当前位置:文档之家› 三相感应电动机(异步电机)特性研究报告(含MATLAB仿真)

三相感应电动机(异步电机)特性研究报告(含MATLAB仿真)

三相感应电动机(异步电机)特性研究报告(含MATLAB仿真)
三相感应电动机(异步电机)特性研究报告(含MATLAB仿真)

电气工程学院

感应电动机特性研究报告

学号: 10291150

姓名:

指导教师:吴波

研究时间: 2012.12.8—2012.12.18

摘要

异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点,在日

常生活中得到广泛的使用。目前,电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂,而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件,可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上,应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型;在加入相同的三相电压和转矩的条件下,使用实际电机参数,与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。

全文分为五个部分,第一章对异步电机的应用发展做出了相关的描述,第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍,从第三章到第四章则是对异步电动机的工作特性、机械特性、调速进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。第五部分利用Visual Basic6.0软件设计一个计算实用异步电机参数小程序。

经分析后,表明模型的搭建是合理的。因此,本设计将结合MATLAB的特点,对三相异步电机进行建模和仿真。

关键词:异步电机数学模型MATLAB仿真VB设计

Abstract

Asynchronous motor with its simple structure, reliable operation, high efficiency, low cost, in everyday life are widely used. At present, the motor control system in pursuit of higher control precision on the basis of becomes more and more complex, and its simulation is an important tool in the study of. The MATLAB is an advanced mathematical analysis and calculation software, available action system modeling and simulation. On the analysis of the physics model and mathematics model of three-phase asynchronous motor based on MATLAB software application, resume the corresponding simulation model; in addition the same three-phase voltage and torque conditions, using the actual motor parameters, and MALAB given motor model were compared with simulation.

The whole thesis is divided into five parts, the first chapter of the asynchronous motor application development of the corresponding description, the second chapter of the MATLAB simulation software to be introduced, from the third chapter to the fourth chapter is on the mechanical characteristics of asynchronous motors, speed control by theory analysis and simulation and the simulation results analysis of. The fifth part of a utility use of the Visual Basic6.0 software design asynchronous motor parameters calculated applet

After analysis, show that the model built is reasonable. Therefore, the design will be based on the characteristics of MATLAB, the three-phase asynchronous motor modeling and simulation, the model is validated.

Key words: asynchronous motor. mathematical model. simulation of MATLAB VB d esign

目录

第一章异步电动机的概述 (4)

1.1 异步电动机的用途及分类

1.2异步电动机的主要性能指标

1.3异步电动机的基本工作原理

1.4 三相异步电动机的运行特性

第二章软件介绍及模型实现 (7)

2.1 MATLAB简介

2.2 MATLAB中的SIMULINK仿真模块的使用

2.3 模型实现

第三章三相异步电机机械特性的仿真 (10)

3.1机械特性的表达式

3.2 固有机械特性与人为机械特性

3.3 基于MATLAB的异步电机机械特性仿真

第四章异步电机调速特性仿真 (16)

4.1 变频调速

4.1.1变频调速原理及其机械特性

4.1.2 基频以下变频调速

4.1.3基频以上变频调速

4.2 调压调速

结论 (25)

第一章异步电动机的概述

1.1异步电动机的用途及分类

根据电机的可逆原理,异步电机既可以作为电动机,也可以用作发电机。但其作发电机运行时性能较差,故很少采用。而用作电动机时具有较好的工作特性,故其主要用作电动机。异步电机结构简单,价格低廉,运行可靠,坚固耐用,易于控制,因而是电动机中应用的最为广泛的一种。异步电动机是一种交流电机,主要用作电动机,拖动各种生产机械,广泛应用于交通运输、农业生产及国防、文教、医疗和日常生活中。

异步电动机具有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机还便于派生成各种防护形式,以适应不同环境条件的需求。随着电力电子器件以及交流变频调速技术的发展,由异步电动机和变频调速器组成的交流调速系统的调速性能以及经济性以可与直流调速系统相媲美,而且维护简便,因而应用愈来愈广泛。

由于异步电动机在运行过程中必须从电网中吸收感性无功功率,因此其功率因素较差,总是小于1,此外,异步电动机空载电流大,启动和调速性能都不够理想,是异步电机的主要缺点。

异步电动机的种类很多,从不同的角度考虑,有不同的分类方法

按照相数来分,有单相异步电动机,三相异步电动机。大功率机械拖动时,一般都用三相异步电动机,日常生活中和工业控制装置则多用单相异步电动机。

按转子结构分,有鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机,其中,鼠笼式异步电动机又包括单鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机和深槽式异步电动机。

按机壳的保护方式分,有防护式异步电动机、封闭式异步电动机,以及防爆式异步电动机。

1.2异步电动机的主要性能指标

异步电动机的主要性能指标有:

(1)效率:电动机输出机械功率与输入电功率之比,通常用百分数表示。

(2)功率因数:电动机输入有效功率与实际功率之比。

(3)启动电流:电动机在额定电压、额定频率和转子启动时从供电回路输入的最大稳态方均根电流

(4)启动转矩:电动机在额定电压、额定频率和转子启动时所产生的转矩的最小测得值。

(5)最小转矩:电动机在额定电压、额定频率下,在零转速与对应于最大转矩的转速之间所产生的稳态异步转矩的最小值。

(6)最大转矩:电动机在额定电压、额定频率下所能产生的最大稳态异步转矩。

(7)噪声:电动机在空载运行时的噪声功率级,以及在额定负载运行时超过空载运行的噪声功率级增量。

(8)振动:电动机在空载稳态运行时振动速率有效值。

1.3 异步动电机的基本工作原理

电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。如下图是三相交流异步电动机转

子转动的原理图(图中只示出两根导线),当磁极

沿顺时针方向旋转,磁极的磁力线切割转子导条,

导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则

来确定。因为运动是相对的,假如磁极不动,转子

导条沿逆时针方向旋转,则导条中同样也能感应出

电动势来。在电动势的作用下,闭合的导条中就产

生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力F,电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,转子就转动起来。异步电机的工作原理用箭头简单的表示如下:

定子绕组通入三相交流电流→产生旋转磁场→切割转子绕组→转子绕组产生感应电势→转子中产生感应电流→转子电流与磁场作用→产生电磁转矩→运行。

1.4三相异步电动机的运行特性

异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下,电动机的主要物理量转差率,转矩电流,效率,功率因数等随输出功率变化的关系曲线。

(1)转差率特性

通常把同步转速和电动机转子转速n二者之差与同步转速的比值叫做转差率,用s表示。关于转差率的定义如下:当电机的定子绕组接电源时,站在定子边看,如果气隙旋转磁通密度与转子的转向一致,则转差率s为:;如果两者转向相反,则:。式中的、n都理解为转速的绝对值,s是一个没有单位的数,它的大小能反映电动机转子的转速。随着负载功率的增加,转子电流增大,故转差率随输出功率增大而增大。

(2)转矩特性

异步电动机的输出转矩:转速的变换范围很小,从空载到满载,转速略有下降,转矩曲线为一个上翘的曲线。

(3)电流特性

空载时电流很小,随着负载电流增大,电机的输入电流增大。

(4)效率特性

其中铜耗随着负载的变化而变化;铁耗和机械损耗金丝不变;效率曲线有最大值,可变损耗等于不变损耗,点击达到最大效率。异步电动机额定效率在74-94%之间;最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。

