基于异步电机转子绕组串电阻调速仿真模型

基于异步电机转子绕组串电阻调速仿真模型段文鹏河西学院物理与机电工程学院甘肃张掖733400摘要：本文利用MATLAB的sinulink对三相异步电机转子绕组串电阻调速进行仿真模型。当在转子绕组串入附加电阻后，电机的机械性能发生变化，在一定的负载转矩下，改变转子绕组串入附加电阻的大小，电机的转速发生变化，从而达到调速的目的。关键词：MATLAB附加电阻调速引言：三相异步电动机在转子绕组串入附加电阻后，电机的机械性能发生变化，在一定的负载转矩下，改变转子绕组串入附加电阻的大小，电机的转速发生变化，从而达到调速的目的。利用MATLAB的sinulink对三相异步电机转子绕组串电阻调速进行仿真模型，观察图像，从而更加明确清晰的认识三相异步电动机的工作特性和调速的机理。一、三相异步电机转子绕组串电阻调速的仿真模型二、三相异步电机转子绕组串电阻调速的仿真波形分析Continuouspowerguiv+-VoltageMeasurementSeriesRLCBranch2SeriesRLCBranch1SeriesRLCBranchScope2Scope1-C-ConstantmABCabcTmACVoltageSource2ACVoltageSource1ACVoltageSource1、定子电流的仿真模型2、定子电压的仿真模型3、阻抗角的仿真模型阻抗角是指交流电路中相电压和相电流之间的相位差，又称为功率因数角，也可以表述为复(数)阻抗的复角。4、励磁电流的仿真模型励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N极和S极)，在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给，现在大多是由可控硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。当发电机单机运行时，励磁调节器通过调整发电机的励磁电流来调整发电机的端电压，当电力系统中有多台发电机并联运行时，励磁调节器通过调整励磁电流来合理分配并联运行发电机组间的无功功率，从而提高电力系统的静态和动态稳定性。4、输出无功功率的仿真模型无功功率是由电抗器(电感或电容)在交流电路中，由于其两端的电压与流过的电流有90度角的相位差，所以不能做功，也不消耗有功功率，但它参与了与电源的能量交换，这就产生了无功功率，降低了发电机和电网的供电效率。许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的无功并不是无用的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(var)。5、输入有功功率的仿真模型电动机从电源吸取的有功功率，称为电动机的输入功率对于三相平衡电路而言，三相电路功率的计算公式是：P=1.732IUcosφ。式中：P为电路功率U为线电压，三相是380Vcosφ是感性负载功率因素，一般综合取0.8有功功率：是被消耗的电功率。6、电磁转矩的仿真模型当电枢绕组中有电枢电流流过时，通电的电枢绕组在磁场中将受到电磁力，该力与电机电枢铁心半径之积称为电磁转矩。定义：转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。可以知道M∝U12转矩与电源电压的平方成正比，设正常输入电压时负载转矩为M2，电压下降使电磁转矩M下降很多；由于M2不变，所以M小于M2平衡关系受到破坏，导致电动机转速的下降，转差率S上升；它又引起转子电压平衡方程式的变化，使转子电流I2上升。7、转子机械角的仿真模型8、转子转速的仿真模型