張曉亮+史優(yōu)國(guó)

摘 要：本文在以三相異步電機(jī)為研究重點(diǎn)，建立了三相異步電機(jī)串電抗器啟動(dòng)仿真模型，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。

關(guān)鍵詞：三相異步電機(jī)；仿真模型；啟動(dòng)

1研究目的

三相異步電機(jī)在直接啟動(dòng)時(shí)，全部電源電壓直接加到了電機(jī)的定子繞組上，這時(shí)的啟動(dòng)電流會(huì)達(dá)到額定電流的4～7倍，過(guò)大的電流會(huì)使電機(jī)發(fā)熱，電機(jī)繞組受熱發(fā)生變形，甚至還會(huì)造成電網(wǎng)電壓顯著下降。如果在交流電源和電機(jī)每相定子繞組之間串接電抗元件。電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，電抗元件產(chǎn)生分壓，從而起到限制啟動(dòng)電流的目的，隨著啟動(dòng)過(guò)程的結(jié)束，電抗電壓越來(lái)越小，直至啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。為此，結(jié)合一臺(tái)具體電機(jī)參數(shù)，確定出電抗器的具體參數(shù)。

2仿真模型

2.1三相異步電機(jī)直接啟動(dòng)SIMULINK仿真模型

三相異步電機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn)T=f（s） 由電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式為

建立三相異步電機(jī)的直接啟動(dòng)模型可以采用MATLAB仿真軟件下的SIMULINK仿真模塊建立，如交流電源、電壓測(cè)量、異步電機(jī)、電機(jī)測(cè)量等。實(shí)驗(yàn)中選用的電機(jī)參數(shù)如下：額定電壓為10000V，額定電流30.5A，額定功率450KW，極對(duì)數(shù)為3，額定轉(zhuǎn)速為985rpm，定子電阻為3.07Ω，轉(zhuǎn)子電阻2.07Ω，自感系數(shù)為2.5H，互感系數(shù)為2.4H，漏感系數(shù)為0.1H。為其仿真模型如下圖所示。

2.2三相異步電機(jī)串電抗器啟動(dòng)SIMULINK仿真模型

3仿真結(jié)果

3.1三相異步電機(jī)直接啟動(dòng)SIMULINK仿真結(jié)果

從上圖可以看出，直接起動(dòng)時(shí)，因?yàn)樨?fù)載很小，所以轉(zhuǎn)速非常接近同步轉(zhuǎn)速1000r/min 。定子電流波形和轉(zhuǎn)子電流波形呈現(xiàn)較大的振蕩，起動(dòng)后電流降至正常工作電流。異步電機(jī)在直接起動(dòng)過(guò)程中的起動(dòng)電流較大為232A，為額定電流的8倍，這與實(shí)際情況相符。

3.2三相異步電機(jī)串電抗器啟動(dòng)SIMULINK仿真結(jié)果

從上圖可以看出，異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)定子串電抗器起動(dòng)的方法，可以使電抗器起到一定的分壓作用，從而達(dá)到減小加在機(jī)端的電壓的目的，這樣可以減小起動(dòng)電流，相比于直接起動(dòng)，起動(dòng)電流顯著減小。同時(shí)，起動(dòng)過(guò)程中定子電流和轉(zhuǎn)子電流的波形也相當(dāng)理想，在最初起動(dòng)時(shí)的振蕩過(guò)后能平穩(wěn)的衰減至正常工作電流。

從以上圖形可知，當(dāng)電抗器的參數(shù)取R=280Ω，電感取100H時(shí)，電抗器分壓占總電源電壓的6%左右，啟動(dòng)效果比較滿(mǎn)意。

參考文獻(xiàn)

[1] 常鮮戎.三相異步電機(jī)新模型及其仿真與實(shí)驗(yàn)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2003.

[2] 李家會(huì).一種新型的三相異步電機(jī)控制方法 [J].電源技術(shù)，2014.

[3] 楊向宇.三相異步電機(jī)定子軸系A(chǔ)BC下的Matlab/Simulink仿真模型 [J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016.

作者簡(jiǎn)介：

張曉亮，男，1985年07月，410423198507275919，研究方向 控制理論與控制工程。

史優(yōu)國(guó)，男，1977年10月，110223197710094973，研究方向：機(jī)電一體化自動(dòng)化。