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文檔簡介
1、基于matlab的三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)特性仿真摘要: 異步電動(dòng)機(jī)目前在日常生活中已得到廣泛應(yīng)用,其主要特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、效率較高和成本較低。為使其應(yīng)用更加廣泛且性能更加完善,有必要對其最基本的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能進(jìn)行深入研究。而隨著電機(jī)研究的不斷深入,仿真就成為對其進(jìn)行研究的一個(gè)重要手段,其中matlab軟件以其方便、高效、直觀的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)的仿真研究,方便快捷且節(jié)約資源,為解決一些復(fù)雜問題帶來了極大的方便。本文通過matlab軟件進(jìn)行仿真,研究異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)的各種方法,以找到提高其性能的途徑,并通過與理論相對比,驗(yàn)證了本文模型的有效性和正確性。關(guān)鍵
2、詞:matlab;仿真;異步電動(dòng)機(jī)simulation for start-up ,speed control and braking character of three-phase asynchronous motor based on matlababstract:asynchronous motor has been widely used in our daily life at present, the main characteristics of simple structure, reliable operation, high efficiency and low cost
3、. in order to make its application more widely and performance will be improved, it is necessary for the most basic starting, braking and speed regulating performance for further research. and with the research of motor, the simulation has become an important means to study, the matlab software, wit
4、h its convenient, efficient and intuitive features, are widely used in the simulation research of asynchronous motor is convenient and save resources, to solve some complex problems has brought great convenience. based on the matlab software simulation, the asynchronous motor starting, speed and bra
5、king methods, in order to find ways to improve its performance, and compared with the theory, proves the correctness and the effectiveness of the model.key words: matlab; simulation; asynchronous motor1 設(shè)計(jì)目的和意義1.1 概述在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速的當(dāng)今社會(huì),電機(jī)已經(jīng)成為生活中必不可少的一部分,為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的方便。由于電機(jī)的不可或缺性及對生產(chǎn)生活水平極大的推動(dòng)性,各國都對電機(jī)進(jìn)行了
6、較為深入的研究,以求在國際競爭中更加具有優(yōu)勢。隨著電機(jī)研究的不斷深入,電機(jī)控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜,給實(shí)驗(yàn)增加了很大的難度。仿真的出現(xiàn)給予了復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)以極大的方便,降低了實(shí)驗(yàn)成本,提供了一種方便快速的實(shí)驗(yàn)方法。如今仿真已經(jīng)是進(jìn)行電機(jī)研究的一個(gè)重要且不可或缺的手段,此時(shí)更需要找到一個(gè)使仿真結(jié)果快速、方便、精確的軟件加以研究應(yīng)用。matlab軟件可以很好的實(shí)現(xiàn)這些要求,其為眾多需進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案,集成度高、使用方便、輸入簡捷、運(yùn)算高效、內(nèi)容豐富。其中的simulink模塊是matlab中的一種可視化仿真工具,無需書寫程序,只需鼠標(biāo)操作,就可以構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng),被廣泛
7、應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。1.2 研究意義異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、價(jià)格低、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)中。但就其機(jī)械性能來說,目前還存在不少可研究的問題,主要就在于起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。為了將其更好的應(yīng)用在生產(chǎn)生活中,提高經(jīng)濟(jì)效益,就必須對這幾點(diǎn)問題進(jìn)行深入研究。首先,三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)問題,電機(jī)起動(dòng)的瞬間,定子繞組中通過的電流很大,約為額定電流的4-7倍,如果起動(dòng)持續(xù)時(shí)間過長或起動(dòng)次數(shù)過多,大的起動(dòng)電流就會(huì)使電機(jī)過熱甚至燒毀,從而影響同一線路上其他用電設(shè)備的正常工作。其次,三相異步電動(dòng)機(jī)雖在各領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用,但其調(diào)速性能和制