(5)功率因数特性

空载时,定子电流基本上用来产生主磁通,有功功率很小,功率因数也很低;随着负载电流增大,输入电流中的有功分量也增大,功率因数逐渐升高;在额定功率附近,功率因数达到最大值。如果负载继续增大,则导致转子漏电抗增大(漏电抗与频率正比),从而引起功率因数下降。

第二章软件介绍及模型实现

2.1 MATLAB简介

八十年代以来,计算机仿真成为交流电机及其调速系统分析,研究和设计的有利工具。应用计算机的仿真技术,我们可以用软件建立起电机及其传动、控制的仿真模型,再以这个模型在计算机内人为模拟的环境或条件下的运行研究,替代真实电机在实际场合下的运行实验,既可得到可靠的数据,又节约了研究的时间及费用。MATLAB是美国Mathworks公司自1984年推出的一种使用简便的工程计算语言,它以矩阵运算为基础,把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互的工作环境中,在这里可以实现工程计算、算法研究、建模与仿真、数据分析及可视化、科学和工程绘图、应用程序开发(包括图形用户界面设定)等等功能,而且,MATLAB 提供的工具箱为各行各业的用户提供了丰富而实用的资源。

MATLAB 语言具有以下特点:

(1)功能强大

MATLAB不但在数值计算和符号计算方面具有强大的功能,而且在计算结果的分析和数据可视化方面也有着其他类似软件难以匹敌的优势。此外,MATLAB 的Notebook为用户提供了把数学和文字进行统一处理的功能,MATLAB的SIMULINK功能则将而其应用扩展到各行各业的仿真领域。不仅如此,公司更推出了针对各专业应用的MATLAB工具箱。

(2)界面友好、编程效率高

MATLAB是一种以矩阵计算为基础的程序设计语一言,其指令表达方式与标准教科书的数学表达式非常接近。用户不需要有较高的计算机编程基础,只要按照计算要求输入表达式,MATLAB将为用户计算出结果。此外,使用语言设计的程序,其编译和执行速度远远超过了传统的C语言设计的程序,可以说,MATLAB在工程计算方面的编译效率远远高于其它编程语言。

(3)扩展性强

MATLAB的重要特点之一就是其可扩展性,这个特点使得用户能够自由地开发自己的应用程序,这些年来,许多使用MATLAB的数学家、工程师和科学家已经开发出相当多的不同应用领域的应用程序。MATLAB的这些特点使它获得了对应用学科,特别是对边缘学科和交叉学科的极强的适应能力,并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真以及教学等不可缺少的基础软件。

MATLAB提供的SIMULINK是一个用来对动态系统建模,仿真和分析的软件

包。它支持线性和非线性系统、连续时间系统、离散时间系统、连续和离散混合系统,而且系统可以是多进程的,它具有相对独立的功能和使用方法。SIMULINK 的出现使得仿真工作以结构图的形式加以进行。它提供各种功能模块,包括了连续系统(Continues)、离散系统(Discrete)、非线性系统(Nonlinear)几类基本系统构成模块,还包括连接、运算类模块:函数与表(Functions&Tables)、数学运算模块(Math)、信号与系统(Signals&System)。而输入源模块(sources)和接收模块(Sinks)则为模型仿真提供了信号源和结果输出设备。便于用户对模型进行仿真和分析。用户只要从模块库中拖放合适的模块组合在一起(也可以是自己的系统),就可以直接对它进行仿真。可以选择合适的输入源模块作信号输入,用适当的接收模块观察系统响应、分析系统特性。各种数值算法,仿真步长等重要参数可通过方便易用的对话框确定,十分简捷,同时可以借助模拟示波器将仿真动态结果加以显示,省去了以往仿真研究中的大量手工编程过程,避免了编程错误造成的数值不稳定,计算结果错误等不该发生的意外事件出现,大大提高了算法研究与实际应用的效率和可靠性。

2.2 MATLAB中的SIMULINK仿真模块的使用

启动SIMULINK只需在MATLAB的命令窗口键人“SIMULNIK”命令,此时出现一个SIMULINK窗口。这个窗口包含7个模块库,它们分别是信号源模块库(sources)、输出模块库(Sinks)、离散模块库(Diserete)、线性模块库(Linear)、非线性模块库(Nonlinear)、连接与接口模块库(Connections)和扩展模块库(Extrax)。

建立一个控制系统结构框图,则应选择文件(File)中的新文件(New)菜单项,这样SIMULINK就会自动打开一个空白的模块编辑窗口,允许用户输人自己的模块框图。只要从各模块库中取出模块,定义好模块参数。将各模块连接起来,然后设置系统参数,如仿真时间、仿真步长和计算方法等。模块的取出可以采用在模块库中选中模块后拖动到编辑窗口的复制方法。连接两个模块是相当容易,简单地用鼠标左键先点一下起点模块的输出端(三角符号),然后拖动鼠标器。这时就会出现一条带箭头的直线,将它的箭头拉到终点模块的输入端再释放鼠标左键,则SIMULNIK会自动产生一条带箭头的连线,将两个模块连接起来。如果连线出现错误,可以使用鼠标左键选中该线,然后再使用Edit中cut命令将该线删除掉。定义模块参数采取用鼠标左键双击模块图标的办法,即可得到模块参数设置对话框。

选择Start命令可以启动仿真程序,在仿真结束时,计算机会用声音给予提示,可以通过虚拟示波器Scope观察系统仿真结果输出。把Scope连接到任何你想观测的点,调整好Scope的扫描量程与显示幅值量程,同时调整Scope的窗口大小及位置,观察系统的仿真过程。

众所周知,现代运动控制系统中的交流异步电动机本身就是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。这里从静止两相坐标系下的鼠笼异步电动机模型出发,推导出基于定子磁链磁场定向的电动机模型,并采用MATLAB/ SIMULNIK实现之。

2.3模型实现

模型建立以后,所要做的就是从Simulink丰富的模型库中调用合适的模块来表示该模型。随着系统规模的扩大和复杂性的增加,模型也在不断增大,这就使得模型窗中由于过多的模块而凌乱不堪。为了避免这种情况,采用自上而下或自下而上的分级方法建立模型,即把功能相同或者相近的模块分组封装成子系统Subsystem,建立递阶结构框图。

第三章 三相异步电机机械特性的仿

3.1机械特性的表达式

3.1.1物理表达式

由《电机学》知三相异

步电动机的电磁转矩M 与直流电动机的电磁转矩有相似的表达形式。它们都与电机结构(表现为转矩常数)和每级下磁通有关,只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部电流,而是点数电流的有功分量。三相异步电机电磁转矩的表达式为:

(3-1)

式中——转矩常数 ——每级下磁通

——转子功率因数

式(3-1)表明,转子通入电流后,与气隙磁场相互作用产生电磁力,因此,反映了电机中电流、磁场和作用力之间符合左手定则的物理关系,故称为机械特性的物理表达式。该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间的关系时非常方便。

从三相异步电动机的转子等值电路可知,

(3-2) (3-3)

将式(3-2)、(3-3)代入(3-1)得:

(3-4) 对于(3-4),我们做如下分析:

