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：學院：信息與通信工程學院專業(yè)：自動化題目：交流電動機工作特性仿真轉(zhuǎn)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11/12 學年第 1 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：課程設計題目：交流電動機工作特性仿真分析轉(zhuǎn)速特性起迄日期： 12 月 31 日 01 月 06 日課程設計地點：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設計目的：掌握交流電動機的工作特性，對其中的轉(zhuǎn)速特性進行詳細說明，并用MATLAB進行轉(zhuǎn)速特性的仿真，并

2、得出仿真結(jié)論。2設計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術參數(shù)、條件、設計要求等）：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(zhuǎn)速特性。2. 學習 MATLAB 語言，運行 M 文件的格式進行轉(zhuǎn)速特性的仿真。3. 得出仿真的結(jié)果。3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文 )、圖紙、實物樣品等：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(jié)果。3. 撰寫課程設計說明書。4主要參考文獻：1 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.

3、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：課程設計說明書1 份設計原理分析 1 份仿真結(jié)果 1 份.6工作計劃及進度：2011 年 12 月 31 日 2012 年 01 月 02 日收集整理資料 , 學習 MATLAB確定方案2012 年 01 月 03 日 2012 年 01 月 05 日設計并完成設計說明書.2012 年 01 月 06 日答辯系主任審查意見：簽字：年月日一、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(zhuǎn)子之間的電磁感應，使轉(zhuǎn)子獲得進行正常運行所需的電流和轉(zhuǎn)矩。眾所周知，交流

4、電的一個重要指標是交流電的頻率，一般來講，感應電動機的轉(zhuǎn)速與供給它進行工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，交流感應電動機又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(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。三相感應電動機在空載運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于電機同步轉(zhuǎn)速n1 。隨著負載的增大，必須輸出較大的轉(zhuǎn)矩以維持電機的穩(wěn)定運行，這樣，就會使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n 的降低近似為線性關系nf （ P2）。三相感應電動機的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度(

5、 又稱同步轉(zhuǎn)速 )n 1 為：60fn1r/minf 三相交流電的頻率；P三相電動機的定子極對數(shù)。磁場轉(zhuǎn)速 n 1 和轉(zhuǎn)子速度 n 之差與 n 1 的比值稱為轉(zhuǎn)差率S：異步電動機啟動時n=0，s=1； n=n0 時， s=0；額定工況下一般s=1.56%轉(zhuǎn)子角速度 ?為：電動機轉(zhuǎn)矩 T 為：轉(zhuǎn)子端電磁功率 Pm 為：轉(zhuǎn)子端電磁功率與輸出功率之間的關系為：所以輸出功率P2 為：由以上式子可以得輸出功率P2 與轉(zhuǎn)速 n 的關系 nf （ P2）。選定參數(shù)為額定電壓 U1=380V，定子連接，定子電阻 R1=1.375，漏抗 X1=2.43，轉(zhuǎn)子電阻 R2=1.047，漏抗 X2=4.4，設額定負載

6、時，有轉(zhuǎn)差率 s=0.028 。計算得額定轉(zhuǎn)速 nN =1458r/min;輸出功率P2 =10027W二、程序n 與 P2 的關系：clearU1=220*sqrt(3);% 輸入電機參數(shù)Nphase=3;P=2;%極對數(shù)為 2fN=50;%交流電頻率R1=1.375;%定子端電阻X1=2.43;%定子漏抗R2=1.047;%轉(zhuǎn)子電阻X2=4.4;%轉(zhuǎn)子漏抗Xm=8.34;%勵磁漏抗omegas=2*pi*fN;% 計算電機同步速度n1=60*fN/P;forN=1:10000%轉(zhuǎn)差率計算s=N/10000;T=(Nphase*P*U12*R2/s)/(omegas*(R1+R2/s)2+(

7、X1+X2)2);%轉(zhuǎn)矩計算n=(1-s)*n1;% 轉(zhuǎn)速計算Pm=(T*2*pi*n)/60;% 轉(zhuǎn)子端功率計算P2=(1-s)*Pm;%輸出功率計算plot(P2,n)% 繪圖holdonendtitle('交流電機轉(zhuǎn)速特性 ')xlabel('P2/W')ylabel('n（r/min ） ')三、仿真結(jié)果仿真所得圖：n 與 P2 的關系圖n 和 T 的關系：將 n 與 P2 的關系程序中plot(P2,n)% 繪圖holdonendtitle('交流電機轉(zhuǎn)速特性 ')xlabel('P2/W')ylabel

8、('n（r/min ） ')改成plot(T,n)% 繪圖holdonendtitle('交流電機轉(zhuǎn)速特性 ')xlabel('T/N.m')ylabel('n（r/min ） ')仿真所得圖：n 與 T 的關系圖T 和 P2關系將 n 與 P2 的關系程序中plot(P2,n)% 繪圖holdonendtitle('交流電機轉(zhuǎn)速特性 ')xlabel('P2/W')ylabel('n（r/min ） ')改成plot(T,P2)% 繪圖holdonendtitle('交流電

9、機轉(zhuǎn)速特性 ')xlabel('T/N.m')ylabel('P2/W')所得仿真圖：P2和 T 的關系圖分析：1. 由 n 與 P2 的關系圖可知，當轉(zhuǎn)速n 為 1458r/min 時，輸出功率 P2 為 10020W，這與計算值10027W很接近，證明所得特性圖是正確的。2. 由 n 與 P2 的關系圖可知， n 從 1500r/min 降低到 1337/min 區(qū)間中，輸出功率P2 近似線性增大，這與課本結(jié)論“輸出功率P2 的增大與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n 的降低近似呈線性關系”相符合。3.四、所遇問題及解決方案1. 剛拿到課程設計題目時， 打算用 SIMULI

10、NK連圖做仿真，連好圖后發(fā)現(xiàn)仿真中沒有輸出功率這一結(jié)果，遂決定用M文件做程序仿真。2. 編寫程序時不能確定轉(zhuǎn)速特性是轉(zhuǎn)速和哪個變量之間的關系，聯(lián)想到直流電機的轉(zhuǎn)速特性是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關系，套用過來便得到轉(zhuǎn)速n 和轉(zhuǎn)矩 T 的關系圖，后來發(fā)現(xiàn)課本上轉(zhuǎn)速特性是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩T 和輸出功率 P2 之間的關系，從轉(zhuǎn)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轉(zhuǎn)速特性，對此我結(jié)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。我平時沒有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)查資料才知道如何使用MATLAB研究我們的課程設計。在網(wǎng)上搜索資料時，查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