8、動(dòng)性能都不如直流電機(jī),因此要使交流電機(jī)電力拖動(dòng)系統(tǒng)逐步取代直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng),就必須改進(jìn)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能和制動(dòng)問題,以使其具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。2 設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)要求以matlab軟件為平臺(tái),搭建三相異步電動(dòng)機(jī)模型,要求如下:1)了解三相異步電動(dòng)機(jī)的相關(guān)理論知識(shí);2)掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)方法;3)掌握matlab電力系統(tǒng)相關(guān)元件參數(shù)的設(shè)置,并完成仿真。2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容1)三相異步電動(dòng)機(jī)仿真圖及各部分模塊參數(shù)設(shè)置圖;2)完成異步電動(dòng)機(jī)常見的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)特性仿真;3)仿真運(yùn)行結(jié)果及分析;4)根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告模板要求撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性仿真異步電
9、動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的衡量主要依靠兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):起動(dòng)電流倍數(shù)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。而起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩這兩個(gè)性能參數(shù)又往往相互矛盾。為減小電動(dòng)機(jī)所承受的沖擊電流,避免繞組過熱甚至損壞,以及減小電網(wǎng)在電動(dòng)機(jī)上產(chǎn)生的電壓降落,避免引起電網(wǎng)電壓大幅度下降,從而影響其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行,就要求起動(dòng)電流盡可能的小。但太小的起動(dòng)電流所產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩又不足以起動(dòng)負(fù)載,為使電機(jī)能迅速轉(zhuǎn)動(dòng)起來,并很快達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,進(jìn)入正常工作狀態(tài),就要求電機(jī)有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)過程雖較為短暫,但如果缺乏完善的預(yù)防措施,可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。為此,我們希望能夠在起動(dòng)電流較小的情況下,能夠獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。3.1 直接起動(dòng)直接起動(dòng),也稱全壓
10、起動(dòng),是三相異步電動(dòng)機(jī)最簡單的一種起動(dòng)方法。起動(dòng)時(shí)通過接觸器將電機(jī)直接接入電網(wǎng),設(shè)備簡單,起動(dòng)速度快且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。但直接起動(dòng)適用于小容量電機(jī)帶輕載的情況,對于大容量電機(jī)而言,這種起動(dòng)方式具有十分顯著的缺點(diǎn),及起動(dòng)電流較大,可達(dá)額定電流的4-7倍,易對電機(jī)和電網(wǎng)造成不利影響。因此,當(dāng)額定功率小于7.5kw時(shí),可以采用直接起動(dòng)。仿真模型:圖3-1 異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)交流電壓源。電壓峰值311v,每相相角相差120度,頻率為50hz 2)增益。取30/p 3)三相異步電動(dòng)機(jī)。仿真結(jié)果:圖3-2 異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)仿真波形結(jié)果分析:剛起動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)差率大,轉(zhuǎn)子電流和定子電流都很大,各
11、可達(dá)到165a和183a,最大轉(zhuǎn)矩為500n*m。隨著轉(zhuǎn)速的上升,電流逐漸減小,最終電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1500r/min左右,非常接近同步轉(zhuǎn)速。由于是輕載,轉(zhuǎn)子電流、定子電流和負(fù)載轉(zhuǎn)矩接近于零。該直接起動(dòng)系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)間約為0.12s左右,啟動(dòng)速度較快。由此可以得知直接起動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)主要在于起動(dòng)方式簡單且起動(dòng)時(shí)間短,但起動(dòng)電流較大,易對電機(jī)和電網(wǎng)造成沖擊,導(dǎo)致電機(jī)的損壞及電網(wǎng)電壓的降低。3.2 串電阻起動(dòng)當(dāng)電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)將引起配電系統(tǒng)的壓降過大,或條件不允許采用全壓起動(dòng)時(shí),可以采取降壓起動(dòng),串電阻起動(dòng)就是降壓起動(dòng)中的一種。串電阻起動(dòng)時(shí),在電機(jī)的定子電路中接入電阻,使電阻在起動(dòng)過程中起到分壓的作用,從而減
12、小機(jī)端電壓,以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。待電機(jī)起動(dòng)過程結(jié)束后,再將電阻短接,從電路中切除,電動(dòng)機(jī)仍在正常電壓下運(yùn)行。這種起動(dòng)方式由于不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制,設(shè)備簡單,常應(yīng)用于中小型機(jī)床中。但其缺點(diǎn)也十分明顯,由于串入了電阻,電機(jī)起動(dòng)時(shí)電阻上通過的起動(dòng)電流會(huì)產(chǎn)生熱損耗,從而帶來不必要的電能損失,造成能源浪費(fèi),降低了經(jīng)濟(jì)效益。且起動(dòng)時(shí)間較長,在不能滿足需要頻繁起動(dòng)的系統(tǒng)的要求。仿真模型:圖3-3 異步電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)三相電阻值為10歐 2)階躍信號觸發(fā)時(shí)間為0.2s 3)其余參數(shù)與直接起動(dòng)相同仿真結(jié)果:圖3-4 異步電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)仿真波形結(jié)果分析:串電阻起動(dòng)的目的在于降低起