1. 当s=0时,,M=0,说明电动机的理想空载转速为同步转速。

2. 当s 很小时,有,,说明电磁转矩T 近似与s 呈线性关系,即随着M 的增加,略有下降。因而,类似直流电动机的机械特性,是一条下倾的直线。

3. 当s 很大时,有,,说明电磁转矩M 近似与s 成反比,即M 增加时

M

n 三相异步电动机机械特性

n反而升高。

4.当s=1时,n=0,=常数,此即三相异步电机的启动转矩。

从上述可见,三相异步电动机的机械特性由两段组成:当s较小(n较高)时,n与M近似呈线性关系;当s较大(n较低)时,n随M增大而升高。

将两部分机械特性圆滑连接,既得三相异步电动机机械特性,如图所示。

3.1.2 参数表达式

由《电机学》知,三相异步电动机的电磁功率为

(3-5)所以,电磁转矩为

(3-6)由三相异步电动机近似等值电路知

(3-7)而

(3-8)将式(3-7)、(3-8)代入式(3-6)得

(3-9)式(3-9)即为三相异步电动机机械特性的参数表达式。

3.2固有机械特性与人为机械特性

三相异步电动机的固有机械特性是指在额定电压、额定频率下,按规定的接线方式接线,定、转子无外接电阻(电感或电容)时,电动机转速与电磁转矩的

关系,如图

所示,其中

曲线1为

电动机正

向旋转时

固有机械

特性;曲线

2为反向旋

转时固有

特性。

三相异步电动机固有机械特性

人为机械特性是人为的改变异步电动机的一个参数或电源参数,保持其他参数不变而得到的机械特性。由式3-9可见,可供改变的量有:电源电压、电源频率、极对数p、定子电路电阻或电抗和转子电路电流或电抗。

(1)降低定子电压时的人为机械特性

当电源电压降低时,由于,与电压无关,不变。得,与成正比例,当下降时,与成正比例降低,而与无关,不变。同理,启动转矩亦与成比例降低。因此,电源电压降低时的人为机械特性是一组过同步转速、临界转差率不变、最大转矩和启动转矩均与成比例下降的曲线簇。时的机械特性曲线如图所示:

降压时的异步电机人为特性

(2)转子电路串对称电阻时的人为特性

这种情况只对绕线式异步电动机才有意义。由于,与转子电阻无关,当转子串电阻时不变。则最大转矩亦不变;而临界转差率与转子电阻成比例变化。因此,转子电路串对称电阻的人为特性是一组过同步转速点、最大转矩不变、临界转差率随转子电阻增加而成比例增大的线簇,如下图所示:

转子电路串对称电阻时的人为特性

从图所示曲线可见,当转子电阻刚开始增加时,启动转矩随转子电阻增加而增加;当时,,即有最大启动转矩。这是令计算,得:

当转子电路所串电阻大于()时,启动转矩反而减小了。由此可见,对于绕线式异步电动机,在一定范围内增加转子电阻,可以增加启动转矩,改善启动性能。

3.3基于MATLAB的异步电机机械特性仿真

3.3.1模型设计

本仿真采用仿真模型如下题目所示:

3.3.2 参数和程序

电压分别为时机械特性对比。

源程序如下:

clc

clear

syms U1 POLES FN R1 R21 X1 X21 RM XM NS S...

TE N2 ;

FN=50;R1=0.715;R21=0.416;X1=1.74;

X21=3.03;RM=6.2;XM=75;POLES=2;

ZM=RM+j*XM;Z1=R1+j*X1;

NS=60*FN/POLES;

for m=1:6

if m==1

U1=380;

elseif m==2

U1=300;

elseif m==3

U1=250;

elseif m==4

U1=180;

elseif m==5

U1=140;

elseif m==6

U1=100;

end

for i=1:2000;

S=i/2000;

N2=NS*(1-S);

TE=3*POLES/(2*pi*FN)*(U1^2*R21/S)/((R1+R21/S)^2+(X1+X21)^2); plot(TE,N2);

hold on;

end

end

3.3.3仿真结果

电压分别为时机械特性对比

第四章异步电机调速特性仿真

长期以来,一直认为三相异步电动机调速比较困难,常作为它点的一个缺点提出。然而,由于近些年电力电子器件和计算机技术的发展,交流电动机调速已取得很大进展。异步电动机调速不再成为难题,有的方法已取得令人满意的成果。

由异步电动机转速表达式

可以看出,有三种方法可以调节异步电动机转速。

(1)改变定子极对数——变极调速;

(2)改变定子电源频率——变频调速;

(3)改变电动机转差率——改变定子电压频率、转子回路串电阻调速、电磁离合器调速和串极调速等。

4.1变频调速

4.1.1变频调速原理及其机械特性

改变异步电动机定子绕组供电电源的频率,可以改变同步转速n,从而改变转速。如果频率连续可调,则可平滑的调节转速,此为变频调速原理。

三相异步电动机运行时,忽略定子阻抗压降时,定子每相电压为

式中为气隙磁通在定子每相中的感应电动势;为定子电源频率;1N为定子每相绕组匝数;为基波绕组系数,为每极气隙磁通量。

如果改变频率,且保持定子电源电压不变,则气隙每极磁通将增大,会引起电动机铁芯磁路饱和,从而导致过大的励磁电流,严重时会因绕组过热而损坏电机,这是不允许的。因此,降低电源频率时,必须同时降低电源电压,已达到控制磁通的目的。

4.1.2.基频以下变频调速

为了防止磁路的饱和,当降低定子电源频率时,保持为常数,使气每极磁通为常数,应使电压和频率按比例的配合调节。这时,电动机的电磁转矩为:

上式对s求导,即,有最大转矩和临界转差率为:

由上式可知:当常数时,在较高时,即接近额定频率时,随着的降低,减少的不多;当较低时,较小;相对变大,则随着的降低,就减小了。显然,当降低时,最大转矩不等于常数。保持常数,降低频率调速时的机械特征如图所示。这相当于他励直流电机的降压调速。

变频调速的机械特性

基频以下调速(常数)(b)基频以上调速(=常数)

仿真参数要求和程序

(1)改变电源频率,将其变为50Hz,由于这是基频以下调速,所以为了防止磁路的饱和,当降低定子电源频率时,保持常数,重新运行仿真模型,得到仿真结果如图所示。

基频以下调速仿真结果

源程序如下:

syms U1n Nph Poles Fe0 Fe1 Fe2 Fe3 Fe4 Nn R1 R2p X10 X20p Rm Xm0 X1 X2p...

Ns0 Xm Zeq1 Z1 E1n Sn E1 Ns m S Nr1 Tem1 i F1;

U1n=380;Nph=3;Poles=2;Fe0=50;

Nn=1480;R1=0.715;R2p=0.416;X10=1.74;

X20p=4.4;Rm=6.2;Xm0=75;

Ns0=60*Fe0/Poles;

Sn=(Ns0-Nn)/Ns0;

Z1=R1+X10;

Zeq1=(Rm+j*Xm0)*(R2p/Sn+X20p)/((Rm+j*Xm0)+(R2p/Sn+j*X20p));

E1n=abs(Zeq1/(Zeq1+Z1)*U1n);

Fe1=50;Fe2=35;Fe3=25;Fe4=10;

for m=1:4

if m==1

F1=Fe1;

elseif m==2

F1=Fe2;

elseif m==3

F1=Fe3;

elseif m==4

F1=Fe4;

end

Ns=60*F1/Poles;

X1=X10*(F1/Fe0);

X2p=X20p*(F1/Fe0);

Xm=Xm0*(F1/Fe0);

U1=U1n/50*F1;

for i=1:2000

S=i/2000;

Nr1=Ns*(1-S);

Tem1=Nph*Poles/(2*pi)*(U1/F1)^2*(F1*R2p/S/((R2p/S)^2+(X1+X2p)^2)) ;

plot(Tem1,Nr1);

hold on;

end

end

(2)保持常数,采用恒E1/f1控制,f1=(50,35,25,10Hz),重新运行仿真模型,得到仿真结果如图所示。

基频以下调速仿真结果

由图可知,当频率变为50Hz后,根据公式可知,转速最终稳定在1500r/min,同时由图可知频率改变后,相应的反应时间也变短了,也就是说反应更快了。

源程序如下:

U1n=380;Nph=3;poles=2;fe0=50;nn=1480;

r1=0.715;r2p=0.416;X10=1.74;X20p=4.4;rm=6.2;Xm0=75;

ns0=60*fe0/poles;

sn=(ns0-nn)/ns0;

Zeq1=(rm+1i*Xm0)*(r2p/sn+1i*X20p)/((rm+1i+Xm0)+(r2p/sn+1i*X20p));

E1n=abs(U1n*Zeq1/(r1+1i*X10+Zeq1));

fe1=50;fe2=35;fe3=25;fe4=10;

for m=1:1:4

if m==1

f1=fe1;

elseif m==2

f1=fe2;

elseif m==3

f1=fe3;

else

f1=fe4;

end

ns=60*f1/poles;

x1=X10*(f1/fe0);

x2p=X20p*(f1/fe0);

xm=Xm0*(f1/fe0);

E1=E1n*(f1/fe0);

for i=1:1:2000

s=i/2000;

nr1=ns*(1-s);

Tem1=Nph*poles/(2*pi)*(E1/f1)^2*(f1*r2p/s/((r2p/s)^2+x2p^2));

nr(i)=nr1;

Tem(i)=Tem1;

end

plot(Tem,nr);

hold on;

end

xlabel('Torque[N*m]');ylabel('Speed[rpm]');

disp('End');

4.1.3.基频以上变频调速

在基频以上变频调速时,也按比例身高电源电压时不允许的,只能保持电压为不变,频率越高,磁通越低,是一种降低磁通升速的方法,这相当于它励电动机弱磁调速。

保持=常数,升高频率时,电动机的电磁转矩为:

上式求=0,得最大转矩为:

异步电动机机械特性的MATLAB仿真

辽宁工业大学 实验室开放课题设计(论文) 题目:异步电动机机械特性的MATLAB仿真》 院(系):电气工程学院 专业班级:自动化 131 学号: 0 ` 学生姓名:徐峰 指导教师:赵丽丽

起止时间:

摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点,在日常生活中得到广泛的使用。目前,电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂,而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件,可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上,应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型;在加入相同的三相电压和转矩的条件下,使用实际电机参数,与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。 第一章对异步电机的实验要求做出了相关的描述,第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍,第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。 经分析后,表明模型的搭建是合理的。因此,本设计将结合MATLAB的特点,对三相异步电机进行建模和仿真,并通过实际的电动机参数,对建立的模型进行了验证。 关键词:异步电机、数学模型、MATLAB仿真、三相异步电动机

目录 第1章实验任务及要求 (1) 第2章 MATLAB及SIMULINK的介绍 (2) MATLAB介绍 (2) S IMULINK模块的介绍 (3) 第3章仿真实验 (4) 三相异步电动机的机械特性 (4) 三相异步电动机起动的仿真 (6) 三相异步电动机制动仿真 (8) 三相异步电动机正反转仿真 (10) 第4章总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

三相异步电动机Matlab仿真

中国石油大学胜利学院综合课程设计总结报告 题目:三相异步电机直接启动特性实验模型 学生姓名:潘伟鹏 系别:机械与电气工程系 专业年级: 2012级电气工程专业专升本2班 指导教师:王铭

2013年 6 月 27日

一、设计任务与要求 普通异步电动机直接起动电流达到额定电流的6--7倍,起动转矩能达到额定转矩的1.25倍以上。过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力,产生了极大的破坏力,缩短了定子线圈和转子铜条的使用寿命。但在电网条件和工艺条件允许的情况下,异步电动机也可以直接启动。本次课程设计通过MATLAB软件建模模拟三相异步电动机直接启动时的各个元器件上的电量变化。 参考: 电力系统matlab仿真类书籍 电机类教材 二、方案设计与论证 三相异步电动机直接起动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。 由《电机学》知三相异步电动机的电磁转矩M与直流电动机的电磁转矩有相似的表达形式。它们都与电机结构(表现为转矩常数)和每级下磁通有关,只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部电流,而是点数电流的有功分量。三相异步电机电磁转矩的表达式为: (1-1)式中——转矩常数 ——每级下磁通 ——转子功率因数 式(1-1)表明,转子通入电流后,与气隙磁场相互作用产生电磁力,因此,反映了电机中电流、磁场和作用力之间符合左手定则的物理关系,故称为机械特性的物理表达式。该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间的关系时非常方便。 从三相异步电动机的转子等值电路可知, (1-2) (1-3)将式(1-2)、(1-3)代入(1-1)得:

三相异步电机的建模与仿真

电气与电子信息工程学院 《计算机仿真及应用B》题目 学号: 姓名: 班级: 任课老师:

三相异步电动机的建模与仿真 一.实验题目三相异步电动机的建模与仿真 二.实验原理 三相异步电动机也被称作感应电机,当其定子侧通入电流后,部分磁通将穿过短路环,并在短路环内产生感应电流。短路环内的电流阻碍磁通的变化,致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有相位差,从而形成旋转磁场。转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感应电动势和感应电流,即旋转磁场与转子存在相对转速,并与磁场相互作用产生电磁转矩,使转子转起来,从而实现能量转换。 三相异步电动机具有结构简单,成本较低,制造,使用和维护方便,运行可靠以及质量 较小等优点,从而被广泛应用于家用电器,电动缝纫机,食品加工机以及各种电动工具,小型电机设备中,因此,研究三相异步电动机的建模与仿真。 三.实验步骤 1. 选择模块 首先建立一个新的simulink 模型窗口,然后根据系统的描述选择合适的模块添加至模型窗口中。建立模型所需模块如下: 1) 选择simPowerSystems 模块库的Machines 子模块库下的Asynchronous Machine SI Units 模块作为交流异步电机。 2) 选择simPowerSystems 模块库的Electrical Sources 子模块库下的Three-Phase Programmable Voltage Source 模块作为三相交流电源。 3) 选择simPowerSystems 模块库的Three-Phase Library 子模块库下的Three-Phase Series RLC Load 模块作为串联RLC 负载。 4) 选择simPowerSystems 模块库的Elements 子模块库下的Three-Phase Breaker 模块作为 三相断路器,Ground 模块作为接地。 5) 选择SimPowerSystems 模块库的Measurements 子模块库下的Voltage Measurement 模块 作为电压测量。 6) 选择Sources 模块库下的Constant 模块作为负载输入。 7) 选择Signals Rounting 模块库下的Bus Selector 模块作为直流电动机输出信号选择器。 8) 选择Sinks 模块库下的Scope 模块。 9) 选择SimPowerSystems 模块库的Measurements 子模块库下的Three-phase V-I Measurements 用于创建子系统。 2. 搭建模块将所需模块放置合适位置,再将模块从输入端至输出端进行相连,搭建完的串电阻起 动simulink 模型如图 1 所示

哈工大 电机学 MATLAB 仿真 实验报告

基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真 实验报告 班级: 学号: 姓名: 完成时间:

一、实验内容 1.1单相变压器不同负载性质的相量图 通过MATLAB 画出单相变压器带感性,阻性,容性三种不同性质负载的变压器向量图 1.2感应电机的S T -曲线 通过MATLAB 画出三相感应电动机的转矩转差率曲线 二、实验要求 2.1单相变压器不同负载性质的相量图 根据给定的仿真实例画出负载相位角30,0,302-=j 三种情况下得向量图,观察电压大小与相位的关系,了解总结负载性质不同对向量图的影响 2.2感应电机的S T -曲线 根据给定的实例,画出3.1~3.1-=s 的S T -曲线,了解感应电机临界转差率的大小和稳定工作区间的大小,给出定性分析 三、实验方法 3.1单相变压器不同负载性质的相量图 1.单相变压器不同负载性质的相量图 (1)先画出负载电压'2U 的相量; (2)根据负载的性质和阻抗角画出二次电流(规算值)的相量 (3)在2U 上加上一个与电流方向相同的压降,其大小为二次电流规算值'2I 与二次漏电阻规算值'2R 之积;再加上一个超前电流方向?90的压降,其大小为二次电流'2I 规算值与二次漏电抗规算值'2χ之积; (4)根据上一步结果连线,得出'2E ; (5)超前'2E 方向?90画出m Φ; (6)根据励磁电阻与电抗的大小得出励磁阻抗角,并超前m Φ一个励磁阻抗角的大小得出m I 的方向; (7)根据平行四边形法则,做出'2I -与m I 的和,即为1I ; (8)根据'21E E =得出1E ,并得出1E -。

(9)在1E -上加上一个与电流方向相同的压降,其大小为一次电流1I 与一次漏电阻1R 之积;再加上一个超前电流方向?90的压降,其大小为一次电流1I 与一次漏电抗1χ之积; (10) 根据上一步结果连线,得出1U ; 3.2感应电机的S T -曲线 实验采用matlab 对转矩转差率曲线进行仿真。 由转矩转差率关系公式知, 2212 2122 1)()(x c x s r c r s r U m T s s +++?Ω= 只有s 为自变量,其他参数均为已知。 编程时,先取s 在0.01-1.3正区间的S T -,进行绘图;再取相应负区间对S T -绘图;最后加入(0,0) 四、实验源程序(1分) 4.1单相变压器不同负载性质的相量图 见附录 4.2感应电机的T-S 曲线 %T-S 曲线绘制 %定义常量 R2 = 0.04; R1 = 0.06; M1 = 3; U1 = 380; W = 2*pi*1485/60; X1 = 0.27; X2 = 0.56; C = 1+X1/16.4; %画出s=0.01~1.3的T-S 曲线 s = 0.01:0.01:1.3; T=ones(1,length(s));

直流电机模糊控制系统的MATLAB-Simulink仿真研究毕业设计

XXXX届毕业设计说明书 直流电机模糊控制系统 的MATLAB/Simulink仿真研究 院、部:电气与信息工程学院 学生姓名:XXX 指导教师:XXXX职称教授 职称 专业:XXXXXXXXXXXXX 班级:XXXXXXXXX 完成时间:20XX.X.X

摘要 在当今控制技术的发展当中,模糊控制技术的发展走在了前列,成为了当今世界上最先进的控制技术之一。模糊控制技术很好的将模糊数学理论应用于控制领域当中, 更加真切地模拟出了人脑的思维方式和判断能力, 以及对产品生产的过程进行筛选和对产品质量上的控制, 从而发展出了基于模糊控制技术的智能化的新技术,为当今控制技术的发展提供了广阔空间。 在本文当中,主要介绍了基于模糊控制理论的直流电机模糊控制系统的原理,以及直流电机模糊控制系统的优点和缺点,并通过使用MATLAB语言中SIMULINK 模块和模糊控制工具箱对直流电机模糊控制系统进行仿真,把控制直流电机调速的实际情况转换成模糊控制规则,再使用这些规则,对过程经过模糊推理和模糊决策所得到的控制量,从而实现在MATLAB语言中SIMULINK模块和模糊控制工具箱对直流电机模糊控制系统的建模与仿真。对仿真结果予以分析,对直流电机模糊控制系统的仿真进行总结。 关键词:MATLAB;SIMULINK;模糊控制;直流电机;电机调速

ABSTRACT Among today’s control technology development, one of the leading enterprises in the development of fuzzy control technology, fuzzy control technology has become one of the most advanced control technology in the world today, it will be a very good fuzzy control technology of fuzzy mathematics theory is applied in control field, the more realistically simulate the human brain’s way of thinking and judgment ability, as well as to the production process of screening and the control on the quality of product, which was developed based on fuzzy intelligent control technology of the new technology, for the development of modern control technology provides a broad expansion of space. in this article, mainly introduced the dc motor based on fuzzy control theory, the principle of fuzzy control system, as well as the advantages and disadvantages of the fuzzy control system for dc motor, and by using the SIMULINK module and the fuzzy control toolbox in MATLAB language for the calculation of the fuzzy control system of dc motor, the control of the actual situation of the dc motor speed control is converted into fuzzy control rules, and then use these rules, the process through fuzzy reasoning and fuzzy decision of control, thus to achieve the SIMULINK module and the fuzzy control toolbox in MATLAB language modeling and simulation of fuzzy control system of a dc motor. And the analysis to the results of simulation and simulation of fuzzy control system of dc motor. Keywordsmatlab;Simulink;fuzzy control;dc motor;motor speed control

三相异步电动机控制实训资料

实训一 三相异步电动机接触器点动控制 实训一 三相异步电动机接触器点动控制 一、训练目的 1.通过观察实物,熟悉按钮和接触器的结构和使用方法。 2.通过实践,掌握具有短路保护的点动控制电路安装接线与检测方法。 3.掌握使用万用表检查电路的方法。 三、电气原理 点动控制电路中,电动机的启动、停止,是通过手动按下或松开按钮来实现的,电动机的运行时间较短,无需过载保护装置。控制电路如图2-1所示,合上电源开关QS ,只要按下点动按钮SB ,使接触器KM 线圈得电吸合,KM 主触点闭合,电动机即可起动;当手松开按钮SB 时,KM 线圈失电,而使其主触点分开,切断电动机M 的电源,电动机即停止转动。 PE 为电动机保护接地线。 四、安装与接线 点动控制的各电器安装位置如图2-2所示。 图2-3为点动控制的电气接线图。 具体实施安装时,原理图、位置图、接线图应一并使用,相互参照。在通电试车前,应仔细检查各线端连 图1-2 图1-1 点动控制电气原理图

接是否正确、可靠,并用万用表的欧姆档检查控制回路是否短路或开路(按下起动控制按钮时,控制电路的两端电阻应为吸引线圈的直流电阻)、主电路有无开路或短路等。 图1-3 点动控制电路接线图

实训二 三相异步电机接触器自锁控制线路 在点动控制的电路中,要使电动机转动,就必须用手按住按钮不放,这不适合电动机长时间连续运行的控制场合,而必需具有接触器自锁的控制电路。 二、训练目的 1.通过实践训练,熟悉热继电器的结构、原理和使用方法。 2.通过实践训练,掌握具有过载保护的接触器自锁电路安装接线与检测。 3.进一步熟练万用表的使用。 三、电气原理 因电动机是连续工作,必须加装热继电器以实现过载保护,具有过载保护的自锁控制电路的电气原理如图2-1所示,它与点动控制电路的不同之处在于控制电路中增加了一个停止按钮SB1,在启动按钮的两端并联了一对接 触器的常开触头,增加了过载保护装置(热继电器FR )。 电路的工作过程: 按下启动按钮SB2→接触器KM 线圈通电→KM (3-4)闭合自锁,同时KM 主触头闭合,电动机M 起动运行。 图2-1 自锁控制电气原理图

