交流调速—异步电动机全速度范围内的转矩-转速特性曲线

交流调速专题报告一

—作业1异步电动机全速度范围内的转矩-转速特性曲线

异步电动机全速度范围内的转矩-转速特性曲线

摘要：通过对异步电动机进行数学分析，得到异步电动机的稳态模型。在全速范围内分段进行恒磁通和恒电压恒功率控制，得到控制下的转矩—转速特性曲线。

关键词：异步电动机；转矩—转速；恒磁通；恒电压恒功率

Abstract: By mathematical asynchronous motor analysis, we can get the steady-state model of the asynchronous motor. Full speed within sections of constant flux and constant voltage constant power control, we can get the torque - speed characteristics under the control.

Keywords: asynchronous motor; torque - speed; constant flux; constant voltage constant power

1.前言

1.1异步电动机转矩—转速研究意义

电动机作为重要的动力装置，已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。与电机配套的控制设备的性能已经成为用户关注的焦点。电机的控制包括电机的起动、调速和制动。异步电动机由于具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高、工作特性较好等优点，因而在电力拖动平台上得到了广泛应用。据统计，其耗电量约占全国发电量的40%左右。对于异步电动机的转矩—转速特性曲线则是我们实际控制效果的体现。

2.异步电动机的模型和控制方法

2.1异步电动机的稳态模型

Us—定子相电压；fs—定子频率； fsl—转差频率；

Is、Ir、Im—分别为定子电流、折算到定子侧的转子电流和励磁电流；Eg—气隙磁通感应电动势；

Er —折算到定子侧的转子感应电动势； s —转差率，s=fsl/fs.

2.2异步电动机的控制方法 2.2.1恒磁通控制方法

恒磁通运行条件为 ，可以近似与加入低压补偿的恒电压/频率控制等效。此时的转矩—转速特性曲线如下：

2.2.2恒电压恒功率控制方法

恒电压恒功率条件为： ，此时的转矩—转速特性曲线如下：

.

const C f E

m E s

g

=Φ=..const f f const U s

sl

s

==

2.2.3异步电动机的转矩公式

通过对运行状态的分析可以得到转矩的公式为：

m 为相数，p n 为极对数，s U 为定子电压，S f 为同步频率，s 为转差率，

S R 为定子电阻，r R 为转子电阻，ls X 为定子漏感，lr X 为转子漏抗。

3.异步电动机转矩—转速的MATLAB 仿真

3.1仿真程序

clc clear

fs1=40;fs2=60;fs3=80;fs4=100;fs5=120;fs6=140;fs7=160;Us1=380/2+10;Us2=380/8*6+5;Us3=380;

m=3;np=2;Rs=0.144;Rr=0.816;Xs1=2*pi*fs1*0.001417;Xs2=2*pi*fs2*0.001417;Xs3=2*pi *fs3*0.001417;Xs4=2*pi*fs4*0.001417;Xs5=2*pi*fs5*0.001417;Xs6=2*pi*fs6*0.001417;Xs7=2*pi*fs7*0.001417;

Xr1=2*pi*fs1*0.001294;Xr2=2*pi*fs2*0.001294;Xr3=2*pi*fs3*0.001294;Xr4=2*pi*fs4*0.001294;Xr5=2*pi*fs5*0.001294;Xr6=2*pi*fs6*0.001294;Xr7=2*pi*fs7*0.001294; for i=1:2000

]

)()[(/2222lr

ls r s r s s p

e X X s

R R s

R U f mn T +++=

π

s1=i/2000;

Tout1(i)

= m*np*Us1*Us1*Rr/2/pi/fs1/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs1+Xr1)*(Xs1+Xr1)]; Tout2(i)

= m*np*Us2*Us2*Rr/2/pi/fs2/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs2+Xr2)*(Xs2+Xr2)]; Tout3(i)

= m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs3/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs3+Xr3)*(Xs3+Xr3)]; Tout4(i)

= m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs4/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs4+Xr4)*(Xs4+Xr4)]; Tout5(i)

= m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs5/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs5+Xr5)*(Xs5+Xr5)]; Tout6(i)

= m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs6/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs6+Xr6)*(Xs6+Xr6)]; Tout7(i)

= m*np*Us3*Us3*Rr/2/pi/fs7/s1/[(Rs+Rr/s1)*(Rs+Rr/s1)+(Xs7+Xr7)*(Xs7+Xr7)];

n1(i)=(1-s1)*60*fs1/np;

n2(i)=(1-s1)*60*fs2/np;

n3(i)=(1-s1)*60*fs3/np;

n4(i)=(1-s1)*60*fs4/np;

n5(i)=(1-s1)*60*fs5/np;

n6(i)=(1-s1)*60*fs6/np;

n7(i)=(1-s1)*60*fs7/np;

end

plot(n1,Tout1,'-',n2,Tout2,'-',n3,Tout3,'-',n4,Tout4,'-',n5,Tout5,'-',n6,Tout6, '-',n7,Tout7,'-');

hold on;grid;

xlabel('n');ylabel('Tout');

title('With different Method');

disp('End');

3.2异步电动机转矩—转速仿真结果

仿真结果如下：