13、動(dòng)電流。由仿真結(jié)果可知,在0.2s以前,由于電阻的分壓作用,施加到電機(jī)上的電壓未達(dá)到全壓,從而達(dá)到減小機(jī)端電壓的目的,因此,其起動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流,約為28a左右;轉(zhuǎn)速呈緩慢上升的狀態(tài)。在0.2s后斷路器合閘,電機(jī)投入全壓運(yùn)行,各參數(shù)呈現(xiàn)出較大的波動(dòng),最終轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1500r/min,由于輕載原因,其他各參數(shù)都接近于零。其缺點(diǎn)在于起動(dòng)時(shí)間較長,且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相比于直接起動(dòng)有所減小,不利于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。4 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性仿真由于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相較于交流電動(dòng)機(jī)更容易控制和調(diào)節(jié),因此交流調(diào)速系統(tǒng)在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)性能都落后于直流調(diào)速。直流調(diào)速以其調(diào)速范圍廣、靜差率小、穩(wěn)定性好及
14、具有良好的動(dòng)態(tài)性能等優(yōu)點(diǎn),占據(jù)了很大的優(yōu)勢。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,直流調(diào)速系統(tǒng)的缺點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)。由于直流調(diào)速系統(tǒng)使用電刷和換向器,在電機(jī)運(yùn)行過程中易產(chǎn)生火花,對電機(jī)壽命造成影響,且其維護(hù)工作量較大,最高轉(zhuǎn)速、單機(jī)容量及使用環(huán)境等都受到一定的限制,因此應(yīng)用范圍較窄。而三相異步電動(dòng)機(jī)由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),制約了其自身的調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,因此調(diào)速較為困難,這常作為它的一個(gè)缺點(diǎn)被提出。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是電力電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,交流調(diào)速系統(tǒng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展,并且正在逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為: 從該轉(zhuǎn)速公式可以看出,改變電動(dòng)機(jī)的定子電源頻率,轉(zhuǎn)差率s及極對數(shù)p,都可以達(dá)到調(diào)
15、速的目的。4.1 變頻調(diào)速變頻調(diào)速是指改變電動(dòng)機(jī)定子電源的頻率,從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。變頻調(diào)速技術(shù)的飛速發(fā)展,為異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速提供了可能,只要實(shí)現(xiàn)頻率的連續(xù)調(diào)節(jié),就可以平滑調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要設(shè)備是變頻器,目前使用最多的是交-直-交變頻器,特點(diǎn)是效率高,調(diào)速過程中沒有附加損耗,應(yīng)用范圍廣,調(diào)速范圍大,精度高;但其技術(shù)復(fù)雜,造價(jià)高且檢修維護(hù)較為困難。在此只研究頻率對轉(zhuǎn)速的影響,因而省略前面變頻器對變頻的實(shí)現(xiàn)部分,采取直接改變?nèi)嚯娫搭l率的方法進(jìn)行研究。仿真模型:圖4-1 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)交流電源頻率由50hz變?yōu)?0hz 2)三相斷路器狀態(tài)切換時(shí)間
16、為0.4s 3)其余參數(shù)與直接起動(dòng)相同仿真結(jié)果:圖4-2 異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速仿真波形結(jié)果分析:變頻調(diào)速通過改變定子電源的頻率,來改變基波旋轉(zhuǎn)頻率,從而改變轉(zhuǎn)差率,以達(dá)到調(diào)速的目的。由仿真結(jié)果可知,在0.4s時(shí)定子電源的頻率由50hz變?yōu)?0hz,使得轉(zhuǎn)差率減小,并最終使轉(zhuǎn)速由1500r/min降為1200r/min,根據(jù)頻率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系n=60f/p可知,結(jié)果正確且達(dá)到了調(diào)速目的。4.2 調(diào)壓調(diào)速 所謂調(diào)壓調(diào)速,就是通過改變定子的外加電壓來改變電磁轉(zhuǎn)矩,可得到較大的調(diào)速范圍,從而在一定的輸出轉(zhuǎn)矩下達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式 其中 、電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)和轉(zhuǎn)差率、電動(dòng)機(jī)定
