三相感应电机仿真
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8三相感应电动机本章我们将简化RMxprt一些基本操作的介绍,以便介绍一些更高级的使用。
有关RMxprt基本操作的详细介绍请参考第一部分的章节。
8.1基本理论三相感应电机的定子绕组通常连接到对称的三相电源上。
定子绕组由p对极组成,在空间成正弦分布,定子电流产生旋转磁场。
转子绕组一般为鼠笼型,其极数与定子绕组保持一致。
转子导条中感应的电流反过来又产生一个旋转磁场,这两个旋转磁场在电机气隙中相互作用产生合成磁场。
气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩,使转子按磁场旋转的方向旋转,同时有一个大小相同方向相反的转矩反作用于定子上。
定子绕组分为p组线圈,每一组都按三相对称分布,在电机中占据n D/2P空间,此处D为气隙直径。
因而气隙磁场有p个周期,定子绕组具有p对极。
三相感应电动机的特性是基于等效电路进行分析的。
电机三相对称,其中一相的等效电路如图8.1所示。
图8.1中,R 1和R2分别为定子电阻和转子电阻;X1为定子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗和谐波漏抗;X2为转子漏电抗,包括槽漏抗、端部漏抗、谐波漏抗和斜槽漏抗。
由于漏磁场有饱和现象,X1和X2为非线性参数。
等效电路中的各项参数均与定子电流、转子电流有关。
由于集肤效应R2和X2均为由图8.2所示的分布参数等效电路导出的等效值,且随转子滑差s变化。
所有转子参数都折算到定子侧。
在激磁回路中,X m为激磁电抗,R Fe为铁心损耗所对应的电阻。
X m是经过线性化处理的非线性参数,其数值随主磁场的饱和程度而变化。
外施相电压U1时,可方便地由电路分析得出定子电流11和折算到定子侧的转子电流12。
电磁功率P m可由下式确定:=3I2R2s电磁转矩T m为T PT = mm①式中⑴为同步转速,单位:rad/s(8.1)(8.2)图8.1一相的等效电路图8.2 一相的分布参数等效电路轴端输出机械转矩为T2= T m - TW式中f 为风阻和摩擦转矩 输出功率为 P = T ①222式中巴=3(1-s )为转子转速,单位:rad/s 输入功率为P1= P2 +P加 +PCu2+PFe+九 +P(8.5)式中,尸彳风摩损耗,尸cu2为转子铜损耗,P Fe 为铁心损耗,P Cu1为定子铜损耗,P s 为杂散损耗。
一、概述三相异步电机是工业上常见的一种电动机类型,它具有结构简单、可靠性高、维护成本低等优点,在各种领域得到了广泛的应用。
对三相异步电机进行仿真分析可以帮助工程师更好地理解其工作原理和性能特点,从而为电机的设计和优化提供重要参考。
本文将以maxwell 软件为工具,以一个实例来介绍如何进行三相异步电机的仿真分析。
二、仿真模型建立1、确定仿真目标为了准确地分析三相异步电机的性能,我们需要建立一个包含电机本体、叶片、绕组等关键部件的仿真模型,通过对电机内部电磁场的分布、电磁感应等进行仿真分析,最终得到电机的转矩特性曲线、功率因数等关键性能参数。
2、建立电机几何模型在maxwell软件中,我们可以利用建模工具来绘制三相异步电机的几何结构,包括电机的定子、转子、绕组等关键部件。
在建立几何模型时,需要考虑电机的实际结构和尺寸参数,以确保仿真结果的准确性和可靠性。
3、设置电磁材料属性较为准确的电磁仿真分析需要考虑电机内部的导体、磁性材料等特性,因此在建立模型时,需要设置相应的材料属性,包括导体的电导率、磁性材料的饱和磁导率等参数。
maxwell软件提供了丰富的电磁材料库,用户可以根据实际情况选择合适的材料进行设置。
三、仿真分析1、电机的空载特性分析通过maxwell软件进行仿真分析,可以得到三相异步电机在空载情况下的电磁场分布、磁通线密度等关键参数。
通过对电机空载时的电磁特性进行分析,可以了解电机内部的磁场分布规律,对电机的设计和改进提供重要参考。
2、电机的负载特性分析对于三相异步电机而言,其负载特性是评价其性能的重要指标之一。
通过maxwell软件进行仿真分析,可以得到电机在不同负载下的转矩-转速特性曲线,从而了解电机的负载特性,并对电机的应用场景和工作性能进行评估。
3、电机的启动特性分析三相异步电机的启动特性对其在实际工程应用中具有至关重要的意义。
