1、精選優質文檔-傾情為你奉上綜合性設計性實驗報告系別：化工機械系 班級：自動化08 2011 2012學年 第一學期學號姓名王家亮指導教師王元莉課程名稱綜合設計型實驗課程編號實驗名稱三相異步電動機能耗制動仿真實驗類型設計性實驗地點化工學院實驗樓計算機控制實驗室實驗時間2010.12實驗內容：利用MATLAB仿真三項異步電動機穩定運行過程中，切斷電源，然后外加電源，觀察電機能耗制動過程。 實驗目的與要求：目的設計仿真模型，利用MATLAB作出仿真結果要求仿真出能耗制動時電機轉速與時間的曲線和轉矩與時間的曲線等，對比這些曲線和理論值的差別，并且分析這些誤差產生的原因。設計思路：（設計原理、仿真方案及

2、仿真結果等）一、 1.能耗制動的原理三相異步電動機處于電動運行狀態的轉速為n。如果突然切斷電動機的三相電動機的三相交流電源，同時把直流電流I通入它的定子繞組，結果電源切斷的瞬間，三相異步電動機內形成一個空間堅固的磁通勢。在切斷電源后瞬間，由于機械慣性，電動機轉速不能突變，繼續維持原方向旋轉。這樣一來，空間固定不變的磁通勢相對于旋轉的轉子來說，變成了一個旋轉的磁通勢，轉速大小為n。正如三相電動機運行于電動狀態下一樣，轉子繞組則感應電動為E產生電流I2，進而轉子受到電磁轉矩T。T的方向與磁通勢相對于轉子的旋轉方向一致。 顯然T與n反方向，電動機處于制動運行狀態，T為制動性的組轉矩。如果電動機拖動的

3、負載為反抗性恒轉矩負載，在此轉矩作用下，電機減速運行知道轉速為0. 上述制動停車過程中，將轉動部分儲存的動能轉化為電能消耗在轉子回路中，故稱為能耗制動。三相異步電動機能耗制動過程中，電磁轉矩T的產生，僅與定子磁通勢的大小以及它與轉子之間的相對運動有關。至于定子磁通勢相對于定子本身是旋轉還是靜止的則無關緊要。因此，分析能耗制動可以用三相交流電流產生的旋轉磁通代替直流磁通。等效條件如下：（1） 保持磁通勢值不變。（2） 保持磁通勢與轉子之間相對轉速不變。2能耗制動電路圖 二定子等效電流異步電動機定子通入直流電流I-產生磁通勢F-，其幅值大小與定子繞組的接法及通入I-大小有關。如下圖： A I- I

4、- I- C B當I-從出線端A進B出，如果電動機定子繞組為Y接，則A相繞組和B相繞組分別產生磁通勢FA和FB，二者幅值相等，空間差為60度，FA,FB和總磁通F-分別為 FA=FB=4NkI/2p F-=3.4NkI/p把F等效為三相交流電流產生的，每相交流電流的有效值大小為I1，則交流磁通勢幅值為 F=4.28NkI1/p等效原則是 F-=F等效結果為I1=0.816I-上面結果說明對于如圖所示的定子Y接方式，I-產生的磁通勢可以用定子繞組通入大小為I1=0.816I-的三相交流電流長生的磁通勢等效。三、轉差率及等效電路磁通勢發F與轉子相對轉速為（-n），F的轉速即同步轉速為n1=60f1

5、/p，能耗制動轉差率用v表示則： V=-n/n1轉子繞組的感應電動勢E2v的大小與頻率為 E2v=vE2 f2=|vf1|例如，轉子轉速n=0時，v=0，E2v=0;n=n1時v=-1，f2=f1，E2v=-E2；而n=-n1時，v=1，f2=f1，E2v=E2等。其中，E2是磁通勢與轉子相對轉速為-n1，即n=n1時轉子繞組的電動勢。 把轉子繞組相數、匝數、繞組系數及轉子電路的頻率都折合到定子后，三相異步電動機能耗制動的等效電路如下圖 R1 jX1 R2 jX2Rm jXm 能耗制動時等效電路四、能耗制動的機械特性 nn 1 2 A B 1 2 TL2 TL1 0 T -TL1 0 T C

6、圖1 能耗制動機械特性 圖2 能耗制動1- 固有機械特性 2-能耗制動機械特性圖1為三相異步電動機能耗制動時機械特性圖，顯然，能耗制動時的機械特性與定子三相交流電源運行時的機械特性很相似，是一條具有正，負最大值的曲線，電磁轉矩T=0所對應的轉差率v=0，其相應的轉速為0.圖1中的曲線1和曲線2相比，只是磁通勢不同而已，前者磁通強，后者磁通弱，從圖2 的機械特性看出來改變直流勵磁電流的大小，或者改變繞線式異步電動機的轉子回路每相所串的電阻Rs，都可以調節能耗制動時的機械特性。圖2為三相異步電動機的拖動反抗性恒轉矩負載運行時，采用能耗制動停車，電動機運行點從A到B到O，最后準確停車在n=0處，如果

7、拖動位能性恒轉矩負載，則需要在制動到n=0時及時切斷直流電源，才能保證準確停車。采用能耗制動停車時，考慮到既要有較大的制動轉矩，又不要使定，轉子回路電流過大而使繞組過熱，根據經驗： 異步電動機取 I-=(45)Io 繞線式異步電機取I-=（23）Io能耗制動停車過程，電動機運行于第二象限的機械特性上。對于拖動位能性恒轉矩負載，電動機減速到n=0后，接著便反轉，如圖2所示，最后穩定運行于地四象限的工作點C這種情況穩態下，電動機的電磁轉矩T0,而轉速n0.五用MATLAB仿真三相異步電機的能耗制動1.的參數選擇三相電源2.三相異步電動機的參數選擇3.選擇三相異步電動機的輸出信號4.整體電路圖5.整

8、體仿真結果6.電機的仿真結果 仿真分析：電機系統仿真結果如上圖，電機開始時正常啟動，在5S時三相開關斷開，單相開關閉合，在電機A.B 兩相加人380的直流電，電機進入制動運行狀態，轉速和電磁轉矩關系基本符合理論值的關系實驗總結：通過本次實驗不但復習了課堂上學習過的知識而且通過查閱各種課外資料，培養一種自學的能力。并且引導一種創新的思維，把學到的知識應用到日常生活當中。在設計的過程中，不斷的學習，思考和同學間的相互討論，運用科學的分析問題的方法解決遇到的困難，掌握MATLAB的使用與運用學會對常見問題的處理方法，積累設計系統的經驗，充分發揮教學與實踐的結合。全能提高個人系統開發的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應工作崗位上的工作打下了堅實的基礎。通過本次課程的設計，不但加深我對在課程上所學到的電機方面知識的認識和理解，重新讓自己認識到了這門學科的在應用方面的廣闊前景，并且通過知識與應用于實踐的結合更加豐富了自己的知識。擴展了知識面，不但掌握了本專業的相關知識，而且對其他專業的知識也有所了解，而且較系統的電機的運行工作過程。經過這次一個較完整的用MATLAB仿真三相異步電動機的能耗制動實驗過程，使我認識到自己在知識方面存在的不足，