、仿真電路設計和參數應用MatL

6、ab/simulink建立三相異步電動機直接起動仿真模型如圖1所示.主要包括三相異步電動機模塊AsynchronousMachine、電源模塊PowerSourcR、選擇器模塊Selector和測量模塊Machinemeasurement等.其中,異步電機模塊參數設置如下：Pn=110KW,Un=400Mfn=50Hz,Un=1487r/min,定子電阻Rs=0.0215W,定子電感Ls=0.000226H轉子電阻Rr=0.01231Q,轉子電感Ls=0.000226H,漏抗X1+X2=0.254.,勵磁互感Lm=0.01038H,轉動慣量J=2.3kgm,摩擦系數F=0.05421Nm-s,

7、極又t數p=2.2、原理圖含仿真模塊名稱與型號圖2三相異步電動機直接起動模型3、元件清單元件序號元件符號元件型號主要參數數量備注1U3-PhaseProgrammableVoltageSource400v12MAsynchronousMachineSIUnits110kw400v1s/(icTifcriDjfiMact'inSIUnite3VVoltageMeasurement1*14Constant50011nt5MachinesMeasurementDemux13iZlddBSiJ.金EntIBFLM.6Selectoria2sS-eled&f17Scope21nS8產8G

8、ain1015>Gain四、仿真過程與仿真結果根據原件清單使用matalab6.5連線仿真結果如下轉子電流定子電流轉速機械轉矩五、調試優(yōu)化(1)靜態(tài)調試圖如下,負載為零時轉子電流定子電流轉速機械轉矩(2)動態(tài)調試圖,帶負載運行時轉子電流定子電流轉速機械轉矩六、仿真正確性驗證(1)轉子電流驗證片=帶入上述參數,利用M語言程序畫出如下的轉速與轉子電流特性圖;1/浸廣；工可得電流與轉速的曲線關系Y/X轉子電流A/轉速r/min：由上圖曲線變化可得知電流隨轉速的增加而下降,異步電動機直接起動電流到達額定電流的6-7倍,當轉速到達1500r/min時電流大約為300A,經過驗證所得結果與理論值相同

9、.2機械轉矩驗證將電機參數和數據代入電磁轉矩公式,利用M語言程序畫出如下的轉速與機械轉矩特性圖;Y/X轉速/機械轉矩由圖可知電機剛啟動時起動轉矩能到達額定轉矩的1.25倍以上,與仿真圖相符.七、結論與心得經過兩個個星期的學習與仿真,使我在整個電機設計過程中,學到了不少東西,更深一步掌握了MatLab在電機電路設計的原理,深入了解了我們專業(yè)的根底課程.本次的實驗目的是通過解決比擬簡單的實際問題,穩(wěn)固和加深在?電機學?課程中所學的理論知識和實驗技能.練習學生綜合運用學過的電機及拖動根底知識,在教師指導下完成查找資料,選擇、論證方案,科學實驗,分析結果等工作,通過理論聯(lián)系實際提升和培養(yǎng)學生分析、解決實際問題的水平和創(chuàng)新水平,為后續(xù)課程的學習、畢業(yè)設計和畢業(yè)后的工作打下一定的根底.增強了理論知識與實踐統(tǒng)一的水平,增強了自己動手操作的水平.與此同時,也培養(yǎng)了我們的團隊精神,有助于我們更快的適應社會,適應工作.我相信通過這次課程設計會給我以后的學習生活中更大的幫助.最后感謝在這次練習中給予我?guī)椭牡睦蠋熀屯瑢W.八、參考文獻1