电力拖动课程设计

1、中北大学课程设计说明书学生姓名：_谢海椿学号：0905054236信息与通信工程学院学院：专业：自动化题目：交流电动机工作特性仿真转速特性指导教师：王建萍 职称:工程师2011年12月31日中北大学课程设计任务书1142学年第学期学院：信息与通信工程学院专业：自动化学生姓名：谢海椿学号：0905054236课程设计题目：交流电动机工作特性仿真分析转速特性起迄日期：12月31日 01月 06 0课程设计地点：校内指导教师：王建萍系 主 任：王忠庆下达任务书日期：2011年12月31日课程设计任务书1_设计ti 的：掌握交流电动机的匸作特性，对其中的转速特性进行详细说明，并用 MATLAB进行转速

2、特性的仿真，并得出仿真结论。2设计内容和要求JL包括原始数据亠.技术参数条佚设计要求等丄.一丄1. 对所学交流电动机的知识进行复习，重点掌握交流电动机的工作特性中的转速特性。2. 学习MATLAB语言，运行M文件的格式进行转速特性的仿真。3. 得出仿真的结果。3. 设计工作任务及工作暈的要求（包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实 物秤口口寺J :1. 查阅资历料，掌握原理。2. 说明原理，编写程序进行仿真，得出结果。3写课程设计说明书。4. 主要参考文献:11赵耀霞.电机学与电力拖动技术北京：国防工业出版社，2009.2王中鲜.MATLAB建模与仿真应用.北京：机械工业出版社，2010.B

3、潘晓晟.MATLAB电机仿真精华50例.北京：电子工业出版社,2007.5. 设计成果形式及要求:课程设讦说明书T份e 设计原理分析1份 仿真结果1份.6.工作计划及进度：收集整理资料，学习MATLAB确定方 2011年12月31日2012年01月02日案2012年01月03日2012年01月05日设计并完成设汁说明书.2012年01月06日答辩系主任审査意见：签字：年月FI一、原理阐述感应电动机是一类重要的交流电机。它在正常电动运行时主要是通过定子对转 子之间的电磁感应，使转子获得进行正常运行所需的电流和转矩。众所周知，交流 电的一个审要指标是交流电的频率，一般来讲，感应电动机的转速与供给它

4、进行1: 作的交流电的频率不保持同步的关系。因此，从这个意义上讲，交流感应电动机 乂常常被称作异步电动机。三相异步电机是重要的异步电动机。三相定子绕组通过三相交流电产生旋转 磁场，转子导体切割磁力线产生感应电动势与感应电流，进而产生电磁转矩使转 子旋转。三相感应电动机在空载运行时，转子的转速接近于电机同步转速ni。随看负载的增大，必须输出较大的转矩以维持电机的稳定运行，这样，就会使转子转 速度略有降低。经试验测试和分析后，可以得出输出功率P2的增大与转子的转速 n的降低近似为线性关系n f(P?)三栢感应电动机的旋转磁场的旋转速度 (乂称同步转速)n 1为：60f , ni rta nPf三相

5、交流电的频率：P三相电动机的定子极对数。磁场转速n 1和转子速度n之差与m的比值称为转差率S：n -nS _o100% no异步电动机启动时n=0 s= 1: n二n，时，s=0；额定工况下一般s二1.5、6%转子角速度？为：2 n nrad/s60电动机转矩T为:3pU己匕2 n fi (n IL (xi X? f sF转子端电磁功率为：转子端电磁功率与输出功率之间的关系为：Ph： P： 1： ( 1-S)所以输出功率P：为：P2 (l-s) T由以上式子可以得输出功率P2与转速n的关系n f(P2).选定参数为额定电压Ul = 380V,定子连接，定子电阻R 1 = 1.375 Q，漏抗X

6、I二2.43 Q，转子电阻R 2=1.0470，漏抗X2=4.4Q,设额定负载时，有转差率s二0.028。计算得额定转速nii=1458nfoh;P输出功率2 =10027W二程序“与P2的关系:clearUl=220*sqrt(3);%输入电机参数Nphase=3;P 二 2;%极对数为2250;%交流电频率R 1=1.375;%定子端电阻Xl=2.43;%定子漏抗R 2=1.047;%转子电阻X2=4.4;%转子漏抗Xm 二8.34;%励磁漏抗om egas二2*pi廿；%计算电机同步速度nl二60燈/P ;ferN = l:10000%转差率计算s二N/10000;转矩计算T=(Xpha

7、se*P4；l 2取2A)/fom egas*(R 1+R2/sY2+ «1+X2)2j;%转速计算转r端功率计算 输出功率计算绘图n= (l-s)*nl;%Pm = (T*2*pi*Yi)/60;%P2=(lr府m;%pbtp2,n)%hold onendtitfeC交流电机转速特性')xhbelCP2/W ')yhbelfn ( rin h )三、仿真结果仿真所得图：n与P2的关系图和T的关系:n P将11与S的关系程序中pbtP2,n)%绘图hold onendtitfef 交流电机转速特性')xhbelCP2/W ')yhbelfn ( rin

8、 h ) *)改成pbtj,n)%绘图hod onendtitfeC 交流电机转速特性') xhbelfT A .m ')yhbelfn ( rin h ) *)与T的关系图T和P2关系n P将n与J的关系程序中pbtP2,n)%绘图hold onendtitbC交流电机转速特性')xhbelCP2/W ')yhbelfn ( rin h ) *)改成pbtJ,P2)%绘图hod onendtidef交流电机转速特性')xhbelfT A .m ') yhbelCP2 ')所得仿真图：P2和T的关系图分析：n PP1. 由 与2的关系图可

9、知，当转速n为1458iA h时，输出功率2为10020W , 这与il算值10027W很接近，证明所得特性图是正确的。n P2. Ill与？的关系图可知，n从1500r/in h降低到1337/fn h区间中，输出功率P2近似线性增大，这与课本结论“输出功率P2的增大与转子转速n的降低 近似呈线性关系”相符合。3. n从1337弘五降低到0区间中，从n和T关系途中可知，转矩T从166.1N.m 降低到0,从P2和T的关系图中可知，此时输出功率 P2从最大值降低到0,这 与n与P2的关系图中P递减相符合。四、所遇问题及解决方案1. 刚拿到课程设计题时，打算用SJMULNK连图做仿真，连好图后发

10、现仿真中没有输出功率这一结果，遂决定用M文件做程序仿真。2. 编写程序时不能确定转速特性是转速和哪个变最之间的关系，联想到直流电 机的转速特性是转速和转矩的关系，套用过来便得到转速n和转矩T的关系图，后来发现课本上转速特性是转速与输出功率的关系，将n和T的关系程序改动便得 到n和P2的关系，n和P2的关系图验证了 “输出功率P2的增大与转子转速n的 降低近似呈线性关系”，但图中递减部分是书中没有提到的，于是建立了转矩T和输出功率P2之间的关系，从转矩T和输出功率P2关系图解释了 n和P2关 系图中递减部分。五、实验心得本次电拖课程设计我的研究对象交流电动机工作特性仿真分析一一转速特 性，对此我结合课本知识与网上搜索的资料， 对其原理及实现做出了深刻的研究 和分析。我平时没冇在学习仿真软件方面下功夫，只是在实验时才偶尔使用一两次， 导致实验开始时不知如何使用软件，通过问同学和上网査资料才知道如何使用 MATLAB研究我们的课程i殳计。在网上搜素资料时，査出的信息往往不是自己最想要的，所以如何在复杂浩 瀚的网上资料中找到对自己有用的信息是一门技术，这在以后