基于MATLAB的鼠籠式三相異步電動機的降壓起動設(shè)計

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機的降壓起動設(shè)計

廖育梅

（新余學(xué)院,江西 新余 338000）

三相異步電機廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。因為三相異步電動機的直接起動會導(dǎo)致啟動電流是正常額定電流的5倍左右，啟動轉(zhuǎn)矩過大，容易對負載產(chǎn)生較大的沖擊，考慮到電流、啟動轉(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電流，降低啟動轉(zhuǎn)矩。本文主要研究基于MATLAB的三相異步電動機定子繞組串電阻降壓起動設(shè)計和仿真。

三相異步電動機；降壓起動；MATLAB

0 緒論

三相異步電動機由于易調(diào)速易轉(zhuǎn)向，從而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。由于異步電動機直接啟動會導(dǎo)致啟動電流過大，啟動轉(zhuǎn)矩過大，從而損害生產(chǎn)機械。因此啟動時，常采用降壓啟動的方法。對于三項鼠籠式異步電動機，其降壓起動方法有延邊三角形降壓啟動方法、定子繞組串電阻降壓起動方法、Y/Δ降壓起動方法及自耦變壓器降壓起動方法等。本文主要利用MATLAB對三相異步電動機定子繞組串電阻降壓起動和直接啟動進行了設(shè)計和仿真。

1 異步電動機工作原理

三相鼠籠式異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。當三相定子繞組接三相對稱電源時，定子繞組就產(chǎn)生三相對稱電流，從而定子部分產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。因為磁場在轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)子不動，就可認為轉(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)電動勢和感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子繞組受到磁場力的作用，就轉(zhuǎn)動起來，其轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，不同步。所以稱為三相異步電動機。

2 實例計算和MATLAB仿真

一臺鼠籠式三相異步電動機，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電流Is≤150A，起動轉(zhuǎn)矩為73.5N.m。若選擇定子繞組串電阻降壓起動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行分析。

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

可求得：

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

正常起動轉(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

MATLAB仿真圖：

（1）直接啟動仿真圖

（2）定子繞組串電阻降壓起動仿真模型原理圖

3 結(jié)果分析

3.1 運行結(jié)果

直接起動轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形

直接起動轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩波形

直接起動定子電流與轉(zhuǎn)子電流波形

串電阻降壓起動定子電流和轉(zhuǎn)子電流波形

3.2 特性分析

通過比較直接起動和定子繞組串電阻降壓起動的仿真結(jié)果，可以看出，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流得到了有效的控制，定子串電阻起動降低了起動電流，減小了對電機的沖擊，但降壓起動時間比直接起動時間長很多。

一旦起動完畢，串聯(lián)電阻即被短接，電動機進入全電壓正常運行。

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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。