交流电动机仿真训练及实际设计电路图解析

我们学习了交流电动机的工作原理以及特性，以下根据课本启动特性、调速特性、以及制动特性的知识进行仿真训练

一，根据仿真数据画出该电机的固有机械特性近似图

仿真图：

由仿真结果得知额定工作状态下，电动机转速为154.234rad/s，电磁转矩为11.5429Nm。

所以可得电动机理想空载转速：n0=60×50/2=1500r/min。

电动机额定转速：nN=154.234×60/2Π=1472.826r/min。

电动机额定转矩：TN=11.5429Nm。

电动机额定转速差：SN=（n0-nN）/n0=0.018116。

再根据转矩表达式：T=KSR2U2/（R22+（SX20）2）可以求出常数K=5.3712×10-3，其中R2=0.408Ω、X20=2Πf1LL2=0.792H、U=220V。

所以利用matlab可以画出上方转矩表达式的图像即异步电动机的固有机械特性图：

R2=0.408;

X=0.792;

K=0.00537;

U=220;

T=（K*（（1500-N）。/1500）*R2*U^2）。/（R2^2+（（1500-N）。/1500）.^2*X^2）;

N=0:1：1600;

plot（T，N，‘r-’）;

xlabel（‘电磁转矩（Nm）’）;

ylabel（‘转速（r/min）’）;

title（‘异步电动机的固有机械特性’）;

axis（［0 200，0 1600］）;

fT=max（T）;

id=find（T==fT）;

fN=N（id）;

text（fT，fN，num2str（fT，‘%.2f’），‘FontSize’，18）;

根据上图可以读出电动机的临界工作点时Tmax=164.08Nm，nm=728r/min。启动工作点时Tst=133.601Nm。

二，结合本周学习的交流电机原理及启动、调速、制动特性，在PLECS仿真环境下控制上述三相交流异步电机带动起重机起升机构运行。（改为绕线异步电动机）

启动阶段：采用逐级切除启动电阻法（转子电路串接电阻）

制动阶段：采用定子电压反接制动，当转速到达0时，转子上串接电阻使机械特性到达15Nm，n0=0点。

反向加速：仍然采用转子电路串接电阻的方法

实际设计电路图如下：

机械运动周期仿真结果图如下：

编辑：hfy