三相异步电机变压器起动仿真

《计算机仿真及应用B》答卷学号： 姓名： 班级： 任课老师：三相异步电机变压器起动仿真模型引言MatLab软件作为教学、科研和工程设计的重要仿真工具，已成为首屈一指的计算机仿真平台。该软件的应用可以解决电机电气自动化领域的诸多问题，实现曲线拟合、插值、微分方程求解等数值计算，M文件编写、脚本文件编写等程序设计，Sunuliiik交互式动态仿真等。本文仅以三相异步电动机为例，建立串变压器起动的Simulnik模型并分析其起动性能•问题分析在变压器起动中，通常串接的使自耦变压器，开始起动时，变压器输出电压最小，随着启动过程的进行，输出电压逐渐增加，直到最后完全输出额定电压。起动时在变压器上降掉一部分电压，则定子绕组上的电压就相应地降低，起动电流相应地减小，具有起动电流冲击小、运行可靠的优点，适合于不需要大的起动转矩、且需限制起动电流的场合，如泵、通风机等电力拖动系统•三相异步电机的工作原理Ph3Ph2Ph1三相异步电机的工作原理图当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。当导体在磁场内切割磁力线时，在导体内产生感应电流，“感应电机”的名称由此而來。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。我们让闭合线圈ABCD在磁场B内围绕轴xy旋转。如果沿顺时针方向转动磁场，

闭合线圈经受可变磁通量，产生感应电动势，该电动势会产生感应电流（法拉第定律）。根据楞次定律，电流的方向为:感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因。因此，每个导体承受相对于感应磁场的运动方向相反的洛仑兹力F。确定每个导体力F方向的一个简单的方法是采用右手三手指定则（磁场对电流作用将拇指置于感应磁场的方向，食指为力的方向。将中抬置于感应电流的方向。这样一來,闭合线圈承受一定的转矩，从而沿与感应子磁场相同方向旋转，该磁场称为旋转磁场。闭合线圈旋转所产生的电动转矩平衡了负载转矩。3异步电动机数学模型（1）定子方程为:（2）转子方程为:式中a、B,分别代表a轴，P轴；下标1,2分别代表定子和转子；3代表转子相对于a轴，B轴的旋转电角速度；U,i,⑰分别代表电压、电流、磁链；A,n分别代表定、转子电阻。（3）电磁转矩方程为：T.=NUifda-（4）运动方程为:4.SIMULINK仿真模型使用Simulnik建立三相异步电机的直接起动仿真模型，测取三相异步电机直接起动过程中的转速、电磁转矩和电枢电流的变化规律。其仿真模型包括三相异步电动机模块（AsyncluonousMachineSIUnits）、电源模块（Powersource）、变压器模块（Tluee-PhaseTransfoimer）、断路器模块（bleaker）和测量模块（Machinemeasuiements

Demux）等。由此建立的仿真模型如下图所示由于在SIMULINK仿真模型运行过程中，变压器的参数不能人工动态的改变，因此在设计此仿真模型时，通过开关來控制变压器的输出。为简单计算，变压器的输出只改变一次，即在供电主电路中设置两组开关，一组串联在变压器三相输出和异步电机的定子三相绕组之间，一组并联在变压器输入/输出之间。启动初期，串联开关闭合，并联开关断开，则变压器工作，输出低电压到电机。启动到一定程度串联开关断开，并联开关闭和，则变压器停止工作，电源电压直接输出到电机。两组开关的参数设置如下图所示。电动机模块参数设置tf；SlockParameters:AsynchronousMachineSIUnitsAsrnchronouskachma(aask)link) Isplezentaath;ec-phasscBrachzcno^saazhinewcundrotciqiscuirxel:ace*!scGQlacmthedirotorrcfcranccfrase・St二to:arc vinaing:zxcsonreetedinwretoani£：rinalneutialgoint.Pie»5helproiinsetsandoutsetsacscriptioxVeucarzpaeifymitia.vsluazforzt&torzndrotcrourxents.2ntheLnitic.ccndltlox:&caxaaetexyouhavethe^sslblllty:ospecifythest&torCLirentonly[-.thda：)isa；izb.iscp.x>pna；phc.phe*das)::Oxc&neheezatoentertncstator&ndther^toxmitic.euxxents:[s■；.'thdas)isaixsb.iscp.x>pna；ph2phe^dss>ira^irbjirepuphaphbjpnoQaric^lMEI

Qaric^lMEI测量模块参数设置耳BlockParameters:MachinesMeasurementDemuxMachineneasuresents(znask)(link)Splitspecifiedsignalso:variousmachinemodelszeasmrezentoutputvectorintoseoaratesignals.Setthe'Machineunits"paranetertothwunitsuseeforthemachineconnectedtotheblockinput.ParanetexsMachinetypc:▽Rotorcurxents厂▽Rotorcurxents厂Rotorcurients厂Rotorflu:-:esRotorvoltasea0Statorcuxrents厂StatorcurrentsI-StatorfluxesStatorvoltascz0Rotoirspeed0Electromagneticr*Kotorangle[ir_Qir_d][phir_Qphir_d]L、•工_q d][iaibic][io.Qis_d][phis_Qphis_d]Lvs_qvz_dJ[e]torque[Te]pu[thetan]radQKCwcclHelp变圧器模块参数设置3・仿真结果运行上述仿真模型，可以得到启动过程中电机的转矩、电流、转速变化规律的曲线，如图所示5.小结利用Matalab软件的Simulink功能建立的异步电动机通用动态仿真模型，具有直观