电机大作业(MATLAB仿真电机特性曲线)

电机大作业
专业班级：电气XXXX
姓名：XXX
学号：XXX
指导老师：张*
一、研究课题（来源：教材习题4-18）
有一台三相四极的笼形感应电动机，参数为kW 17=N P 、V 380=N U （△联
结）、
Ω=715.01R 、Ω=74.11σX 、Ω='0.4162R 、Ω=' 3.032σX 、Ω=2.6m R 、Ω=75m X 。

电动机的机械损耗W 139=Ωp ，额定负载时杂散损耗W 320=∆p ，试求额定负载时的转差率、定子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩和效
率。

二、编程仿真
根据T 形等效电路：
运用MATLAB 进行绘图。

MATLAB 文本中，PN P N =，UN U N =，11R R =，
11X X =σ，22R R ='，22X X ='σ，Rm R m =，Xm X m =，ao pjixiesunh p =Ω，
ao pzasansunh p =∆。

定子电流I11，定子功率因数Cosangle1，电磁转矩Te ，效率Xiaolv 。

1. 工作特性曲线绘制
MATLAB 文本：
R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139; pzasansunhao=320;p=2;m1=3;ns=1500;PN=17000;UN=380;fN=50; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm; for i=1:2500
s=i/2500;
n0=ns*(1-s);
Z2=R2/s+j*X2;
Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2);
U1=UN;
I1=U1/Z;
I110=abs(I1);
Angle1=angle(I1);
Cosangle10=cos(Angle1);
P1=3*U1*I110*Cosangle10;
I2=I1*Zm/(Zm+Z2);
Pjixie=m1*(abs(I2))^2*(1-s)/s*R2;
V=(1-s)*pi*fN;
Te0=Pjixie/V;
P20=Pjixie-pjixiesunhao-pzasansunhao; Xiaolv0=P20/P1;
P2(i)=P20;
n(i)=n0;
I11(i)=I110;
Cosangle1(i)=Cosangle10;
Te(i)=Te0;
Xiaolv(i)=Xiaolv0;
hold on;
end
figure(1)
plot(P2,n);
xlabel('P2[W]');ylabel('n[rpm]');
figure(2)
plot(P2,I11);
xlabel('P2[W]');ylabel('I1[A]');
figure(3)
plot(P2,Cosangle1);
xlabel('P2[W]');ylabel('gonglvyinshu'); figure(4)
plot(P2,Te);
xlabel('P2[W]');ylabel('Te[Nm]');
figure(5)
plot(P2,Xiaolv);
xlabel('P2[W]');ylabel('xiaolv');
（1）转速特性)(2P f n =
（2）定子电流特性)(21P f I =
（3）定子功率因数特性)(cos 21P f =ϕ
（4）电磁转矩特性)(2P f T e =
（5）效率特性)(2P f =η
2. 机械特性曲线绘制
1.改变U1值，实现降压调速：U1=（380,330,260,200,150V ） MATLAB 文本：
R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139;pzasansun hao=320;
m1=3;p=2;ns=1500;PN=17000;UN=380;fN=50; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm;
U11=380;U12=330;U13=260;U14=200;U15=150; for k=1:1:5 if k==1
U1=U11; elseif k==2 U1=U12; elseif k==3 U1=U13; elseif k==4 U1=U14; else U1=U15 end
for i=1:1:2500 s=i/2500;
n0=ns*(1-s);
Z2=R2/s+j*X2;
Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2);
I1=U1/Z;
I2=I1*Zm/(Zm+Z2);
Pjixie=m1*(abs(I2))^2*(1-s)/s*R2;
V=(1-s)*pi*fN;
Te0=Pjixie/V;
n(i)=n0;
Te(i)=Te0;
end
plot(Te,n);
hold on;
end
xlabel('Te[Nm]');ylabel('n[rpm]');
降压调速时，临界转差率不变。

2.采用恒E1/f1控制，f1=（50,40,30,20,10Hz ） 先求额定负载下转速N n ：由转速特性
可知kW 17=N P 时，r/min 1470=N n 。

