电机学课程设计华中科技大学.pdfVIP

本科生课程设计 题 目： 异步电动机的调速与仿真 学 号 U2013 11935 姓 名 Bertinelli 专 业 电气工程及其自动化 指 导 教 师 杨凯 院（系、所） 电气与电子工程学院 2016 年 1 月23 日 目录 一、 课程设计背景 1 二、 异步电动机的调速原理 2 (一) 改变定子端电压调速 2 (二) 变频调速 2 (三) 转子回路串电阻调速 2 三、 异步电动机的能量传递 4 四、 课程设计题目与要求 6 五、 设计过程与结果 7 (一) 电机相关参数计算 7 (二) 恒转矩调压调速 8 1. 调压调速参数计算 8 2. 调压调速后的机械特性 10 3. 能量传递分析 11 (三) 恒转矩变频调速 12 1. 变频调速参数计算 12 2. 变频调速后的机械特性 13 3. 能量传递分析 15 (四) 恒转矩串电阻调速 15 1. 串电阻调速参数计算 15 2. 串电阻调速后的机械特性 19 3. 能量传递分析 20 (五) 调压调速仿真模型 21 1. SIMULINK 功能简介 21 2. 异步电机仿真模型建立与参数设定 21 3. 异步电机调压调速仿真 23 (六) 仿真结果与计算结果分析 26 1. 定子电流的仿真与计算结果分析 26 2. 转子转速的仿真与计算结果分析 27 六、 课程设计总结 31 (一) 各类调速方式的特性及优缺点 31 (二) 电机各项参数计算的误差分析 32 (三) 心得与体会 35 七、 参考文献 36 一、 课程设计背景 异步电动机是一种交流电机，也称作感应电机，主要作电动机使用。异步电 动机广泛的用于农业生产，家用电器以及航天、计算机等高科技领域。异步电动 机还可以作为发电机使用，例如用于小水电站，风力发电等。 异步电机的基本结构包括定子、转子和气隙。定子由铁芯、定子绕组和机座 三部分构成。转子由转子绕组、转子铁芯和转轴构成。转子通常分为笼型和绕线 式。气隙存在于异步电机的定子和转子之间，通常很小。气隙的大小对于异步电 机的性能影响很大。 异步电动机之所以得到广泛的应用，主要是因为它有结构简单运行可靠，制 造容易，价格低廉，坚固耐用等优良特性，同时还有较高的效率和良好的工作特 性。 然而异步电动机也存在着一些不足：启动电流较大，会使电源电压在电机启 动时下降，使线路和电机内部产生损耗而引起发热；启动转矩较小；在大范围内 实现平滑调速较为困难；必须从电网吸收滞后的无功功率等。其中异步电动机的 调速一直是电机学的重要研究方向之一。通过分析异步机的运行原理，能够总结 出三种调速方式：变极调速，变频调速和变转差率调速。本课程设计通过分析和 计算异步电动机在调节定子电压调速、变频调速和转子回路串入电阻调速下的相 关参数的数值、获取相应的机械特性以及进行计算机模拟仿真，比较了不同调速 方式的优缺点和适用场合，对今后的学习和研究能起到一定的启发作用。 1 二、 异步电动机的调速原理 (一) 改变定子端电压调速 这种调速方式属于改变转差率s 来实现调速，三相异步电动机在改变定子电 压 时，由于 不变， ∝ 2 ， 不变，故其机械特性如图2-1 所示。 1 图2-1 改变定子端电压调速时的机械特性