异步电动机连接正弦电压的工作仿真.docVIP

交流异步电动机性能的仿真研究（异步电动机连接正弦电压工作） 09电气（1）班 1.工作原理 异步电机的定子接到三相电源，定子中会有三相电流，定子电流产生一系列的气隙旋转磁通密度。根据气隙旋转磁通密度的极性和电流的方向，以及利用左手定则，知道产生一个与气隙旋转磁通密度同方向的电磁转矩，作用在转子上，如果这个电磁转矩能克服加在转子上的负载转矩，转子就能旋转起来，并加速旋转。如果转子的转速能加速到等于同步转速时，转子绕组和气隙旋转磁通密度之间就没有相对运动，电流和电磁转矩就都会等于零。 建模、仿真及波形图 异步电动机连接三相正弦电源（ua,ub,uc）,电动机负载由常数模块TL设定，电动机参数通过电动机测量模块测量，通过示波器观测电动机定子三相电流（isa,isb,isc）、转自三相电流（ira,irb,irc)、转速speed和转矩Te，并且由XY图示仪（XY Graph）观测电动机的机械特性（Te-n特性）等。 （1）正弦电压供电的异步电动机模型如图所示： （2）参数设置 a．电动机设定参数： b．负载参数设定：加载时间为0.5s，加载值为132。 c．仿真参数设定：算法：Ode23；相对误差：1e-5；停止时间为1.5s。 d．电源电压设定：220V，频率为50Hz。 （3）仿真波形图 电动机在额定电压下空载启动是的波形如下图所示： 图a。定子电流 图b。转子电流 图c。电动机转速 图d。电动机转矩 图e。机械特性 图f。定子磁链 图g。转子磁链 3.实验分析 在电动机启动到空载运行和过载过程中。 图a和图b是电动机的定子电流和转子电流波形图，在启动中随转速上升定子电流减小，在0.5s加载后定子电流迅速增大，定子电流为50Hz的正弦波。转子电流的变化与定子电流相同，但是从转子电流的波形可以看到，转子电流频率随电动机达到理想空载转速1500r/min时，转子电流的大小和频率都为0，加载后随转速的下降和反向后转差变大，转子的电流频率又开始增加。 图c是电动机转速波形图，启动时电机转速迅速上升，在0.2s后达到稳定转速1500r/min，若0.5s时给电动机加上负载132N.m,电动机转速迅速下降，转差率变大，在1.18s时转速下降为0，因为该负载远大于电动机的额定负载40N.m，1.18s后电动机转速变为负值，这是电动机相当于带位能性负载，负载过大引起电动机反转的情况。 图d是电动机的转矩响应，启动中交流电动机的转矩是有波动的，在严重过载引起电动机反转时，电动机产生的转矩很小。 图e是电动机的动态机械特性，其中A点是电动机空载转速达到同步转速时的工作点，加载后，工作后从A移向B，B点对应电动机的最大转矩，是机械特性的转折点，之后转速继续下降，特性进入不稳定区。 图f和图g分别为电动机相应的定子和转子的磁链轨迹，启动时定子磁链从0开始建立，然后不断增大并旋转，在正弦电压下电动机达到稳定转速后定子磁链的轨迹是一个圆。转子磁链与定子磁链有一样的建立过程，其中外圆是电动机在空载稳态时的磁链轨迹，内圆是转速下降并反转后的磁链轨迹，转速下降并反向后，转子磁链明显减小，因此电动机的转速急剧下降（图c），有XY图示仪在仿真中可以清楚的看到电动机磁场的运行过程。 4.实验总结 通过这次实验，我了解了一些关于仿真电机控制系统的一些基本模块，并能够适当应用。通过这次仿真更加形象的描绘了电机的运行过程，进一步丰富了理论知识，使得对异步电机的性能更为熟悉。不过在仿真过程中还是遇到了一些小麻烦，例如：刚开始不知道一些模块怎么用，后来通过查资料得到了解决；在仿真过程中，参数不对，就仿真不出结果，甚至出错，不过通过自己的努力还是解决了。总之，在做仿真过程中一定要有耐心，否则就难以得出所需要的结果。 5.参考文献 《电力电子、电机控制系统的建模与仿真》洪乃刚 编著 机械工业出版社 《电力电子技术》 王兆安 刘进军 主编 机械出版社