三相异步电动机的建模与仿真分解

运动控制论文 课题:异步电动机数学模型和电压空间矢量PWM控制技术研究 姓名:xxxxxxxxx 专业:电气工程及自动化 班级:电097 学号:0912002167 日期:2013年3月30日

摘要 由于直流调速的局限性和交流调速的优越性,以及计算机技术和电力电子器件的不断发展,交流异步电动机变频调速技术正在快速发展之中。目前广泛研究应用的交流异步电动机调速技术有恒压频比控制方式,矢量控制,直接转矩控制等。本论文中所讨论的异步电动机调速技术叫做空间矢量脉宽调制方法(SVPWM)。相对于直接转矩控制,它有可连续控制,调速范围宽等显著优点。 本文首先对交流异步电动机的数学模型的建立进行了详细的分析和阐述,通过对交流异步电动机的动态电磁关系的分析以及坐标变换原理概念的介绍,逐步引出了异步电动机的数学模型和在不同坐标系上的数学模型表达方程式,指出了异步电动机的模型特点是一多变量、强藕合的非线性系统。采用MATLAB /SIMULINK软件包,实现异步电动机动态数学模型的仿真。仿真研究显示,该方法简洁、方便、实时交互性强,能充分融合到其它控制系统中,并具有良好地扩展性。 其次阐述了异步电动机电压空间矢量PWM控制技术的原理和矢量变换方法实现的步骤,据交流电机坐标变换及矢量控制理论提出了异步电机在任意同步旋转坐标系下仿真结构图的建模设想,得出了一种按转子定向磁场下的动态结构图,利用该结构图可以方便的构成电机的仿真模型,进行仿真计算。然后运用MATLAB软件搭建模型进行仿真分析,结果表明电机有良好的稳、动态性能。 通过对仿真软件的应用也表明在进行复杂系统设计时运用仿真工具对设计进行仿真分析是行之有效的方法,可以提高系统设计效率,缩短系统设计时间,并能够较好的进行系统优化。经试验表明,空间电压矢量调制的方法正确可行, 可调高电压利用率和系统精度。 关键词:异步电动机;矢量控制;数学模型;仿真

电机学matlab仿真大作业报告

. 基于MATLAB的电机学计算机辅助分析与仿真 实验报告

一、实验内容及目的 1.1 单相变压器的效率和外特性曲线 1.1.1 实验内容 一台单相变压器,N S =2000kVA, kV kV U U N N 11/127/21=,50Hz ,变压器的参数 和损耗为008.0* ) 75(=C k o R ,0725.0*=k X ,kW P 470=,kW P C KN o 160)75(=。 (1)求此变压器带上额定负载、)(8.0cos 2滞后=?时的额定电压调整率和额定效率。 (2)分别求出当0.1,8.0,6.0,4.0,2.0cos 2=?时变压器的效率曲线,并确定最大效率和达到负载效率时的负载电流。 (3)分析不同性质的负载(),(8.0cos 0.1cos ),(8.0cos 222超前,滞后===???)对变压器输出特性的影响。 1.1.2 实验目的 (1)计算此变压器在已知负载下的额定电压调整率和额定效率 (2)了解变压器效率曲线的变化规律 (3)了解负载功率因数对效率曲线的影响 (4)了解变压器电压变化率的变化规律 (5)了解负载性质对电压变化率特性的影响 1.1.3 实验用到的基本知识和理论 (1)标幺值、效率区间、空载损耗、短路损耗等概念 (2)效率和效率特性的知识 (3)电压调整率的相关知识 1.2串励直流电动机的运行特性 1.2.1实验内容 一台16kw 、220V 的串励直流电动机,串励绕组电阻为0.12Ω,电枢总电阻为0.2Ω。电动势常数为.电机的磁化曲线近似的为直线。其中为比例常数。假设电枢电流85A 时,磁路饱和(为比较不同饱和电流对应的效果,饱和电流可以自己改变)。

Y3系列三相异步电机--产品资料

Y3系列三相异步电动机 一、产品简介 Y3系列三相异步电动机(以下简称Y3电机)是一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。 该系列电机的基本防护等级为IP55,绝缘等级为F级,电机温升按B级考核;等级和安装尺寸符合IEC标准。 该系列电机采用冷轧硅钢片作为导磁材料,符合国家产业政策,是Y 、Y2系列电动机的升级换代产品。同时,满足了GB18613-2002《中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值》的能效限定值的要求。 该系列电机主要适用于不含易燃、易爆或腐蚀气体的一般场所和无特殊要求的机械上。 二、产品特点 Y3电机具有设计新颖、结构紧凑,造型美观、效率和转矩高、起动性能好、节能、噪声低、振动小、运行安全可靠、使用维护方便等特点;但功率因数较低,调速也较困难。 大容量低转速的动力机常用同步电动机,同步电动机不但功率因数高,而且其转速与负载大小无关,只决定于电网频率,工作较稳定。 在要求宽范围调速的场合多用直流电动机,但它有换向器,结构复杂,价格昂贵,维护困难,不适于恶劣环境。 三、用途 Y3电机广泛应用于机床、风机、水泵、压缩机和交通运输、农业、食品加工等各类机械电力传动。 四、使用条件 在下列使用条件下,Y3电机应能正常运行: 1、海拔不超过1000m; 2、环境空气最高温度随季节而变化,但不超过400C; 3、环境空气最低温度为-150C; 4、最湿月月平均最高相对湿度为90%,同时该月月平均最低温度不高于25℃; 五、工作原理 当电动机的三相定子绕组(各相差120度电角度),通入三相对称交流电后,将产生一个旋转磁场,该旋转磁场切割转子绕组,从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路),载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力,从而在电机转轴上形成电磁转矩,驱动电动机旋转,并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。 与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。 按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

电机学实验报告

湖北理工学院 实验报告 课程名称: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 电气与电子信息工程学院

实验一 直流电动机的运行特性 实验时间: 实验地点: 同组人: 一、实验目的: 1、掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性。 2、掌握直流并励电动机的调速方法。 二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。 2、直流电动机起动时,为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器? 不串接会产生什么严重后果? 3、直流电动机起动时,励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果? 4、直流电动机调速及改变转向的方法。 三、实验主要仪器与设备: 序号 型 号 名 称 数 量 1 DD03 导轨、测速发电机及转速表 1台 2 DJ23 校正直流测功机 1台 3 DJ15 直流并励电动机 1台 4 D31 直流电压、毫安、电流表 2件 5 D42 三相可调电阻器 1件 6 D44 可调电阻器、电容器 1件 7 D51 波形测试及开关板 1件 四、实验原理 工作特性:电源电压一定,励磁电阻一定时,η、n 、T em =f(P 2)的关系曲线。 (一)并励电动机 (U N I fN 条件下)(并励电动机励磁绕组绝对不能断开) 1. 速率特性n=f(P 2) φ e a a C R I U n -= 转速调整率 %1000?-= ?N N n n n n