基于maxwell软件进行仿真分析,可以得到电机在启动过程中的电磁特性分析结果,从而了解电机的启动工况下的电流、转矩等重要参数,为电机的启动控制和优化提供重要依据。
实验十、三相异步电动机仿真实验一、实验目的及要求本实验给出了三相笼型异步电动机的仿真实验示例,要求根据该范例设计三相绕线型异步电动机的仿真实验电路,并进行相关实验项目的测试。
二、实验设备MATLAB/Simulink仿真软件三、实验内容及操作步骤1.SIMULINK仿真模型建立(1)打开MATLAB软件,在软件的左上角找到Simulink模块单击打开。
(2)点击左上角new model,或从左上角File-New-Model中建立一个Simulink仿真文件,新建立的仿真文件名字默认为untitled。
(3)在Simulink模块里寻找需要模块的方法有2种,以单相电压源(AC Voltage Source)模块为例,可在左边libraries-SimpowerSystems-Electrical Sources中找,或在Enter search term里进行搜索,在搜索区输入AC Voltage Source模块拖入Simulink 仿真文件,或右击AC Voltage Source模块Add to untitled。
在已经知道所要使用的模块时,使用直接搜索的方法更为快捷方便。
(4)连接各个模块,建立仿真模型。
2.三相笼型异步电动机直接起动实验(1)建立仿真电路及模块参数设置根据Simulink仿真模型建立过程建立仿真模型。
鼠标双击各模块可以对模块的参数进行设置。
异步电机模块(Asynchronous Machine SI Units)。
由于选用了预选模型(Preset model)15,所以其他的参数不必设置。
示波器(scope)。
双击scope2,在弹出窗口中点击左上角按钮,弹出一个设置窗口,将Number of axes设置为2.单相电压源(AC Voltage Source)。
通过设置峰值电压参数(Peak amplitude)来改变输出电压值。
由于Ua、Ub、Uc相位互差120°,所以Ua、Ub、Uc相位(Phase)分别为0°、240°、120°。
目录第一章绪论 (3)1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理: 31.2等效阻尼绕组的电流 (4)1.3三相短路计算的简化假设 (5)1.4发生短路故障时可能产生以下后果: (5)第二章Matlab简介 (6)2.1 MATLAB (6)2.2SimPowerSystem介绍 (7)第三章同步发电机突然短路的暂态过程仿真 (7)3.1同步发电机突然三相短路暂态过程简介 (8)3.2同步发电机突然三相短路的暂态过程的数值计算与仿真方法10 第四章有关暂态仿真实验图示 (12)第一章绪论在电源电压的幅值和频率保持恒定的情况下,三相电路发生三项短路的情形。
实际上,发生短路时,作为电源的发电机的内部也发生暂态过程,并不能保持其端电压和频率不变,一般讲,由于发电机转子的惯性较大,在分析短路电流时可以近似地认为转子保持同步转速,即频率保持恒定,但通常应计及发电机的电磁暂态过程。
三项短路虽然很少发生,但情况比較严重,且三相短路时电力系统仍是对称的,称为对称故障,故本次分析三项短路故障。
1.1超导体闭合回路磁链守恒原理以及同步电机电枢反应原理:(1)电机转子在结构上对直轴和交轴完全对称,定子三相绕组完全对称,在空间互差120°电角度。
(2)定子电流在气隙中产生正弦分布的磁动势,转子绕组和定子绕组间的互感磁通也在气隙中按正弦规律分布。
(3)定子及转子的槽和通风沟不影响定子及转子绕组的电感,即认为电机的定子及转子具有光滑的表面。
此外,假设:(1)在暂态过程期间同步发电机转子保持同步转速,即只考虑电磁暂态过程,而不计机械暂态过程。
(2)电机铁芯部分的导磁系数为常数,忽略磁路饱和的影响,在分析中可以应用叠加原理。
(3)发生短路后励磁电压始终保持不变,不考虑短路后发电机端电压降低引起的强行励磁。
(4)短路发生在发电机定子出线端口。
如果短路发生在出线端外,可以把外电路的阻抗合并至定子绕组的电阻和漏抗上,只要定子总回路的电阻交电抗仍小得多,则短路后的物理过程和出线端口短路是一样的。
下面是一个使用Maxwell进行三相异步电机仿真的简单示例:
步骤1:创建电机模型
在Maxwell中,首先需要创建一个电机模型。
可以使用3D 建模工具创建电机的几何形状,并设置电机的材料属性和线圈结构。
步骤2:设置边界条件
