电力拖动专业课程设计.doc

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 谢海椿 学 号： 学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 自动化 题 目： 交流电动机工作特性仿真 转速特性 指引教师： 王建萍 职称： 工程师 年 12 月 31 日 中北大学课程设计任务书 11/12 年第 1 学期学 院： 信息与通信工程学院 专 业： 自动化 学 生 姓 名： 谢海椿 学 号： 课程设计题目： 交流电动机工作特性仿真分析 转速特性 起 迄 日 期： 12 月31日 01月 06日 课程设计地点： 校内 指 导 教 师： 王建萍 系 主 任： 王忠庆 下达任务书日期： 年12 月31 日课 程 设 计 任 务 书1设计目：掌握交流电动机工作特性，对其中转速特性进行详细阐明，并用MATLAB进行转速特性仿真，并得出仿真结论。2设计内容和规定（涉及原始数据、技术参数、条件、设计规定等）：1. 对所学交流电动机知识进行复习，重点掌握交流电动机工作特性中转 速特性。2. 学习MATLAB语言，运营M文献格式进行转速特性仿真。3. 得出仿真成果。3设计工作任务及工作量规定涉及课程设计计算阐明书(论文)、图纸、实物样品等：1. 查阅资历料，掌握原理。2. 阐明原理，编写程序进行仿真，得出成果。3. 撰写课程设计阐明书。4重要参照文献：1 赵耀霞. 电机学与电力拖动技术.北京：国防工业出版社，.2 王中鲜. MATLAB建模与仿真应用.北京：机械工业出版社，.3 潘晓晟. MATLAB电机仿真精华50例.北京：电子工业出版社，.5设计成果形式及规定：课程设计阐明书1份设计原理分析1份仿真成果1份.6工作筹划及进度：12月31日01月02 日 收集整顿资料,学习MATLAB拟定方案01月03日01月05日 设计并完毕设计阐明书.01月06日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日一、 原理阐述 感应电动机是一类重要交流电机。它在正常电动运营时重要是通过定子对转子之间电磁感应，使转子获得进行正常运营所需电流和转矩。众所周知，交流电一种重要指标是交流电频率，普通来讲，感应电动机转速与供应它进行工作交流电频率不保持同步关系。因而，从这个意义上讲，交流感应电动机又经常被称作异步电动机。三相异步电机是重要异步电动机。三相定子绕组通过三相交流电产生旋转磁场，转子导体切割磁力线产生感应电动势与感应电流，进而产生电磁转矩使转子旋转。三相感应电动机在空载运营时，转子转速接近于电机同步转速n。随着负载增大，必要输出较大转矩以维持电机稳定运营，这样，就会使转子转速度略有减少。经实验测试和分析后，可以得出输出功率增大与转子转速n减少近似为线性关系。三相感应电动机旋转磁场旋转速度(又称同步转速) n为： r/min f三相交流电频率； P三相电动机定子极对数。磁场转速n和转子速度n之差与n比值称为转差率S： 异步电动机启动时n=0，s=1；n=n时，s=0； 额定工况下普通s=1.56%转子角速度为： 电动机转矩为： 转子端电磁功率为： 转子端电磁功率与输出功率之间关系为： 因此输出功率为： 由以上式子可以得输出功率与转速n关系。选定参数为额定电压U1=380V，定子连接，定子电阻R1=1.375，漏抗X1=2.43，转子电阻R2=1.047，漏抗X2=4.4，设额定负载时，有转差率s=0.028。计算得额定转速=1458r/min;输出功率=10027W二、 程序与关系：clearU1=220*sqrt(3)； %输入电机参数Nphase=3；P=2； %极对数为2fN=50； %交流电频率R1=1.375； %定子端电阻X1=2.43； %定子漏抗R2=1.047； %转子电阻X2=4.4； %转子漏抗Xm=8.34； %励磁漏抗omegas=2*pi*fN； %计算电机同步速度n1=60*fN/P; for N=1:10000 % 转差率计算 s=N/10000;T=(Nphase*P*U12*R2/s)/(omegas*(R1+R2/s)2+(X1+X2)2)；%转矩计算n=(1-s)*n1； % 转速计算 Pm=(T*2*pi*n)/60； %转子端功率计算P2=(1-s)*Pm； %输出功率计算plot(P2,n) % 绘图hold onendtitle(交流电机转速特性)xlabel(P2/W)ylabel(n（r/min）)三、仿真成果仿真所得图： 与关系图和关系：将与关系程序中plot(P2,n) % 绘图hold onendtitle(交流电机转速特性)xlabel(P2/W)ylabel(n（r/min）)改成plot(T,n) % 绘图hold onendtitle(交流电机转速特性)xlabel(T/N.m)ylabel(n（r/min）)仿真所得图： 与关系图和关系将与关系程序中plot(P2,n) % 绘图hold onendtitle(交流电机转速特性)xlabel(P2/W)ylabel(n（r/min）)改成plot(T,P2) % 绘图hold onendtitle(交流电机转速特性)xlabel(T/N.m)ylabel(P2/W)所得仿真图： P2和T关系图分析：1.由与关系图可知，当转速n为1458r/min时，输出功率为10020W，这与计算值10027W很接近，证明所得特性图是对的。2.由与关系图可知，n从1500r/min减少到1337/min区间中，输出功率P2近似线性增大，这与课本结论“输出功率P2增大与转子转速n减少近似呈线性关系”相符合。3.n从1337r/min减少到0区间中，从n和T关系途中可知，转矩T从166.1N.m减少到0，从P2和T关系图中可知，此时输出功率P2从最大值减少到0，这与n与P2关系图中P递减相符合。四、所遇问题及解决方案1.刚拿到课程设计题目时，打算用SIMULINK连图做仿真，连好图后发现仿真中没有输出功率这一成果，遂决定用M文献做程序仿真。2.编写程序时不能拟定转速特性是转速和哪个变量之间关系，联想到直流电机转速特性是转速和转矩关系，套用过来便得到转速n和转矩T关系图，日后发现课本上转速特性是转速与输出功率关系，将n和T关系程序改动便得到n和P2关系，n和P2关系图验证了“输出功率P2增大与转子转速n减少近似呈线性关系”，但图中递减某些是书中没有提到，于是建立了转矩T和输出功率P2之间关系，从转矩T和输出功率P2关系图解释了n和P2关系图中递减某些。五、实验心得 本次电拖课程设计我研究对象交流电动机工作特性仿真分析转速特性，对此我结合课本知识与网上搜索资料，对其原理及实现做出了深刻研究和分析。我平时没有在学习仿真软件方面下功夫，只是在实验时才偶尔使用一两次，导致实验开始时不知如何使用软件，通过问同窗和上网查资料才懂得如何使用MATLAB研究咱们课程设计。在网上搜索资料时，查出信息往往不是自己最想要，因此如何在复杂浩瀚网上资料中找到对自己有用信息是一门技术，这在后来学习中应当多总结，多学习，这样才干在后来工作和学习中迅速获取对自己有用信息。通过本次课程设计我结识到咱们生活在一种技术日新月异时代，而课本上知识往往是过时技术，因此咱们在学习中要夯实掌握课本基本知识，但不能只局限于课本，而应当多去理解本学科最新动态与发展趋势，这样才干扩充自己视野，提高自己专业技能。