02020260 2T n P T P T T T em +=+Ω = +=π 3. 效率特性η=f(P 2) (75~95)% 实验原理图见图1-1 图1-1 直流并励电动机接线图 五、实验内容及步骤 1、实验内容: 工作特性和机械特性 保持U=U N 和I f =I fN 不变,测取n 、T 2、η=f (I a )、n=f (T 2)。 2、实验步骤: (1)并励电动机的工作特性和机械特性 1)按图1-1接线。校正直流测功机 MG 按他励发电机连接,在此作为直流电动机M 的负载,用于测量电动机的转矩和输出功率。R f1选用D44的1800Ω阻值。R f2 选用D42的900Ω串联900Ω共1800Ω阻值。R 1用D44的180Ω阻值。R 2选用D42的900Ω串联900Ω再加900Ω并联900Ω共2250Ω阻值。 2)将直流并励电动机M 的磁场调节电阻R f1调至最小值,电枢串联起动电阻R 1调至最大值,接通控制屏下边右方的电枢电源开关使其起动,其旋转方向应符合转速表正向旋转的要求。 3)M 起动正常后,将其电枢串联电阻R 1调至零,调节电枢电源的电压为220V ,调节校正直流测功机的励磁电流I f2为校正值(50mA 或100 mA ),再调节其负载电阻R 2和电动机的磁场调节电阻R f1,使电动机达到额定值:U =U N ,I =I N ,n =n N 。此时M 的励磁电流I f 即为额定励磁电流I fN 。 4)保持U =U N ,I f =I fN ,I f2为校正值不变,逐次减小电动机负载。测取电动机电枢输入电流I a ,转速n 和校正电机的负载电流I F 。 表1-1 U =U N = 220 V I f =I fN = 100 mA I f2= 81.4 mA

电机设计matlab程序

%电机设计程序 clear all format short e m1=3;p=2;f=50 %1.额定功率 PN=*10^3 ; %2.额定电压(单位V,三角形接法) UN=380;UN0=380; %3.功电流(单位A) IKW=PN/(m1*UN0) %4.效率eta按照技术条件的规定eta= eta= ; %5.功率因数cos(phi) =,按照技术条件的规定cos(phi)= phi=acos; cos(phi); %6.极对数p=2 p=2; %7.定转子槽数:每极每相槽数取整数。参考类似规格电机取q1=3,则Z1=2m1pq1,再查表10-8选Z2=32,并采用转子斜槽。 q1=3; Z1=2*m1*p*q1 Z2=32 ; %8.定转子每极槽数 Zp1=Z1/(2*p) Zp2=Z2/(2*p) %9.确定电机的主要尺寸;一般可参考类似电机的主要尺寸来确定Di1和lef.现按10-2中的 KE1=*log(PN/1000)*p+ P1=KE1*PN/(eta*cos(phi)) alphap1=;KNm1=;Kdp1=;A1=25000; Bdelta1=;n1=1450; V=(alphap1*KNm1*Kdp1))*(1/(A1*Bdelta1 ))*(P1/n1) D1=; %铁心的有效长度 Di1=; lef =V/((Di1)^2) %气隙的确定 %参考类似产品或由经验公式(10-10a),得 lt=;

delta = lef=lt + 2*delta D2=Di1-2*delta %转子内径先按转轴直径决定(以后再校验转子轭部磁密) Di2= ; %11.极距 tau tau =pi*Di1/(2*p) %12.定子齿距t1 t1=(pi*Di1/Z1) %转子齿距t2 t2=(pi*D2/Z2) bsk=; %15.设计定子绕组 Nphi11=eta*cos(phi)*pi*Di1*A1/(m1*IKW) %取并联支路a1=1,由式(10-15),可得每槽导体数 a1=1; Ns1=47 %16.每相串联导体数Nphi1 Nphi1=Ns1*Z1/(m1*a1) %每相串联匝数N1 N1=Nphi1/2 %17.绕组线规设计 %初选定子电密J11=5.0A/mm^2,由式(10-16),计算导线并绕根数和每根导线面积的乘积。 J11=; %其中定子电流初步估计值 I11=IKW/(eta*cos(phi)) Nt1Ac11=I11/(a1*J11)

三相异步电动机控制实训参备考资料

实训一三相异步电动机接触器点动控制 实训一三相异步电动机接触器点动控制 一、训练目的 1.通过观察实物,熟悉按钮和接触器的结构和使用方法。 2.通过实践,掌握具有短路保护的点动控制电路安装接线与检测方法。3.掌握使用万用表检查电路的方法。 代号名称型号、规格数量备注QS 低压断路器DZ108-20/10-F 1个 FU1 螺旋式保险丝RL1-15/3A 3个 FU2 直插式保险丝RT14-20 2个 KM 交流接触器LC1-D0610Q5N 1个 SB 按钮开关LAY16 黑色1个按钮开关盒2位1个 M 三相鼠笼式异步电动机WDJ26(380V/△)1台 XT 端子排JF5-2.5 10位三、电气原理 点动控制电路中,电动机的启 动、停止,是通过手动按下或松开 按钮来实现的,电动机的运行时间 较短,无需过载保护装置。控制电 路如图2-1所示,合上电源开关 QS,只要按下点动按钮SB,使接 触器KM线圈得电吸合,KM主触 点闭合,电动机即可起动;当手松 开按钮SB时,KM线圈失电,而 使其主触点分开,切断电动机M 的电源,电动机即停止转动。 PE为电动机保护接地线。 四、安装与接线 点动控制的各电器安装位置如图2-2所示。 图2-3为点动控制的电气接线图。 具体实施安装时,原理图、位置图、接线图应一并 使用,相互参照。在通电试车前,应仔细检查各线端连图1-2 图1-1 点动控制电气原理图

接是否正确、可靠,并用万用表的欧姆档检查控制回路是否短路或开路(按下起动控制按钮时,控制电路的两端电阻应为吸引线圈的直流电阻)、主电路有无开路或短路等。 图1-3 点动控制电路接线图

Simulink仿真软件辅助电机学教学的探索

Simulink 仿真软件辅助电机学教学的探索 张建辉,许莹莹 (华东交通大学 电气与电子工程学院,江西南昌330013) 摘 要:介绍了Simulink 的特点及其仿真建模的方法,并给出了用Simulink 仿真软件来辅助电机学教 学的具体仿真实例.实践表明,在电机学教学中使用Simulink 仿真软件,可以帮助学生理解课程中的难点,使抽象的概念形象化,既调动了学生的学习积极性,又可以提高教学效果和质量. 关键词:仿真软件;电机学;教学方法 中图分类号:TM301;TP273文献标志码:A 文章编号:1673-0143 01-0063-04 电机学是高校电类各专业一门重要的专业基础课,它所研究的对象具有实用性、普遍性,是其他后续课程的基础,在课程设置中具有关键性地位,是该专业每个学生必须学好的一门课程.但调查显示,电机学是部分学生大学期间最讨厌的两门课之一. 电机学之所以被公认为一门难学难教的课程,主要是由该课程自身的特点和教学中客观存在的一些问题引起的.电机中,电磁量随时间、空间坐标的复杂变化、旋转关系及部分电磁量的非线性关系让学生难以理解;同时,繁多的课程内容令学生“应接不暇”.电机学的研究对象本来比较实际具体,但传统教学过多地依赖理论教学,理论与实践脱节,使学生失去了应有的学习兴趣.另一方面,随着高校扩招,实验条件受到制约,学生进行动手操作的实践机会很少,难以达到应有的教学目标. 要打破这种僵化的局面、提高学生的学习积极性,必须对传统的教学方法进行改进,在教学中引入Simulink 仿真软件进行辅助教学,可以加深学生对理论知识的理解和深化,提高学生的学习兴趣,同时还能弥补硬件实验条件的不足. 1Matlab/Simulink 动态仿真软件 由美国MathWorks 公司推出的Matlab 软件是 目前国内外最流行的计算机仿真软件,旗下的 Simulink 动态建模仿真工具,具有建模方便、直观,更改参数容易,能动态显示图形等优点,在自动控制、电机拖动仿真领域得到了广泛应用,在电机学课程的教学上也能利用其发挥作用. 对电机系统进行仿真分析主要采用Simulink 下的SimPowerSystems 库.它包括6个子模块库:电源(Electrical Sources )子库含有单相交流电源、直流电压源、受控源、三相交流电源等;元件子库(Elements )有各种支路、负载和开关、变压器等主要电力设备元件;附加子库(Extra Library )含有各种附加的控制、测量模块和特殊变压器等模块;电机子库(Machines )有直流、交流、控制等各种电机;测量子库(Measurement )含有电压、电流和阻抗等测量元件;电力电子子库(Power Electronics )里有GTO 、IGBT 、MOSFET 、Thyristor 等各种电力电子元器件. 建立仿真模型时,只需通过鼠标点击相关模块库内的模型,简单拖移到模型窗口,即可建立所研究系统的仿真模型,再利用模型元件的属性对话框设置相关参数后就可以直接对系统仿真.使用Simulink 提供的示波器(Scope )模型,可显示观测点的信号波形.从而使得复杂的系统建模和仿真变得十分容易,而且这种方式非常直观、灵活,特别适合初学者. 收稿日期:2009-10-27 基金项目:教育部特色专业建设基金项目(TS10331) 作者简介:张建辉(1979—),男,河南郾城人,讲师,硕士,主要从事电气工程及其自动化研究. 第38卷第1期2010年3月 江汉大学学报(自然科学版) Journal of Jianghan University (Natural Sciences )Vol.38No.1Mar.2010

