三相異步電機變壓器起動仿真

《計算機仿真及應(yīng)用B》答卷學(xué)號： 姓名： 班級： 任課老師：三相異步電機變壓器起動仿真模型引言MatLab軟件作為教學(xué)、科研和工程設(shè)計的重要仿真工具，已成為首屈一指的計算機仿真平臺。該軟件的應(yīng)用可以解決電機電氣自動化領(lǐng)域的諸多問題，實現(xiàn)曲線擬合、插值、微分方程求解等數(shù)值計算，M文件編寫、腳本文件編寫等程序設(shè)計，Sunuliiik交互式動態(tài)仿真等。本文僅以三相異步電動機為例，建立串變壓器起動的Simulnik模型并分析其起動性能?問題分析在變壓器起動中，通常串接的使自耦變壓器，開始起動時，變壓器輸出電壓最小，隨著啟動過程的進行，輸出電壓逐漸增加，直到最后完全輸出額定電壓。起動時在變壓器上降掉一部分電壓，則定子繞組上的電壓就相應(yīng)地降低，起動電流相應(yīng)地減小，具有起動電流沖擊小、運行可靠的優(yōu)點，適合于不需要大的起動轉(zhuǎn)矩、且需限制起動電流的場合，如泵、通風(fēng)機等電力拖動系統(tǒng)?三相異步電機的工作原理Ph3Ph2Ph1三相異步電機的工作原理圖當(dāng)電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。當(dāng)導(dǎo)體在磁場內(nèi)切割磁力線時，在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，“感應(yīng)電機”的名稱由此而來。感應(yīng)電流和磁場的聯(lián)合作用向電機轉(zhuǎn)子施加驅(qū)動力。我們讓閉合線圈ABCD在磁場B內(nèi)圍繞軸xy旋轉(zhuǎn)。如果沿順時針方向轉(zhuǎn)動磁場，

閉合線圈經(jīng)受可變磁通量，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，該電動勢會產(chǎn)生感應(yīng)電流（法拉第定律）。根據(jù)楞次定律，電流的方向為:感應(yīng)電流產(chǎn)生的效果總是要阻礙引起感應(yīng)電流的原因。因此，每個導(dǎo)體承受相對于感應(yīng)磁場的運動方向相反的洛侖茲力F。確定每個導(dǎo)體力F方向的一個簡單的方法是采用右手三手指定則（磁場對電流作用將拇指置于感應(yīng)磁場的方向，食指為力的方向。將中抬置于感應(yīng)電流的方向。這樣一來,閉合線圈承受一定的轉(zhuǎn)矩，從而沿與感應(yīng)子磁場相同方向旋轉(zhuǎn)，該磁場稱為旋轉(zhuǎn)磁場。閉合線圈旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的電動轉(zhuǎn)矩平衡了負(fù)載轉(zhuǎn)矩。3異步電動機數(shù)學(xué)模型（1）定子方程為:（2）轉(zhuǎn)子方程為:式中a、B,分別代表a軸，P軸；下標(biāo)1,2分別代表定子和轉(zhuǎn)子；3代表轉(zhuǎn)子相對于a軸，B軸的旋轉(zhuǎn)電角速度；U,i,?分別代表電壓、電流、磁鏈；A,n分別代表定、轉(zhuǎn)子電阻。（3）電磁轉(zhuǎn)矩方程為：T.=NUifda-（4）運動方程為:4.SIMULINK仿真模型使用Simulnik建立三相異步電機的直接起動仿真模型，測取三相異步電機直接起動過程中的轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和電樞電流的變化規(guī)律。其仿真模型包括三相異步電動機模塊（AsyncluonousMachineSIUnits）、電源模塊（Powersource）、變壓器模塊（Tluee-PhaseTransfoimer）、斷路器模塊（bleaker）和測量模塊（Machinemeasuiements

Demux）等。由此建立的仿真模型如下圖所示由于在SIMULINK仿真模型運行過程中，變壓器的參數(shù)不能人工動態(tài)的改變，因此在設(shè)計此仿真模型時，通過開關(guān)來控制變壓器的輸出。為簡單計算，變壓器的輸出只改變一次，即在供電主電路中設(shè)置兩組開關(guān)，一組串聯(lián)在變壓器三相輸出和異步電機的定子三相繞組之間，一組并聯(lián)在變壓器輸入/輸出之間。啟動初期，串聯(lián)開關(guān)閉合，并聯(lián)開關(guān)斷開，則變壓器工作，輸出低電壓到電機。啟動到一定程度串聯(lián)開關(guān)斷開，并聯(lián)開關(guān)閉和，則變壓器停止工作，電源電壓直接輸出到電機。兩組開關(guān)的參數(shù)設(shè)置如下圖所示。電動機模塊參數(shù)設(shè)置tf；SlockParameters:AsynchronousMachineSIUnitsAsrnchronouskachma(aask)link) Isplezentaath;ec-phasscBrachzcno^saazhinewcundrotciqiscuirxel:ace*!scGQlacmthedirotorrcfcranccfrase?St二to:arc vinaing:zxcsonreetedinwretoani￡：rinalneutialgoint.Pie?5helproiinsetsandoutsetsacscriptioxVeucarzpaeifymitia.vsluazforzt&torzndrotcrourxents.2ntheLnitic.ccndltlox:&caxaaetexyouhavethe^sslblllty:ospecifythest&torCLirentonly[-.thda：)isa；izb.iscp.x>pna；phc.phe*das)::Oxc&neheezatoentertncstator&ndther^toxmitic.euxxents:[s■；.'thdas)isaixsb.iscp.x>pna；ph2phe^dss>ira^irbjirepuphaphbjpnoQaric^lMEI

Qaric^lMEI測量模塊參數(shù)設(shè)置耳BlockParameters:MachinesMeasurementDemuxMachineneasuresents(znask)(link)Splitspecifiedsignalso:variousmachinemodelszeasmrezentoutputvectorintoseoaratesignals.Setthe'Machineunits"paranetertothwunitsuseeforthemachineconnectedtotheblockinput.ParanetexsMachinetypc:▽Rotorcurxents廠▽Rotorcurxents廠Rotorcurients廠Rotorflu:-:esRotorvoltasea0Statorcuxrents廠StatorcurrentsI-StatorfluxesStatorvoltascz0Rotoirspeed0Electromagneticr*Kotorangle[ir_Qir_d][phir_Qphir_d]L、?工_q d][iaibic][io.Qis_d][phis_Qphis_d]Lvs_qvz_dJ[e]torque[Te]pu[thetan]radQKCwcclHelp變圧器模塊參數(shù)設(shè)置3?仿真結(jié)果運行上述仿真模型，可以得到啟動過程中電機的轉(zhuǎn)矩、電流、轉(zhuǎn)速變化規(guī)律的曲線，如圖所示5.小結(jié)利用Matalab軟件的Simulink功能建立的異步電動機通用動態(tài)仿真模型，具有直觀