在仿真之前,需要设置适当的边界条件。
这通常包括定义电机周围的空气区域、设置导体的电气连接和绝缘等。
步骤3:定义电机的运行参数
定义电机的运行参数,如额定电压、额定频率、额定功率等。
这些参数将用于仿真电机在不同负载和电源条件下的性能。
步骤4:设置仿真参数
设置Maxwell仿真程序的参数,如仿真时间、时间步长等。
这些参数将影响仿真结果的准确性和计算时间。
步骤5:运行仿真
运行仿真程序,Maxwell将根据设置的边界条件、电机几何和运行参数,计算电机的电磁场分布、磁通、转矩等。
步骤6:分析仿真结果
分析仿真结果,可以查看电机的电磁场分布、磁通密度、转矩特性等。
这些结果可以帮助评估电机的性能和效率。
需要注意的是,Maxwell是一款商业软件,需要购买并学习如何使用。
此外,三相异步电机的仿真还涉及到许多细节和参数的设置,需要一定的专业知识和经验。
建议在进行仿真前,先学习Maxwell的使用方法,并深入了解电机的工作原理和相关仿真技术。
三相异步电动机proteus仿真摘要:一、三相异步电动机概述- 定义与特点- 应用场景二、Proteus 软件介绍- 概述- 功能与用途三、三相异步电动机Proteus 仿真步骤- 准备工作- 仿真操作流程- 结果与分析正文:一、三相异步电动机概述三相异步电动机是一种常见的电动机类型,其工作原理基于电磁感应。
相较于单相电动机,三相异步电动机具有更好的性能和更高的效率,因此在各种电气设备中得到了广泛的应用。
三相异步电动机通常用于驱动负载,例如风机、水泵和压缩机等。
二、Proteus 软件介绍Proteus 是一款电子设计自动化(EDA)软件,主要用于电子电路仿真、单片机系统开发以及PCB 设计等。
该软件具有强大的功能,可以模拟各种电子电路,并能够进行虚拟实验,以提高电路设计效率和减少开发成本。
三、三相异步电动机Proteus 仿真步骤在进行三相异步电动机Proteus 仿真之前,首先需要准备相关的模型和元件。
可以从网上下载三相异步电动机模型,或者使用Proteus 自带的元件库创建电动机模型。
接下来,按照以下步骤进行仿真:1.打开Proteus 软件,创建一个新的项目。
2.在元件库中,选择三相异步电动机模型,将其放入工作区。
3.连接电动机的电源,设置电压、频率等参数。
4.添加负载,例如一个电阻器或灯泡,以模拟实际应用场景。
5.设置仿真参数,例如仿真时间、步长等。
6.开始仿真,观察电动机的转速、电流等参数的变化。
7.分析仿真结果,检查电动机是否能够正常工作,如果发现问题,可以调整元件参数或电路连接,然后重新进行仿真。
通过以上步骤,可以完成三相异步电动机在Proteus 软件中的仿真。
仿真结果可以帮助我们更好地理解电动机的工作原理,以及在不同工况下的性能表现。
工 业 技 术118科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N在当今世界发展潮流中,能源问题愈加凸显,电能作为消耗最多也浪费最多的能源中的一种,长久以来,各国学者专家把如何高效利用电能减少浪费作为研究课题;随着我国国民经济的飞速发展,电机应用于国民经济各个领域,推行高效的节能的电机保证电网稳定和安全运行、电能高效利用已成为必然趋势。
电机调速广泛存在于我们周围,其主要分类有直流电机和交流电机。
直流电机好控制,因此用在很多场合。
电力电子控制器件的发展、各种控制方法在应用上的逐步成熟,未来交流电机应用将远大于直流电机。
1 调速系统硬件电路的设计1.1 硬件概述基于TMS320LF2407A的总体硬件结构图如图1所示。
主电路选择交-直-交电压型变频器。
整流桥采用二极管三相整流全桥,逆变桥采用IPM作为功率器件,DC-link环节利用大电容滤波。
控制电路共两大部分,TMS320LF2407A DSP核心电路和其外部扩展电路。
1.2 逆变电路模块设计逆变电路采用IPM(Intelligent Power Module),有关IPM的优点前文已经做过介绍,在此主要是根据该文所控电机选用合适的IPM.逆变桥每个IGBT承受双向峰值电压为:V U U m 537380221 (1)考虑到2~2.5倍的安全系数,可取耐压值为1200V。
考虑 2~2.5 倍的安全裕量,通态峰值电流取25A。
因此,选用PM25RSB-120型IPM。
1.3 泵升电压限制电路设计由于电压型变频器很难实现再生制动,可用电阻Rb消耗电机制动过程中产生能量。
