三相异步电机的机械特性(精)

实验报告

课程名称：电机与拖动基础

实验项目：三相异步电动机机械特性

姓名：lmysdju

一．实验目的

理解三相异步电动机的机械特性，用MATLAB绘制出不同控制方法下三项异步电机的机械特性曲线。

二．实验项目

1. E1/f1为常数，在不同供电频率下绘制出机械特性曲线； 2. U1/f1为常数，在不同供电频率下绘制出机械特性曲线； 3. U1U1n，在不同供电频率下绘制出机械特性曲线。

三．实验内容

本实验是基于MATLAB软件的，所需要的电机时参数已知的。电机的特征如下：三相四极，定子绕组为U1N380Vf1N

50HzNn

Y

接，其额定数据和毎相参数如下：

1480r/minR11.03R2p1.02X101.03X20p4

.4R07.0X090.0

1. 采用恒E1/f1控制，通过MATLAB编程，绘制出不同供电频率下三相异步电机的机械特性。

其程序如下：

%Mechanical characteristic with E1/f1=Const

clc

clear

syms U1n Nph Poles Fe0 Nn R1 R2p X10 X20p R0 X0 Nsn Sn Zeq Z1 F1 Ns X1 X2p Xm...

E1 E1n S Nrl Teml a b;

U1n=380/sqrt(3);Nph=3;Poles=4;Fe0=50;Nn=1480;R1=1.03;R2p=1.02;X10=1.03;

X20p=4.4;R0=7;X0=90;

Nsn=120*Fe0/Poles;

Sn=(Nsn-Nn)/Nsn;

Zeq=(R0+j*X0)*(R2p/Sn+j*X20p)/((R0+j*X0)+(R2p/Sn+j*X20p)); Z1=R1+j*X10;

E1n=abs(Zeq*U1n/(Zeq+Z1));

for b=1:4

if b==1

F1=50;

elseif b==2

F1=35;

elseif b==3

F1=25;

elseif b==4

F1=10;

end

Ns=120*F1/Poles;

X1=X10*(F1/Fe0);

X2p=X20p*(F1/Fe0);

Xm=X0*(F1/Fe0);

E1=E1n*(F1/Fe0);

for a=1:2000

S=a/2000;

Nrl=Ns*(1-S);

Teml=Nph*Poles/(4*pi)*(E1/F1)^2*F1*R2p/S/((R2p/S)^2+X2p^2);

Tem(a)=Teml;

Nr(a)=Nrl;

plot(Teml,Nrl);

hold on;

end

hold on;

end

xlabel('Torque[N.m]');ylabel('Speed[r/min]');

title('Mechanical characterristic with E1/f1=const');

ylim([0,1600]);

xlim([0,105]);

text(50,1350,'f=50Hz');

text(50,900,'f=35Hz');

text(50,600,'f=25Hz');

text(50,150,'f=10Hz');

运行结果：

Mechanical characterristic with E1/f1=const

Speed[r/min]Torque[N.m]

2．采用恒U1/f1控制，重新绘制出不同供电频率下三相异步电机的机械特性曲线。

程序如下：

%Mechanical characteristic with U1/f1=Const

clc

clear

syms U1n Nph Poles Fe0 Nn R1 R2p X10 X20p R0 X0 Sn F1 Ns X1 X2p Xm...

S Nrl Teml a b;

U1n=380/sqrt(3);Nph=3;Poles=4;Fe0=50;Nn=1480;R1=1.03;R2p=1.02;X10=1.03;

X20p=4.4;R0=7;X0=90;

for b=1:4

if b==1

F1=50;

elseif b==2

F1=35;

elseif b==3

F1=25;

elseif b==4

F1=10;

end

Ns=120*F1/Poles;

X1=X10*(F1/Fe0);

X2p=X20p*(F1/Fe0);

Xm=X0*(F1/Fe0);

U1=U1n*(F1/Fe0);

for a=1:2000

S=a/2000;

Nrl=Ns*(1-S);

Teml=Nph*Poles/(4*pi)*(U1/F1)^2*F1*R2p/S/((R2p/S)^2+(X1+X2p)^2);

plot(Teml,Nrl);

hold on;

end

hold on;

end

xlabel('Torque[N.m]');ylabel('Speed[r/min]');

title('Mechanical characterristic with U1/f1=const');

ylim([0,1600]);

xlim([0,105]);

text(50,1350,'f=50Hz');

text(50,900,'f=35Hz');

text(50,600,'f=25Hz');

text(50,150,'f=10Hz');

运行结果：

Mechanical characterristic with U1/f1=const

Speed[r/min]0102030405060

Torque[N.m]708090100

3．采用恒定电压控制U1U1n，绘制出不同频率下三相异步电动机的机械特性。

程序如下：

%Mechanical characteristic with U1=U1n

clc

clear

syms U1n Nph Poles Fe0 Nn R1 R2p X10 X20p R0 X0 Nsn Sn Zeq Z1 F1 Ns X1 X2p Xm...

S Nrl Teml a b;

U1n=380/sqrt(3);Nph=3;Poles=4;Fe0=50;Nn=1480;R1=1.03;R2p=1.02;X10=1.03;

X20p=4.4;R0=7;X0=90;

for b=1:4

if b==1

F1=50;

elseif b==2

F1=60;

elseif b==3

F1=70;

elseif b==4

F1=80;

end

Ns=120*F1/Poles;

X1=X10*(F1/Fe0);

X2p=X20p*(F1/Fe0);

Xm=X0*(F1/Fe0);

U1=U1n;

for a=1:2000

S=a/2000;

Nrl=Ns*(1-S);

Teml=Nph*Poles/(4*pi)*(U1/F1)^2*F1*R2p/S/((R2p/S)^2+(X1+X2p)^2);

plot(Teml,Nrl);

hold on;

end

hold on;

end

xlabel('Torque[N.m]');ylabel('Speed[r/min]');

title('Mechanical characterristic with U1=U1n');

xlim([0,105]);

text(10,1400,'f=50Hz');

text(10,1700,'f=60Hz');

text(10,2000,'f=70Hz');

text(10,2300,'f=80Hz');

运行结果：

Mechanical characterristic with U1=U1n

Speed[r/min]Torque[N.m]

四．实验总结

此实验分别采用恒E1/f1，恒U1/f1，U1U1n三种方法绘制了在不同供电频率下的机械特性曲线。在不同的控制方法下，三相异步电动机的机械特性不同，还有即使在同一控制方法下，所得到的机械特性曲线也是有区别的。这个实验不仅加深了对三项异步电机机械特性曲线的理解，还对MATLAB软件的编程有了较深的认识。