17、子相電壓和供電角頻率、定子每相電阻和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相電阻、定子每漏感和折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子每相漏感可見,當(dāng)轉(zhuǎn)差率一定時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。通過改變定子電壓,可以得到不同的機(jī)械特性,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速。交流調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)一般采用晶閘管的三相交流調(diào)壓電路,其優(yōu)點(diǎn)在于線路簡單、調(diào)試容易、維修方便、成本低廉,從而得到了廣泛的應(yīng)用。此處只討論電壓變化對轉(zhuǎn)速的影響,因而省略調(diào)壓的實(shí)現(xiàn)部分,采用直接改變?nèi)嚯娫措妷旱姆椒▉砟M調(diào)壓結(jié)果。仿真模型:圖4-3 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)三相電源電壓峰值由311v變?yōu)?00v 2)三相斷路器狀態(tài)切換時(shí)間為3s 3)三相負(fù)載相電壓220v,頻
18、率50hz,有功1e3w,感性和容性無功各為100var 4)其余參數(shù)與直接起動(dòng)相同仿真結(jié)果:4-4 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速仿真波形結(jié)果分析:由于空載時(shí)電壓變化不明顯,因此增大負(fù)載轉(zhuǎn)矩為20。在三相電源峰值為311v時(shí),轉(zhuǎn)速最終穩(wěn)定在1475r/min左右;在0.2s時(shí)將電源峰值切換為100v,轉(zhuǎn)速最終穩(wěn)定在1126r/min左右,達(dá)到調(diào)速目的。4.3 變極調(diào)速通過改變異步電動(dòng)機(jī)繞組的極對數(shù),從而改變同步轉(zhuǎn)速的方式稱為變極調(diào)速。在電網(wǎng)頻率固定以后,三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與它的磁極對數(shù)成反比,因此,只要改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的磁極對數(shù),就能改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速,從而改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。在改變定子極數(shù)時(shí),
19、轉(zhuǎn)子極數(shù)也要隨之改變,為了避免對轉(zhuǎn)子進(jìn)行變極改接的麻煩,變極電動(dòng)機(jī)常用籠形轉(zhuǎn)子,因?yàn)榛\形轉(zhuǎn)子本身沒有固定的極數(shù),它的極數(shù)由定子磁場極數(shù)確定,不用改裝。采用此方法調(diào)速的為變極多速異步電動(dòng)機(jī),結(jié)構(gòu)與普通異步電動(dòng)機(jī)相似。變極調(diào)速通過外部開關(guān)切換,來改變定子繞組的串并聯(lián)關(guān)系,以改變其極對數(shù)。其特點(diǎn)為接線簡單、控制方便、無附加轉(zhuǎn)差損耗,電氣傳動(dòng)效率高且設(shè)備費(fèi)用較低,但其主要缺點(diǎn)在于其為有級調(diào)速,不能連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,無法實(shí)現(xiàn)較高效率的平滑調(diào)速。仿真模型:圖4-5 異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)電機(jī)極對數(shù)由2變?yōu)? 2)其余參數(shù)與直接起動(dòng)相同仿真結(jié)果:圖4-6 極對數(shù)為2時(shí)仿真波形圖4-7 極對數(shù)為
20、3時(shí)的仿真波形結(jié)果分析:在極對數(shù)為2時(shí),轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1500r/min,將極對數(shù)變?yōu)?后,轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在1000r/min,符合轉(zhuǎn)速與極對數(shù)之間的對應(yīng)關(guān)系,達(dá)到了調(diào)速目的。5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性仿真在切斷電源后,利用電氣原理或機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的方法稱為三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)。因此,制動(dòng)的方法大致分為兩類:電氣制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)。電氣制動(dòng)是使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩,使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降。一般包括反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)和回饋制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的制動(dòng)方法,常用的方法有電磁抱閘和電磁離合器制動(dòng)。此處僅討論電氣制動(dòng)中的反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。5.1 反接制動(dòng)反接
21、制動(dòng)是在需要使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí),將定子電源任意兩相反接,依靠其產(chǎn)生的制動(dòng)力矩,迫使電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。反接制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于制動(dòng)力強(qiáng)、制動(dòng)迅速;但其缺點(diǎn)在于制動(dòng)準(zhǔn)確性差,制動(dòng)過程中沖擊強(qiáng)烈,易損壞傳動(dòng)零件,不宜經(jīng)常使用。反接制動(dòng)時(shí)一般使用速度繼電器與之相配合,當(dāng)檢測到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到接近于零時(shí),切斷電源,使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。由于matlab中沒有速度繼電器,因此采用三相斷路器模擬。方法為觀察反接時(shí)的波形,找到轉(zhuǎn)速過零的點(diǎn),在該時(shí)刻設(shè)置三相斷路器斷開,切斷電源,從而使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。仿真模型:5-1 異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)三相斷路器1,2的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間設(shè)為0.4s 2)三相斷路器3的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間