电机制动时,整流器与逆变器都工作在整流状态,此时电机发电,电容双向充电,DC环节的直流电压(泵升电压)就会变大,对此电压不限制,就可能击穿IGBT。
为此要给电动机提供一条降压路径。
IPM 自带制动单元,Br、B为其信号出入后, DSP通过图1中的两个10k的电阻 R1、 R2检测电容器端电压,测得电压高于正常直流电压一定倍数时,DSP 的 I/0 口发出信号,并经过光电隔离触发IGBT7,使其导通,从而使电容器储存的能量消耗在制动电阻上。
感应电动机的仿真研究 1、空载起动 定子电流iA电磁转矩Te00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5-20-15-10-5051015202500.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5-551015202530转速n动态Te-s2、突加阶跃负载①根据NN N9.55P T n 计算得出的T N =14.0067N·m ,但是由此仿真时电机不能00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5500100015000.10.20.30.40.50.60.70.80.91-5051015202530稳定运行。
先空载起动,在0.5s 时突加额定负载,仿真结果如下: 电磁转矩Te :转差率s :012345678910-551015202530012345678910246810121416动态转矩—转差率曲线:②突加负载转矩Tm=10N·m 时的仿真结果,同样空载起动,0.5s 突加负载。
电磁转矩Te :246810121416-505101520253000.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82-551015202530转差率s :动态转矩—转差率曲线:0.20.40.60.811.21.41.61.8200.10.20.30.40.50.60.70.80.9100.10.20.30.40.50.60.70.80.91-50510152025303、突加周期性负载先空载起动,然后突加周期性冲击负载,如下所示,仿真结果如下所示。
负载曲线:转矩曲线:012345624681012141618转速曲线:4、断电后重新投入电网0123456-551015202530012345650010001500①加1/3的负载,在t=3s 时定子三相断电,在3.2s 时重新供电。
定子电流iA-t :转速n-t :转矩Te-t :00.51 1.52 2.53 3.54 4.55-20-15-10-5051015202500.51 1.52 2.53 3.54 4.55-20002004006008001000120014001600②加1/3的负载,在t=3s 时定子三相断电,在3.2s 时重新供电。
三相感应电动机起动动态过程仿真软件的开发及应用摘 要:本文利用MATLAB 语言强大的计算功能和计算结果可视化功能,对电动机起动动态过程进行仿真软件的开发,通过对一台投入使用中的电机进行起动动态过程的仿真,并对其结果进行分析。
关键词:感应电动机,软件开发,动态仿真Abstract : Using the calculating and consequence visualization functions of MATLAB ,this article developed a simulation softwares for start dynamic processes of motor ,simulated dynamic processes for one working motors and analysised the consequences.Key words : Induction Motor ,Software Development , Dynamic Analysis随着科学技术的不断发展,电机已成为提高生活效率和科技水平以及提高生活质量的主要载体之一,这就要求我们对电机的运行特性有进一步的了解与掌握。
本文主要针对感应电动机的起动动态过程进行仿真软件开发及仿真。
1 仿真软件开发将电机的数学模型与MATLAB 语言的功能相结合,来编制电机在起动工况下的动态仿真软件。
在simulink 中建立感应电机的仿真模型,随后在MATLAB 的工作空间调用龙格-库塔函数,即可得到电机在起动条件下的仿真结果,再应用plot( )命令,得到感应电机的起动仿真曲线。
