電力拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)

1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名：謝海椿 學(xué)號(hào)：_學(xué)院：信息與通信工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化題目：交流電動(dòng)機(jī)工作特性仿真轉(zhuǎn)速特性指導(dǎo)教師：王建萍 職稱：工程師2011 年12 月31 日中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書11/12學(xué)年第 1 學(xué)期學(xué)院：信息與通信工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化學(xué)生姓名：謝海椿 學(xué)號(hào)：課程設(shè)計(jì)題目：交流電動(dòng)機(jī)工作特性仿真分析轉(zhuǎn)速特性起迄日期： 12月31日 01月 06日課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：校內(nèi)指導(dǎo)教師：王建萍系 主 任：王忠慶下達(dá)任務(wù)書日期：2011 年12月31日課 程設(shè)計(jì) 任務(wù)書1 .設(shè)計(jì)目的：掌握交流電動(dòng)機(jī)的工作特性，對(duì)其中的轉(zhuǎn)速特性進(jìn)行詳細(xì)說明，并用 MATLAB進(jìn) 行轉(zhuǎn)速特性的仿真，并得

2、出仿真結(jié)論。2 .設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1 .對(duì)所學(xué)交流電動(dòng)機(jī)的知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)，重點(diǎn)掌握交流電動(dòng)機(jī)的工作特性中的轉(zhuǎn)速特性。2 .學(xué)習(xí)MATLAB語言，運(yùn)行M文件的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)速特性的仿真。3 .得出仿真的結(jié)果。3.設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（論文）、圖紙、實(shí)物樣品等：1 .查閱資歷料，掌握原理。2 .說明原理，編寫程序進(jìn)行仿真，得出結(jié)果。3 .撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。4 .主要參考文獻(xiàn)：1趙耀霞.電機(jī)學(xué)與電力拖動(dòng)技術(shù).北京：國防工業(yè)出版社，2009.2王中鮮.MATLAB建模與仿真應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.3潘曉晟.MATLAB電

3、機(jī)仿真精華50例.北京：電子工業(yè)出版社，2007.5 .設(shè)計(jì)成果形式及要求：課程設(shè)計(jì)說明書1份設(shè)計(jì)原理分析1份仿真結(jié)果1份.6 .工作計(jì)劃及進(jìn)度：2011年12月31日2012年01月02日 收集整理資料,學(xué)習(xí)MATLAB!定方案2012年01月03日 2012年01月05日設(shè)計(jì)并完成設(shè)計(jì)說明書.2012年01月06日答辯系主任審查意見：簽字：年 月 日一、原理闡述感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是一類重要的交流電機(jī)。它在正常電動(dòng)運(yùn)行時(shí)主要是通過定子對(duì)轉(zhuǎn)子之 間的電磁感應(yīng)，使轉(zhuǎn)子獲得進(jìn)行正常運(yùn)行所需的電流和轉(zhuǎn)矩。眾所周知，交流電的一個(gè) 重要指標(biāo)是交流電的頻率，一般來講，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與供給它進(jìn)行工作的交流電的 頻

4、率不保持同步的關(guān)系。因此，從這個(gè)意義上講，交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又常常被稱作異步電 動(dòng)機(jī)。三相異步電機(jī)是重要的異步電動(dòng)機(jī)。三相定子繞組通過三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢與感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速接近于電機(jī)同步轉(zhuǎn)速必。隨著負(fù)載的增大，必須輸出較大的轉(zhuǎn)矩以維持電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，這樣，就會(huì)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速度略有降低。經(jīng)試驗(yàn)測試和分析后，可以得出輸出功率 P2的增大與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n的降低近似為線性關(guān)系 n = f (P2)。三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度(又稱同步轉(zhuǎn)速)n 1為:n160fr/min一三相交流電的頻率;P三相電動(dòng)機(jī)的定子

5、極對(duì)數(shù)磁場轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)子速度n之差與n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率S:異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)n=0, s=1; n=n0時(shí)，s=0; 額定工況下一般s=1.56%轉(zhuǎn)子角速度？為：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T為：轉(zhuǎn)子端電磁功率Pm為：轉(zhuǎn)子端電磁功率與輸出功率之間的關(guān)系為：所以輸出功率巳為：由以上式子可以得輸出功率P2與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系n =f (P2) o選定參數(shù)為額定電壓U1=380V定子連接，定子電阻R1=1.375Q ,漏抗X1=2.43。，轉(zhuǎn) 子電阻R2=1.047Q ,漏抗X2=4.4Q ,設(shè)額定負(fù)載時(shí)，有轉(zhuǎn)差率 s=0.028。計(jì)算得額定轉(zhuǎn)速nN =1458r/min;輸出功率P2=10027W二、程序n與已的關(guān)系：c

