廖育梅

（新余學(xué)院,江西 新余 338000）

基于MATLAB的鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)設(shè)計(jì)

廖育梅

（新余學(xué)院,江西 新余 338000）

三相異步電機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)的直接起動(dòng)會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)電流是正常額定電流的5倍左右，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大，容易對(duì)負(fù)載產(chǎn)生較大的沖擊，考慮到電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩近似的與定子的電壓成正比，因此采用降低定子電壓的辦法來限制起動(dòng)電流，降低啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。本文主要研究基于MATLAB的三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組串電阻降壓起動(dòng)設(shè)計(jì)和仿真。

三相異步電動(dòng)機(jī)；降壓起動(dòng)；MATLAB

0 緒論

三相異步電動(dòng)機(jī)由于易調(diào)速易轉(zhuǎn)向，從而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)電流過大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩過大，從而損害生產(chǎn)機(jī)械。因此啟動(dòng)時(shí)，常采用降壓?jiǎn)?dòng)的方法。對(duì)于三項(xiàng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其降壓起動(dòng)方法有延邊三角形降壓?jiǎn)?dòng)方法、定子繞組串電阻降壓起動(dòng)方法、Y/Δ降壓起動(dòng)方法及自耦變壓器降壓起動(dòng)方法等。本文主要利用MATLAB對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組串電阻降壓起動(dòng)和直接啟動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。

1 異步電動(dòng)機(jī)工作原理

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。當(dāng)三相定子繞組接三相對(duì)稱電源時(shí)，定子繞組就產(chǎn)生三相對(duì)稱電流，從而定子部分產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因?yàn)榇艌?chǎng)在轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)子不動(dòng)，就可認(rèn)為轉(zhuǎn)子在切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，從而轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組受到磁場(chǎng)力的作用，就轉(zhuǎn)動(dòng)起來，其轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，不同步。所以稱為三相異步電動(dòng)機(jī)。

2 實(shí)例計(jì)算和MATLAB仿真

一臺(tái)鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)，已知數(shù)據(jù)為：PN=28KW，IN=25A，nN=1455r/min，cosφN=0.88，KI=6，KT=1.1，λ=2.3。供電變壓器要求起動(dòng)電流Is≤150A，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為73.5N.m。若選擇定子繞組串電阻降壓起動(dòng)方法判斷是否能采用，并用MATLAB Simulink仿真，做出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、定子電流和轉(zhuǎn)子電流的波形圖并進(jìn)行分析。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：TN= 9550PN/nNKT=Is/INKT=Tst/TNλ=Tmax/TN

可求得：

電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩TN= 9550PN/nN= 9550×28/1445=183.78N.m

正常起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于Ts1=KTTL=1.1×73.5=80.85N.m

Is’＜Is1=150A

采用串電阻降壓起動(dòng)Is= KIIN=6×25=150A

滿足Is≤Is1=150A

Ts=（Is1/Is）2Tst=（150/6×25）2×1.1×183.78=202.16N.m

Ts＞Ts1=80.85N.m

所以，能采用串電阻降壓起動(dòng)

MATLAB仿真圖：

（1）直接啟動(dòng)仿真圖

（2）定子繞組串電阻降壓起動(dòng)仿真模型原理圖

3 結(jié)果分析

3.1 運(yùn)行結(jié)果

直接起動(dòng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形

直接起動(dòng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形

直接起動(dòng)定子電流與轉(zhuǎn)子電流波形

串電阻降壓起動(dòng)定子電流和轉(zhuǎn)子電流波形

3.2 特性分析

通過比較直接起動(dòng)和定子繞組串電阻降壓起動(dòng)的仿真結(jié)果，可以看出，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流得到了有效的控制，定子串電阻起動(dòng)降低了起動(dòng)電流，減小了對(duì)電機(jī)的沖擊，但降壓起動(dòng)時(shí)間比直接起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)很多。

一旦起動(dòng)完畢，串聯(lián)電阻即被短接，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行。

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廖育梅，江西新余人，碩士，研究方向：控制理論與控制工程。