三相異步電動(dòng)機(jī)Matlab仿真設(shè)計(jì)

1、中國石油大學(xué)勝利學(xué)院綜合課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告目：三相異步電機(jī)直接啟動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯W(xué)生：M系 別：機(jī)械與電氣工程系專業(yè)年級：2012級電氣工程專業(yè)專升本2班指導(dǎo)教師：王銘2013年 6月27日一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求普通異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流達(dá)到額定電流的6-7倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能達(dá)到額定轉(zhuǎn)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(chǎn)生了極大的破壞力，縮 短了定子線圈和轉(zhuǎn)子銅條的使用壽命。但在電網(wǎng)條件和工藝條件允許的情況下，異步電動(dòng)機(jī)也 可以直接啟動(dòng)。本次課程設(shè)計(jì)通過MATLAB軟件建模模擬三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的各個(gè)元器 件上的電量變化。參考：電力系統(tǒng)mat lab仿真類書籍

2、電機(jī)類教材二、方案設(shè)計(jì)與論證三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)就是利用開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接到具有額定電 壓的電網(wǎng)上。由電機(jī)學(xué)知三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M與直流電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M =有相似的表達(dá)形式。它們都與電機(jī)結(jié)構(gòu)（表現(xiàn)為轉(zhuǎn)矩常數(shù)）和每級下磁通有關(guān)，只不過在三相異步電 動(dòng)機(jī)中不再是通過電樞的全部電流，而是點(diǎn)數(shù)電流的有功分量。三相異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá) 式為：M YgT如（1-1）式中G町=竺詈沁轉(zhuǎn)矩常數(shù)一一每級下磁通皿 嘰轉(zhuǎn)子功率因數(shù)式（1-1）表明，轉(zhuǎn)子通入電流后，與氣隙磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，因此，反映了電機(jī)中電 流、磁場和作用力之間符合左手定則的物理關(guān)系，故稱為機(jī)械特性的物理表達(dá)式。

3、該表達(dá)式在 分析電磁轉(zhuǎn)矩與磁通、電流之問的關(guān)系時(shí)非常方便。rnCOS 6 =-從三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子等值電路可知，(1-3)將式(1-2). (1-3)代入(1-1)得:(1-4)一：我們做如下分析：1. 當(dāng)s=0時(shí)，n = ni，M=0,說明電 動(dòng)機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速陽。2. 當(dāng)s很小時(shí)，有r；sx；, 沙知尋,說明電磁轉(zhuǎn)矩T近似與S呈 線性關(guān)系，即隨著M的增加，n=ni(l-s)略有下降。因而，類似直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性， 是一條下傾的直線。3. 當(dāng)s很大時(shí)，有刈=嗎洋血贊說明電磁轉(zhuǎn)矩M近似與s成反比，即M增加時(shí)n反而升髙。4. 當(dāng)滬1時(shí)，n=0, M = 嘉廠常數(shù)，此即三相異步電機(jī)的

4、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。從上述可見，三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由兩段組成：當(dāng)S較小(n較高)時(shí)，n與M近似呈線 性關(guān)系；當(dāng)s較大(n較低)時(shí)，n隨M增大而升高。將兩部分機(jī)械特性圓滑連接，既得三相異 步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性，如圖1-1所示。5.;sElii =_Vr22 + (2)2由上述公式可得三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流較大，可達(dá)額定電流的57倍， 同時(shí)會引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，該方法只適合于小容量輕負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。二：異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的電路圖如圖1-2：U1 VI wi1 1 1三、電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算MATLAB簡介八十年代以來，計(jì)算機(jī)仿真成為交流電機(jī)及其調(diào)速系統(tǒng)分析，研究和設(shè)計(jì)的有利工具。應(yīng) 用計(jì)算

5、機(jī)的仿真技術(shù)，我們可以用軟件建立起電機(jī)及其傳動(dòng)、控制的仿真模型，再以這個(gè)模型 在計(jì)算機(jī)人為模擬的環(huán)境或條件下的運(yùn)行研究，替代真實(shí)電機(jī)在實(shí)際場合下的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，既可 得到可靠的數(shù)據(jù)，又節(jié)約了研究的時(shí)間及費(fèi)用。MATLAB語言具有以下特點(diǎn)：1功能強(qiáng)大、2 界面友好、編程效率高3擴(kuò)展性強(qiáng)啟動(dòng)SIMULINK只需在MATLAB的命令窗口鍵人“SIMULNIK”命令,此時(shí)出現(xiàn)一個(gè)SIMULINK 窗口。這個(gè)窗口包含7個(gè)模塊庫，它們分別是信號源模塊庫(sources).輸出模塊庫(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