6、learU1=220*sqrt(3);%輸入電機(jī)參數(shù)Nphase=3;P=2;%極對(duì)數(shù)為2fN=50;%父流電頻率R1=1.375;%定于端電阻X1=2.43;%定子漏抗R2=1.047;%轉(zhuǎn)子電阻X2=4.4;%轉(zhuǎn)子漏抗Xm=8.34;%勵(lì)磁漏抗omegas=2*pi*fN;%計(jì)算電機(jī)同步速度n1=60*fN/P;for N=1:10000%轉(zhuǎn)差率計(jì)舁s=N/10000;T=(Nphase*P*U1A2*R2/s)/(omegas*(R1+R2/s)A2+(X1+X2)A2); %轉(zhuǎn)矩計(jì)算n=(1-s)*n1;%轉(zhuǎn)速計(jì)算Pm=(T*2*pi*n)/60;% 轉(zhuǎn)子端功率計(jì)算P2=(1-s)*P

7、m;%輸出功率計(jì)算plot(P2,n)%繪圖hold on end title('交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性')xlabel('P2/W) ylabel('n (r/min )')三、仿真結(jié)果仿真所得圖：n與F2的關(guān)系圖n和T的關(guān)系：將門與P2的關(guān)系程序中plot(P2,n)%繪圖hold on end title('交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性')xlabel('P2/W') ylabel('n (r/min )') 改成 plot(T,n)%繪圖hold on end title('交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性')xla

8、bel('T/N.m') ylabel('n (r/min )') 仿真所得圖：n與T的關(guān)系圖T和P2關(guān)系將門與P2的關(guān)系程序中plot(P2,n)%繪圖hold on end title('交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性')xlabel('P2/W') ylabel('n (r/min )') 改成 plot(T,P2)%繪圖hold on end title('交流電機(jī)轉(zhuǎn)速特性')xlabel('TZN.m') ylabel('P2/W') 所得仿真圖：P2和T的關(guān)系圖分析：1

9、 .由門與的關(guān)系圖可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速n為1458r/min時(shí)，輸出功率P2為10020W這與 計(jì)算值10027W艮接近，證明所得特性圖是正確的。2 .由n與P2的關(guān)系圖可知，n從1500r/min降低到1337/min區(qū)間中，輸出功率 P2 近似線性增大，這與課本結(jié)論“輸出功率P2的增大與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的降低近似呈線性關(guān)系” 相符合。3 .四、所遇問題及解決方案1 .剛拿到課程設(shè)計(jì)題目時(shí)，打算用SIMULINK!圖做仿真，連好圖后發(fā)現(xiàn)仿真中沒有 輸出功率這一結(jié)果，遂決定用 M文件做程序仿真。2 .編寫程序時(shí)不能確定轉(zhuǎn)速特性是轉(zhuǎn)速和哪個(gè)變量之間的關(guān)系，聯(lián)想到直流電機(jī)的 轉(zhuǎn)速特性是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，套用過來

10、便得到轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系圖，后來發(fā)現(xiàn)課本上轉(zhuǎn)速特性是轉(zhuǎn)速與輸出功率的關(guān)系，將n和T的關(guān)系程序改動(dòng)便得到n和P2的關(guān)系， n和P2的關(guān)系圖驗(yàn)證了 “輸出功率P2的增大與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的降低近似呈線性關(guān)系”，但 圖中遞減部分是書中沒有提到的，于是建立了轉(zhuǎn)矩T和輸出功率P2之間的關(guān)系，從轉(zhuǎn)矩T和輸出功率P2關(guān)系圖解釋了 n和P2關(guān)系圖中遞減部分。五、實(shí)驗(yàn)心得本次電拖課程設(shè)計(jì)我的研究對(duì)象交流電動(dòng)機(jī)工作特性仿真分析一一轉(zhuǎn)速特性，對(duì)此 我結(jié)合課本知識(shí)與網(wǎng)上搜索的資料，對(duì)其原理及實(shí)現(xiàn)做出了深刻的研究和分析。我平時(shí)沒有在學(xué)習(xí)仿真軟件方面下功夫，只是在實(shí)驗(yàn)時(shí)才偶爾使用一兩次，導(dǎo)致實(shí) 驗(yàn)開始時(shí)不知如何使用軟件，通過問同學(xué)和上網(wǎng)查資料才知道如何使用MATLAB究我們的課程設(shè)計(jì)。在網(wǎng)上搜索資料時(shí)，查出的信息往往不是自己最想要的，所以如何在復(fù)雜浩瀚的網(wǎng) 上資料中找到對(duì)自己有用的信息是一門技術(shù)，這在以后的學(xué)習(xí)