22、為0.4255s 3)其余參數(shù)與直接起動(dòng)相同仿真波形:圖5-2 異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)仿真波形結(jié)果分析:在0.4s以前電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行,在0.4s時(shí)將三相電源的其中兩相反接,轉(zhuǎn)速開始迅速減小,并有變?yōu)榉崔D(zhuǎn)的趨勢。在轉(zhuǎn)速接近于零時(shí),斷路器3斷開交流電源,避免電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)并使其迅速停止。由定子與轉(zhuǎn)子的波形可知,在反接時(shí)定子和轉(zhuǎn)子電流迅速反相增大,會(huì)給電機(jī)造成很大的沖擊。且在反接時(shí)轉(zhuǎn)矩突然增大,易損壞傳動(dòng)零件。但其優(yōu)點(diǎn)也顯而易見:制動(dòng)迅速,只有0.02s左右。5.2 能耗制動(dòng)在異步電動(dòng)機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí),斷開其三相交流電源,同時(shí)將一直流電源接入定子的任意兩相,此時(shí)電動(dòng)機(jī)就進(jìn)入了能耗制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)時(shí)先斷開電源開
23、關(guān),切斷電動(dòng)機(jī)的交流電源,這時(shí)轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運(yùn)轉(zhuǎn);隨后向電動(dòng)機(jī)兩相定子繞組通入直流電,使定子中產(chǎn)生一個(gè)恒定的靜止磁場,這樣作慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流,又因受到靜止磁場的作用,產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,正好與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反,使電動(dòng)機(jī)受制動(dòng)迅速停轉(zhuǎn)。由于這種制動(dòng)方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉(zhuǎn)子慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能來進(jìn)行制動(dòng)的,所以稱為能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)的有點(diǎn)在于制動(dòng)準(zhǔn)確平穩(wěn),且能量消耗較小。其缺點(diǎn)在于需增加直流電源裝置,設(shè)備費(fèi)用較高,制動(dòng)力較弱。所以能耗制動(dòng)一般用于要求制動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合。仿真模型:圖5-3 異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)仿真模型參數(shù)設(shè)置:1)直流電源為100v 2)電
24、阻r為1歐 3)各短路器動(dòng)作時(shí)間均為0.4s 4)其余參數(shù)與直接起動(dòng)相同仿真結(jié)果:圖5-4 異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)仿真波形結(jié)果分析:由于在定子間串入了電阻,電機(jī)由于慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子繼續(xù)切割磁力線產(chǎn)生電流,定子存在回路,感應(yīng)出的電能消耗在串入的電阻值之中,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能消耗在電機(jī)內(nèi)部。由仿真結(jié)果可見,在制動(dòng)瞬間定子電流、轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)矩有小幅度波動(dòng),而轉(zhuǎn)速下降速度相比自由停車過程明顯加快,因此能耗制動(dòng)有效的縮短了制動(dòng)時(shí)間,提高了電機(jī)的制動(dòng)效率。6 總結(jié)異步電動(dòng)機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、效率較高、成本較低等特點(diǎn),在日常生活中得到了廣泛的使用。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能和制動(dòng)性能雖一度落后于直流電機(jī),
25、但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電力電子技術(shù)的出現(xiàn),這些問題已基本得到解決,交流電機(jī)的性能也已普遍優(yōu)于直流電機(jī),且正逐步取代直流電機(jī)。本次設(shè)計(jì)以異步電動(dòng)機(jī)為內(nèi)容,主要研究了其起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)特性,并通過matlab的simulink工具箱對其進(jìn)行了建模和仿真,并根據(jù)仿真結(jié)果,對該系統(tǒng)的各種輸出關(guān)系進(jìn)行了研究。異步電動(dòng)機(jī)的各種起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)方法的特點(diǎn)總結(jié)如下:1)直接起動(dòng)和串電阻起動(dòng) 直接起動(dòng):設(shè)備簡單,起動(dòng)時(shí)間短且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大;但起動(dòng)電流較大,易對電機(jī)造成較大沖擊且使電網(wǎng)電壓下降。一般用于小容量電機(jī)帶輕載的情況。串電阻起動(dòng):起動(dòng)電流較小,可減小對電機(jī)的沖擊和對電網(wǎng)電壓的影響,設(shè)備簡單;但其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小,起動(dòng)時(shí)間較長,且
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