MATLAB 文本：
R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139;pzasansun hao=320;
m1=3;p=2;PN=17000;UN=380;fN=50;nN=1470; ns=60*fN/p; sN=1-nN/ns; Z1=R1+j*X1; Zm=Rm+j*Xm; Z2N=R2/sN+j*X2;
Zmeq=Zm*Z2N/(Zm+Z2N);
E1N=abs(UN*Zmeq/(Z1+Zmeq)); f11=50;f12=40;f13=30;f14=20;f15=10; for k=1:1:5 if k==1 f1=f11; elseif k==2 f1=f12; elseif k==3 f1=f13; elseif k==4 f1=f14;
else f1=f15
end
for i=1:1:2500
s=i/2500;
ns=60*f1/p;
X21=X2*(f1/fN);
n0=ns*(1-s);
Z21=R2/s+j*X21;
E1=E1N*f1/fN;
I2=E1/(abs(Z21));
Pjixie=m1*I2^2*(1-s)/s*R2;
V=(1-s)*pi*f1;
Te0=Pjixie/V;
n(i)=n0;
Te(i)=Te0;
end
plot(Te,n);
hold on;
end
xlabel('Te[Nm]');ylabel('n[rpm]')
当恒磁通变频时，最大转矩不变。

3.采用恒U1/f1控制，基频之下：f1=（50,40,30,20,10Hz）
MATLAB文本：
R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139;pzasansun hao=320;
m1=3;p=2;PN=17000;UN=380;fN=50;nN=1470;
f11=50;f12=40;f13=30;f14=20;f15=10;
for k=1:1:5
if k==1
f1=f11;
elseif k==2
f1=f12;
elseif k==3
f1=f13;
elseif k==4
f1=f14;
else f1=f15
end
for i=1:1:2500
s=i/2500;
ns=60*f1/p;
n0=ns*(1-s);
X11=X1*(f1/fN);
X21=X2*(f1/fN);
Xm1=Xm*(f1/fN);
Z1=R1+j*X11;
Zm=Rm+j*Xm1;
Z2=R2/s+j*X21;
Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2);
U1=UN*(f1/fN);
I1=U1/Z;
I2=I1*Zm/(Zm+Z2);
Pjixie=m1*(abs(I2))^2*(1-s)/s*R2;
V=(1-s)*pi*f1;
Te0=Pjixie/V;
n(i)=n0;
Te(i)=Te0;
end
plot(Te,n);
hold on;
end
xlabel('Te[Nm]');ylabel('n[rpm]');
随着频率减小，最大转矩变小。

4.采用恒U1/f1控制，基频之上：f1=（50,60,70,80,90Hz）
MATLAB文本：
R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139;pzasansun hao=320;
m1=3;p=2;PN=17000;UN=380;fN=50;nN=1470;
f11=50;f12=60;f13=70;f14=80;f15=90;
for k=1:1:5
if k==1
f1=f11;
elseif k==2
f1=f12;
elseif k==3
f1=f13;
elseif k==4
f1=f14;
else f1=f15
end
for i=1:1:2500
s=i/2500;
ns=60*f1/p;
n0=ns*(1-s);
X11=X1*(f1/fN);
X21=X2*(f1/fN);
Xm1=Xm*(f1/fN);
Z1=R1+j*X11;
Zm=Rm+j*Xm1;
Z2=R2/s+j*X21;
Z=Z1+Zm*Z2/(Zm+Z2);
U1=UN;
I1=U1/Z;
I2=I1*Zm/(Zm+Z2);
Pjixie=m1*(abs(I2))^2*(1-s)/s*R2;
V=(1-s)*pi*f1;
Te0=Pjixie/V;
n(i)=n0;
Te(i)=Te0;
end
plot(Te,n);
hold on;
end
xlabel('Te[Nm]');ylabel('n[rpm]');
基频之上，根据转矩公式，最大转矩先是反比于频率的一次方，然后反比于频率的二次方。

三、总结
通过这次研究性学习我受益匪浅，其中最大的收获就是MATLAB软件的绘图功能，知道如何编写程序绘制二维曲线。

另外，我更进一步的理解了感应电动机运行特性曲线的走势和原因，有助于我对感应电动机的工作原理进一步的认识。

降压调速和变频变频调速是感应电机应用的很重要的一部分，对其深入的了解是为之后在电气领域工作打好基础。