仿真程序流程图如图1所示。
对仿真软件的开发,主要可分为以下几个步骤: 1.1参数的选定为了编制程序的方便(包括界面可视性效果)及验证程序的正确性,首先选定一台由我公司制造的已知电机作为原型机,用其参数进行仿真软件的开发及模拟。
输入的参数包括:额定功率1800=N P KW ,额定转速1491/min N n r =,定子绕组接线系数0=k (星接),定子绕组相电 阻Ω=08999.0s R ,转子绕组相电阻Ω=10999.0r R ,定子绕组相漏抗Ω=0858.0ls X ,转 子 绕 组 相 漏 抗Ω=1405.0lr X ,定 子 绕 组 激 磁 电 抗 Ω=2895.3m X ,转子外径m D 65.02=,铁芯长m L t 83.0=,转动惯量24.113m Kg J m ⋅=,旋转阻力系数rad s m N Roma /0225.0⋅⋅=,定子绕组每相串联匝数1801=ω,定子绕组系数936.01=ωK ,转子槽数472=Z ,电机极对数2=p ,额定电压V U N 6000=,频率Hz f 50=。
输出的数据包括:不同的时间t 时,定、转子的三相电流A i 、B i 、C i 、a i 、b i 、c i ; 转子导条电流、电机转速及电磁转矩等数据。
图1 仿真程序流程图1.2仿真时长的确定一般电机在起动后的0.2s 内就会进入稳态运行状态,所以本文将仿真时长定为0.5s ,来分析电机的动态变化过程曲线。
1.3状态变量初值的确定设0 t 时电动机的定子三相绕组同时投入电网,定转子各相电流的初值均为0,电动机从静止开始起动,负载转矩T L =0 。
1.4积分步长的确定由于四阶龙格-库塔法计算精度较高,稳定性较好,计算量适中,且已经有不少可以利用的专用软件,所以本文采用了四阶龙格-库塔法来进行。
选定的积分步长都为0.0001s 。
1.5绘制曲线仿真程序运行结束之后在MATLAB 的工作空间(workspace )中会存放所有的仿真数据。
本文将所有状态变量在每一个积分步长内积出的结果按时间顺序存放在相应的数组中,这样就可以方便的绘制出所有状态变量随时间变化的曲线和任意两个状态变量之间的变化曲线。
根据感应电机起动动态过程及仿真所需输入和输出的相关参数等,利用MATLAB 语言的强大功能及界面可视化优点,将电机动态分析的仿真界面设计成如图2所示:如图2所示的界面中,起动动态过程中的输出曲线包括了定子绕组相电压和时间,定子绕组相电流和时间,转子绕组相电流和时间,转子导条电流和时间,电机转速和时间,电磁转矩和时间,电磁转矩和转速这七个方面的关系曲线。
图2 感应电机起动过程动态分析的输入界面2 起动动态过程的仿真选择1台由我公司生产的样机进行分析,输入的参数同1.1。
0=t 时刻电动机的定子三相绕组同时投入电网,定、转子各相电流的初值均为零,电动机从静止开始起动,负载转矩T l =0。
不计铁心的磁饱和和与转子导体中的集肤效应,即认为电机的参数均为常值,电网电压亦为给定。
将原动机的参数按要求输入起动过程的界面中,取步长为0.0001s ,时间终值为0.5,由于笼型转子是自行短路,转子转角的初值可设为零,其余初值均取为零。
利用四阶龙格-库塔法,通过开发的软件即可算出电动机的动态起动过程,并得到变化曲线。
由于定子绕组直接与电网相连,绕组的相电压为电网给定的相电压,且电机的绕组三相对称。
定子绕组的A 、B 、C 三相的相电压幅值相等,相角互差120°。
感应电机在起动时,对电网呈现短路阻抗K Z ,通过感应电机的等效电路,并忽略励磁支路,则感应电动机的定子侧起动电流(相电流)st I 为:(2.1)感应电机在直接起动时,由于K Z 的标幺值*K Z 较小,一般只有0.14~0.25,而电压的标幺值1=*U 。
所以, ,即起动电流IST 约为额定电流的4~7倍。
随着电机的转速的不断提高,对电网的短路阻抗K Z 也增大,所以起动电流也逐渐减小,经过短暂的振荡后成较小值正弦波动,直到稳定,即为额定电流N I 。
定子绕组的B 、C 相的相电压、相电流的幅值与A 相相等,只是相角与A 相差︒120和︒240,且A 、B 、C 各相的相电流与对应相的相电压相角相等。
如图3所示。