三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

天津职业技术师范大学 课程设计说明书题目:三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 指导老师: 班级:机检1112班 组员

天津工程师范学院 课程设计任务书 机械工程学院机检1112 班学生 课程设计课题: 三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23 日 二、同组学生: 三、课程设计任务要求(包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等): 1、目的和意义 交流调速是一门重要的专业必修课,它具有很强的实践性。为了加深对所学课程(模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等)的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题,培养学生设计实际系统的能力,特开设为期一周的课程设计。 2、具体内容 写出设计说明书,内容包括: (1)各主要环节的工作原理; (2)整个系统的工作原理(包括启动、制动以及逻辑切换过程); (3)调节器参数的计算过程。 2.画出一张详细的电气原理图; 3.采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究,对计算得到的调节 器参数进行校正,验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型,以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 4、考核方式 1.周五采用口试方式进行考核(以小组为单位),成绩按百分制评定。其中小组分数占60%,个人成绩占40%(包括口试情况和上交材料内容); 2.每天上午8:30--11:30在综合楼226房间答疑。 五、参考文献 1、陈伯时.电力拖动自动控制系统----运动控制系统(第3版).机械工业出版社,2003 指导教师签字:教研室主任签字:

电机学实验报告

电机学实验报告 学院:核技术及其自动化工程专业:电气工程及其自动化 教师:黄洪全 姓名:许新 学号:200706050209

实验一异步电机的M-S曲线测绘 一.实验目的 用本电机教学实验台的测功机转速闭环功能测绘各种异步电机的转矩~转差曲线,并加以比较。 二.预习要点 1.复习电机M-S特性曲线。 2.M-S特性的测试方法。 三.实验项目 1.鼠笼式异步电机的M-S曲线测绘测。 2.绕线式异步电动机的M-S曲线测绘。 >T m, (n=0) 当负载功率转矩 当S≥S m 过读取不同转速下的转矩,可描绘出不同电机的M-S曲线。

四.实验设备 1.MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏。 2.电机导轨及测功机、转矩转速测量(MEL-13、MEL-14)。 3.电机起动箱(MEL-09)。 4.三相鼠笼式异步电动机M04。 5.三相绕线式异步电动机M09。 五.实验方法 1 被试电动机M04法。 G 功机,与按图线,实验步骤: (1)按下绿色“闭合”按钮开关,调节交流电源输出调节旋钮,使电压输出为220V ,起动交流电机。观察电机的旋转方向,是之符合要求。 (2)逆时针缓慢调节“转速设定”电位器经过一段时间的延时后,M04电机的负载将随之增加,其转速下降,继续调节该电位器旋钮电机由空载逐渐下降到200转/分左右(注意:转速低于200转/分时,有可能造成电机转速不稳定。) (3)在空载转速至200转/分范围内,测取8-9组数据,其中在最大转矩附近多测几点,填入表5-9。

(4)当电机转速下降到200转/分时,顺时针回调“转速设定”旋钮,转速开始上升,直到升到空载转速为止,在这范围内,读出8-9组异步电机的转矩T,转速n,填入表5-10。 2.绕线式异步电动机的M-S曲线测绘

matlab电机实例

unction [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = BLDC_S(t,x,u,flag) %-----------------------------------------------------------------------

% 状态变量:X(1)=ia;X(2)=ib;X(3)=ic;X(4)=SETA;X(5)=OMEGA; % 输入量:u(1)=Ud; u(2)=TL; % 输出量:n, Tem, ia, ib, ic; %------------------------------------------------------------------------ %-----------------电动机参数--------------------------------------------- R = 0.23;L = 0.00498; M = -0.00005478; J = 0.025; P0=2; % 极对数 RR = diag([R R R]); LL = diag([L-M,L-M,L-M]); S = [2,-1,-1; -1,2,-1; -1,-1,2]/3; %----------------------------------------------------------------------- %SFUNTMPL General M-file S-function template % With M-file S-functions, you can define you own ordinary differential % equations (ODEs), discrete system equations, and/or just about % any type of algorithm to be used within a Simulink block diagram. % % The general form of an M-File S-function syntax is: % [SYS,X0,STR,TS,SIMSTATECOMPLIANCE] = SFUNC(T,X,U,FLAG,P1,...,Pn) % % What is returned by SFUNC at a given point in time, T, depends on the % value of the FLAG, the current state vector, X, and the current % input vector, U. % % FLAG RESULT DESCRIPTION % ----- ------ -------------------------------------------- % 0 [SIZES,X0,STR,TS] Initialization, return system sizes in SYS, % initial state in X0, state ordering strings % in STR, and sample times in TS. % 1 DX Return continuous state derivatives in SYS. % 2 DS Update discrete states SYS = X(n+1) % 3 Y Return outputs in SYS. % 4 TNEXT Return next time hit for variable step sample % time in SYS. % 5 Reserved for future (root finding). % 9 [] Termination, perform any cleanup SYS=[]. % % The state vectors, X and X0 consists of continuous states followed % by discrete states. % % Optional parameters, P1,...,Pn can be provided to the S-function and % used during any FLAG operation. % % When SFUNC is called with FLAG = 0, the following information % should be returned: % % SYS(1) = Number of continuous states. % SYS(2) = Number of discrete states. % SYS(3) = Number of outputs. % SYS(4) = Number of inputs. % Any of the first four elements in SYS can be specified % as -1 indicating that they are dynamically sized. The % actual length for all other flags will be equal to the % length of the input, U. % SYS(5) = Reserved for root finding. Must be zero. % SYS(6) = Direct feedthrough flag (1=yes, 0=no). The s-function % has direct feedthrough if U is used during the FLAG=3 % call. Setting this to 0 is akin to making a promise that % U will not be used during FLAG=3. If you break the promise % then unpredictable results will occur. % SYS(7) = Number of sample times. This is the number of rows in TS. % % X0 = Initial state conditions or [] if no states. %

相关主题
相关文档 最新文档