文档介绍：综合性设计性实验报告
系别:化工机械系班级:自动化08 2011— 2012学年第一学期
学号
0823105016
姓名
王家亮
指导教师
王元莉
课程名称
综合设计型实验
课程编号
062030228
实验名称
三相异步电动机能耗制动仿真
实验类型
设计性
实验地点
化工学院实验楼计算机控制实验室
实验时间
实验内容:利用MATLAB仿真三项异步电动机稳定运行过程中,切断电源,然后外加电源,观察电机能耗制动过程。
实验目的与要求:
目的
设计仿真模型,利用MATLAB作出仿真结果
要求
仿真出能耗制动时电机转速与时间的曲线和转矩与时间的曲线等,对比这些曲线和理论值的差别,
并且分析这些误差产生的原因。
设计思路:(设计原理、仿真方案及仿真结果等)
三相异步电动机处于电动运行状态的转速为n。如果突然切断电动机的三相电动机的三相交流电源,同时把直流电流I通入它的定子绕组,结果电源切断的瞬间,三相异步电动机内形成一个空间坚固的磁通势。
在切断电源后瞬间,由于机械惯性,电动机转速不能突变,继续维持原方向旋转。这样一来,空间固定不变的磁通势相对于旋转的转子来说,变成了一个旋转的磁通势,转速大小为n。正如三相电动机运行于电动状态下一样,转子绕组则感应电动为E产生电流I2,进而转子受到电磁转矩T。T的方向与磁通势相对于转子的旋转方向一致。
显然T与n反方向,电动机处于制动运行状态,T为制动性的组转矩。如果电动机拖动的负载为反抗性恒转矩负载,在此转矩作用下,电机减速运行知道转速为0.
上述制动停车过程中,将转动部分储存的动能转化为电能消耗在转子回路中,故称为能耗制动。
三相异步电动机能耗制动过程中,电磁转矩T的产生,仅与定子磁通势的大小以及它与转子之间的相对运动有关。至于定子磁通势相对于定子本身是旋转还是静止的则无关紧要。因此,分析能耗制动可以用三相交流电流产生的旋转磁通代替直流磁通。等效条件如下:
保持磁通势值不变。
保持磁通势与转子之间相对转速不变。
异步电动机定子通入直流电流I-产生磁通势F-,其幅值大小与定子绕组的接法及通入I-大小有关。如下图:
A I-
I-
I-
C B
当I-从出线端A进B出,如果电动机定子绕组为Y接,则A相绕组和B相绕组分别产生磁通势FA和FB,二者幅值相等,空间差为60度,FA,FB和总磁通F-分别为 FA=FB=4NkI/2∏p
F-=∏
把F~等效为三相交流电流产生的,每相交流电流的有效值大小为I1,则交流磁通势幅值为 F~=∏
等效原则是 F-=F~
等效结果为I1=-
上面结果说明对于如图所示的定子Y接方式,I-产生的磁通势可以用定子绕组通入大小为I1=-的三相交流电流长生的磁通势等效。
三、转差率及等效电路
磁通势发F~与转子相对转速为(-n),F~的转速即同步转速为n1=60f1/p,能耗制动转差率用v表示则:
V=-n/n1
转子绕组的感应电动势E2v的大小与频率为
E2v=vE2
f2=|vf1|
例如,转子转速n=0时,v=0,E2v=0;n=n1时v=-1,f2=f1,E2v=-E2;而n=-n1时,
v=1,f2=f1,E2v=E2等。其中,E2是磁通势与转子相对转速为-n1,即n=n1时转子绕组的电动势。
把转子绕组相数、匝数、绕组系数及转子电路的频率都折合到定子后,三相异步电动机能耗制动的等效电路如下图
R1 jX1 R2 jX2
Rm
jXm
能耗制动时等效电路
四、能耗制动的机械特性
n n
1 2
A
B
1 2
TL2 TL1
0 T -TL1 0 T
C
图1 能耗制动机械特性图2 能耗制动
固有机械特性 2-能耗制动机械特性
图1为三相异步电动机能耗制动时机械特性图,显然,能耗制动时的机械特性与定子三相交流电源运行时的机械特性很相似,是一条具有正,负最大值的曲线,电磁转矩T=0所对应的转差率v=0,,只是磁通势不同而已,前者磁通强,后者磁通弱,从图2 的机械特性看出来改变直流励磁电流的大小,或者改变绕线式异步电动机的转子回路每相所串的电阻Rs,都可以调节能耗制动时的机械特性。
图2为三相异步电动机的拖动反抗性恒转矩负载运行时,采用能耗制动停车,电动机运行点从A到B到O,最后准确停车在n=0处,如果拖动位能性恒转矩负载,则需要在制动到n=0时及时切断直流电源,才