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 威

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PN17kW、UN380V（△联结）、

0.416X2R10.715、X11.74、R2、3.03、Rm6.2、Xm75。电动

机的机械损耗p139W，额定负载时杂散损耗p320W，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：

UNUN，R1R1，X1X1，运用MATLAB进行绘图。MATLAB文本中，PNPN，

R2X2R2，X2，RmRm，XmXm，ppjixiesunhao，ppzasansunhao。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nf(P2)

（2）定子电流特性I1f(P2)

（3）定子功率因数特性cos1f(P2)

（4）电磁转矩特性Tef(P2)

（5）效率特性f(P2)

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;pzasansunhao=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nN：由转速特性

可知PN17kW时，nN1470r/min。

MATLAB文本：

R1=0.715;X1=1.74;Rm=6.2;Xm=75;R2=0.416;X2=3.03;pjixiesunhao=139;pzasansunhao=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;pzasansunhao=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;pzasansunhao=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。