6、 (Connections)和擴(kuò)展模塊庫(Extrax)。1、仿真電路設(shè)計(jì)和參數(shù)應(yīng)用MatLab/simulink建立三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)仿真模型如圖1所示。主要包括三相 異步電動(dòng)機(jī)模塊(Asynchronous Machine)x電源模塊(Power Source選擇器模塊(Selector) 和測量模塊(Machinemeasurement)等。其中，異步電機(jī)模塊參數(shù)設(shè)置如下：Pn =110 KW, Un =400 V, fn =50 Hz, Un =1 487 r/min,定子電阻 Rs=0. 02155 Q,定子電感 Ls=0. 000 226H, 轉(zhuǎn)子電阻Rr二0.012 31 Q

7、 ,轉(zhuǎn)子電感 Ls二0000 226H,漏抗X1+X 2=0. 254 Q ,勵(lì)磁互感Lm二0.010 38H,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J=2. 3kg 叫 摩擦系數(shù) F=0. 05421N m s,極對數(shù) p二2。2、原理圖（含仿真模塊名稱與型號）圖2三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)模型3、元件清單元 件 序號元f符號元件型號主要參數(shù)數(shù)量備注1U3-PhaseProgranmableVoltageSource400v1!2MAsynchronousMachineSI UnitsHOkw 400v10yn chronous Mactiine SI Units3VVoltageMeasurement1s+VMeasui

8、4Constant5001| 550Constant5MachinesMeasurementDemux1ir_atop-e8Gain10Gain四、仿真過程與仿真結(jié)果根據(jù)原件清單使用matalab6. 5連線仿真結(jié)果如下轉(zhuǎn)子電流宦子電流轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)矩五. 調(diào)試優(yōu)化(1)靜態(tài)調(diào)試圖如下，負(fù)載為零時(shí)。轉(zhuǎn)子電流沱子電流轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)矩(2)動(dòng)態(tài)調(diào)試圖，帶負(fù)載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電流龍子電流轉(zhuǎn)速機(jī)械轉(zhuǎn)矩六、仿真正確性驗(yàn)證(1)轉(zhuǎn)子電流驗(yàn)證 = 帶入上述已知參數(shù)，利用M語言程序畫出如下的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子電流特性圖;可得電流與轉(zhuǎn)速的曲線關(guān)系Y/X（轉(zhuǎn)子電流（A） /轉(zhuǎn)速（r/min）：由上圖曲線變化可得知電流隨轉(zhuǎn)速的增加而下降

9、，異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流達(dá)到額定電流的67倍，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500r/min時(shí)電流大約為300A,經(jīng)過驗(yàn)證所得結(jié)果與理論值相同。（2）機(jī)械轉(zhuǎn)矩驗(yàn)證將電機(jī)參數(shù)和數(shù)據(jù)代入電磁轉(zhuǎn)矩公式，利用M語言程序畫出如下的轉(zhuǎn)速與機(jī)械轉(zhuǎn)矩特性圖; Y/X（轉(zhuǎn)速/機(jī)械轉(zhuǎn)矩）16001400-1200-)ff / /-1000-/-aoo/ /600-/400/200/0(/ 11 1100020003000400050006000由圖可知電機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩能達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的1.25倍以上，與仿真圖相符。七、結(jié)論與心得N過兩個(gè)個(gè)星期的學(xué)習(xí)與仿真，使我在整個(gè)電機(jī)設(shè)計(jì)過程中，學(xué)到了不少東西，更深一步掌 握了 MatLab在電機(jī)電路設(shè)計(jì)的原理，深入了解了我們專業(yè)的基礎(chǔ)課程。本次的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^解決比較簡單的實(shí)際問題，鞏固和加深在電機(jī)學(xué)課程中所學(xué)的理論 知識和實(shí)驗(yàn)技能。訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)知識，在教師指導(dǎo)下完成查找資料，選擇、論證方案，科學(xué)實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果等工作，通過 理論聯(lián)系實(shí)際提高和培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、畢 業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后的工作打下一定的基礎(chǔ)。加強(qiáng)了理論知識與實(shí)踐統(tǒng)一的能力，加強(qiáng)了自己動(dòng)手 操作的能力。與此同時(shí)，也培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)精神，有助于我們更快的適應(yīng)社會，適應(yīng)工作。 我相信通過這次課程設(shè)計(jì)會給我以后的學(xué)習(xí)生活中更大的幫助。最后感在這