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1、 交流异步电动机性能的仿真研究 * * （08电牵一班 20）【摘要】自20世纪80年代以来，交流调速发展不久，交流电机具有维护简朴，体积小，重量轻等特点，随着电力电子交流调压，变频和控制技术的日趋成熟，交流调速在应用中越来越普遍，本文重要是研究交流异步电动机性能的仿真，简介鼠笼型交流异步电动机在正弦电压下的工作状况。核心词；交流异步电动机 性能 仿真与研究1.异步电动机的工作原理 把异步电机的定子接到三相电源时，定子中会有三相电流，根据同步电机中的分析成果懂得，定子电流产生一系列的气隙旋转磁通密度。其中起重要的作用的是以同步速，顺着绕组相序旋转的基波气隙旋转磁通密度。 根据气隙旋转磁通密度的
2、极性和电流的方向，运用左手定则可以看出，会产生一种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，电流和电磁转矩都等于零。2.建模与仿真（1）正弦电压供电的异步电动机模型如图所示：（2）参数设立a电动机设立参数如下：b负载设定：加载时间为0.5s，加载值为132.c仿真参数设立：算法：Ode23；相对误差：1e-5；停止时间为1.5s。d电源电压设为220V，频率为50Hz；（3）开始仿真电动机在额定电压下空载启动是的波形如下图所示：
3、图a 图b 图c 图d A B 图e（机械特性） 图f（定子磁链轨迹） 图g（转子磁链轨迹）3.分析从波形图中可以看到，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，由于该负载远不小于电动机的额定负载40N.m，1.18s后电动机转速变为负值，这是电动机相称于带位能性负载，负载过大引起电动机反转的状况。在电动机启动到空载运营和过载过程中，电动机的定子电流和转子电流波形如图a和图b所示，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
4、弦波。转子电流的变化与定子电流相似，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抱负空载转速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长。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，再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点相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为电动机在上述工作过程中电动机定子和转子的磁链轨迹，其中图f是定子磁链轨迹，启动时定
5、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种圆。转子磁链（图g）与定子磁链有同样的建立过程，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，可以看出，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晰的看到电动机磁场的运营过程。4.心得与体会通过这次实验，我理解了某些有关仿真电机控制系统的某些基本模块，并可以纯熟应用。异步电机这个学期刚好讲完，通过这次仿真更加形象的描绘了电机的运营过程，进一步丰富了理论知识，使得对异步电机的性能更加熟悉。但是在仿真过程中还是遇到了某些小麻烦，例如：刚开始不懂得某些模块怎么用，后来通过查资料得到理解决；在仿真过程中，参数不对，就仿真不出成果，甚至出错，但是通过自己的努力还是解决。总之，在做仿真过程中一定要有耐心，细心的态度。否则就会仿真不出所需要的成果。5.参照文献电力电子 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