定子绕组相电压 (V )()()K lr ls r s st Z UX X R R U I =+++=227~4==**K st U I图3 定子绕组相电压、相电流和时间曲线当感应电机的定子接到三相电源上时,定子绕组上将流过三相对称电流,气隙中将建立形成基波旋转磁动势 ,从而产生基波旋转磁场,其同步转速决定于电网频率和绕组的极对数:pfn 601=(2.2) 这个基波旋转磁场在短路的转子绕组中感应产生电动势E ,并在转子绕组中产生相应的电流,该电流与气隙中的旋转磁场相互作用,产生电磁转矩。
在电源接通初期,转子转速很小,也即转差率s 很大。
转差率s 是描述转速引入的量,转差率s 为同步转速1n 与转速n 之差对同步转速1n 的比值。
11n nn s -=(2.3) 在转子绕组中感应电动势BLV E =,其中B 为气隙中的磁通,与气隙的磁势有关,当输入电源一定时,则电机气隙中的磁通也为定值;L 为电机转子的在气隙磁场中的有效长度,也为定值;V 为转子导体相对气隙中旋转磁势的相对转速,即为n n V -=1,可化为n s V ⨯=。
所以,在电源接通初期,由于转子转速很小,相应的转差率很大,所以,转子中的感应电动势相应较大,则转子中的电流也较大;随着电磁转矩的进一步作用,转子的转速继续增大,转差率相应减小,感应电动势减小,则转子中的电流不断减小;当转子的转速增大到接近同步转速1n 时,转差率很小,转子与气隙中的旋转磁势相对转速也很小,感应电动势也较小,所以感应电流也很小,接近为零。
但转子仍受到电磁转矩的作用,转速还会继续增大,然而,当转速增大到与同步转速1n 相等时,转差率0=s 即0=⨯=n s V ,所以感应电动势E 也为零,电磁转矩也为零,转子没有受到感应转矩的作用,转子转速n 将减小,此时,转子与旋转磁场出现相对运动,立即产生感应电动势,同时产生相应的感应电流,电流与旋转磁场相互作用,也同时产生电磁转矩,使电机转子转速n 提高,直到同步转速1n ,然后再减小。
如此反复。
因此,电机转子绕组中的电流无限趋近于零,却不等于零。
转子绕组相电流与时间关系曲线如图4所示:时 间 (s)定子绕组相电流 (A )相电流 (A )图4的绕组上产生感应电动势,并由感应电动势产生感应电流,此瞬间感应电动势与感应电流同向,设为正方向。
且气隙磁场和转子绕组上感应电流互相作用,产生正向电磁转矩e T 。
然而,气隙旋转磁场的同步转速1n 远远大于转子的转速n ,当气隙旋转磁场超过转子旋转过一定角度,在转子的同一绕组上就可能形成负的感应电动势。
由于电动势的变化为瞬态的,而转子绕组却为感性元件,电流不能在瞬间变为零并且改变方向,所以电流逐渐减小,仍然为正,感应电动势和感应电流的方向出现不一致。
此时,气隙磁场和转子绕组上的感应电流相互作用产生总体的电磁转矩将减小,甚至可能出现反向的电磁转矩。
随着转子转速不断增大,转差率不断减小,旋转磁场在转子的同一绕组上形成的感应电动势逐渐稳定,恒为正或恒为负。
因此,转子绕组和气隙磁场互相作用形成的电磁转矩也逐渐趋于稳定,围绕着某一正的平均值,电磁转矩有一较大的由定子电流中的瞬态直流分量所引成的Hz 50振荡,然后振荡逐渐衰减。
对于对称三相电动机,虽然定子各相直流瞬态分量的大小与合闸瞬间有关,但是总体来看,它们所形成的空间向量的幅值却与合闸的瞬间无关,因此,电磁转矩的振荡幅值亦与合闸瞬间无关[36]。
由于转子转速的不断增大,转子与气隙磁场的相对转速不断减小,转子绕组上的感应电动势也不断减小,因此转子绕组上的相电流逐渐减小,电机的电磁转矩也不断减小,最终会趋于零,但却不能为零。
如图5所示。
图5 电机起动时电磁转矩与时间关系曲线综合电机的转子电流和电磁转矩的动态曲线分析可知,电机的转速受到电磁转矩的作用,定子电流、转子绕组电流的影响,转子转速从零开始加速。
电机的加速转矩a T 应为电机的电磁转矩Te 减去空载起动转矩0T ,即:(2.4)4时 间 (s)电磁转矩(N .M )dt dng GD dt d J T T T e a 602420π=Ω=-=其中J 为机组的转动惯量,为常数,2GD 为机组的飞轮矩,也为常数。
因为空载时电机的空载转矩比电磁转矩小得多,0T 可以忽略不计,式(2.4)可化为:(2.5)由式(2.5)可以看出电动机转速的加速度与电磁转矩成正比。
所以起动初期,电机的电磁转矩很大,电机转速加速度也很大,电机的转速迅速增大;随后,电磁转矩逐渐下降,电机转速加速度也下降,电机逐步趋于稳定,达到额定转速()min /1490r nN =。
其转速与时间动态曲线如图6所示。
图6 电机起动时电磁转矩、转子转速和时间关系曲线3 结语本文利用MATLAB 语言对感应电机的起动动态过程进行了软件开发。