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三相异步电动机论文赏析八篇

时间:2023-03-23 15:14:17

三相异步电动机论文

三相异步电动机论文第1篇

关键词 探究式教学法 单相异步电动机 缺相

中图分类号:G424 文献标识码:A

The Design and Application of Inquiry-based Teaching Methods in the Teaching of Single-phase Induction Motor

Abstract Studying from three-phase asynchronous motor and the design of its open-phase running experimental, the inquiry teaching method in single-phase asynchronous motor is discussed. The teaching practice has proved that the inquiry teaching method is effective. Not only students' interest in learning has been cultivated through the integration of theory with practice, and students' subjective initiative has been greatly improved. Its result is very good.

Key words inquiry teaching method; asynchronous motor; open-phase

电机是所有电相关专业的学生必学的重要设备之一。目前,大部分作者在安排有关电机方面教材的篇章思路基本上是分为两大篇,直流电机篇和交流电机篇。交流电机篇主要是对三相异步电动机的工作原理及性能参数进行分析,对单相异步电动机则是一概而过,然而在实际生活中使用最多的还是单相异步电动机,例如电风扇、电冰箱、空调、洗衣机等,因此,让学生学好单相异步电动机的工作原理具有很强的实践意义。经过几次教学后发现,按照传统的讲授式的方式分析单相异步电动机工作原理后,达不到理想的效果。经比较分析多种教学方法,后着重采用了探究式教学方法来设计分析单相异步电动机,效果较好。

1 知识准备

一般,单相异步电动机是在三相异步电动机介绍之后才进行,而且三相异步电动机的介绍详细,单相异步电动机的介绍简略,所以教学的思路期望能从三相异步电动机来推导单相异步电动机的工作原理。

经详细分析三相异步电动机的工作原理后,得知三相异步电动机工作原理大体上可分为两部分内容:一要产生旋转磁场,二转子在旋转磁场的作用下产生感应电流受力后能转动。产生旋转磁场是关键,这也需两个条件:一是各相绕组在空间上要相隔一定角度;二是流进各相绕组的电流要有相位差。

单相异步电动机与三相异步电动机均属于异步电动机类,从大类上来说工作原理相类似,最大的区别就在于前者供电电源为单相交流电,而后者为三相。经电路分析知,三相交流电若缺任一相后就相当于单相交流电了,以此类推,那么三相异步电动机缺相后的运行情况就跟单相异步电动机相类似了。

2 探究式教学法的课堂设计

2.1 课堂前的实验设计

经上节分析,只要知道三相异步电动机缺一相后的运行情况就能类推单相异步电动机的工作原理。可经过实验设计三相异步电动机缺一相后的运行情况。

主要实验设备:三相交流电源(对称)、三相鼠笼式异步电动机。

实验内容:(1)采用三相交流电源将三相鼠笼式异步电动机全压起动,观察起动情况;待电动机运行平稳一段时间后,突然拆出其供电电源中的任一相电源(注意小心操作,以免触电),观察电动机的运行情况;(2)断电待电动机完全停稳后,让电动机在缺一相电的情况下起动,观察起动情况。实验完毕后,得观察结果如表1。

实验可以在上课前单独准备,也可作为学生实验内容的一部分,由于实验存在一定的危险性,建议一定需注意安全。需注意的是在实验前需排除三相异步电动机在缺相情况自起动的可能性,可依据文献①进行操作。

2.2 探究式教学法的课堂设计

以上述实验为基础,进行课堂教学设计。在课堂教学设计中始终坚持探究式教学的目标性、主体性、环境性、方法性、过程性及终结性六个原则,②设计流程如下:

(1)由缺相不能起动①不能起动原因是没有形成旋转磁场吗?②没产生旋转磁场的原因是不是流进两相绕组(不包括缺相对应的那相绕组)的电流不存在相位差?

(2)引入图1③若采用图1电路,仍由单相电源供电,流入A、B绕组的电流是否存在相位差?

(3)画出、的向量图如图2

④、的相位差能否通过选择电容量使其接近90度?

进而分析、相位差为9 0度时的磁场情况,得出单相异步电动机起动原理。

(4)由缺相能运行⑤异步电动机在正常起动后,各相绕组电流不存在相位差的情况下可不可以运行?⑥图1所示异步电动机正常起动后,断开开关S电动机能否继续运行?

分析电容起动式单相异步电动机运行原理。

(5)由缺相运行存在轻微异常声响,可推出此时三相异步电动机运行不是特别平稳,同时可推断电容起动式单相异步电动机对运行平稳性能要求不是很高。⑦若对单相异步电动机运行平稳性能要求很高,仍需在正常起动后,断开开关S吗?

引出电容起动式单相异步电动机。

由于电阻式、电容起动和运转式等其它单相异步电动机的起动及运转原理与电容起动式单相异步电动机类似,所以无需再一一分析。

3 探究式教学法与传统教学法的比较

探究式教学方法注重引导学生提出问题,思考问题,从而解决问题。实践证明,这种教学方法能够激发学生的学习兴趣,能培养学生的发散思维能力,能开阔学生的创新思路,能提高学生实践及理论推导能力,最重要的是它是提高课堂教学质量的重要途径和手段。③④用探究式教学方法来讲解单相异步电动机工作情况,与传统的教学方法相比较,存在以下的不同:

4 总结

本论文从三相异步电动机的缺相起动及缺相运行出发,采用探究式教学法对单相异步电动机的教学进行了探讨,经教学实践证明,该方法的有效性,学生的主观能动性得到了较大的提高。但是今后还有很多地方需要继续努力,在以后的教学中仍需继续重视以人为本的教学原则,因材施教,仍需注重培养学生的学习兴趣以便更好地培养其学习的主观能动性。总之,教学方法的研究是需要不断地探索、不断地更新,才能有利于培养更高素质的人才。

注释

① 梅素珍.三相异步电动机电源缺相也能自起动的原因[J].电工技术,1995.11:50-60.

② 唐智松.探究式教学的基本原则[J].中国教育学刊,2001.5:13-16.

三相异步电动机论文第2篇

关键词:异步电动机;异同点;旋转磁场;绕组展开图

异步电动机主要有单相异步电动机和三相异步电动机,它们在结构、工作原理等方面既有相同点又有不同点。

1 单相异步电动机和三相异步电动机的相同点

1、同为异步电动机其结构上大致相同的,分为定子和转子,定子即静止部分,不会转动的部分,其上有定子绕组,其主要作用是产生旋转磁场;转子上有闭合的导条,主要作用是产生感生电流和电磁力。

2、其结构上的相同点决定了相同的工作原理。定子绕组在符合一定条件下产生旋转磁场,旋转磁场所具有的转速即为同步转速,n=60f/p,f为电源频率,我国电源频率为50赫兹,p为磁极对数,而转子上有闭合导条,与旋转磁场有相对切割从而产生感生电流,闭合导条中有感生电流且仍然位于磁场中所以受到电磁力,电磁力推动转子以异步转速运行,异步转速略小于同步转速并和同步转速同方向。

3、定子绕组重绕后判断首尾端的方法相同(用一节干电池和一个检流计,一套绕组接(碰)干电池,另一套绕组接检流计,检流计正偏,则接电源正极的一端和接检流计的负极的一端是同名端;检流计反偏,则接电源正极的一端与接检流计正极的一端为同名端),一般用两种方法判断,以免失误。接线时按接线方法把首尾端标清楚,再用上述方法判断无误则正确。

2 单相异步电动机和三相异步电动机的不同点

2.1 产生旋转磁场的两个条件不同

三相异步电动机则要求对称的三相绕组中通入对称的三相电流,对称的三相绕组即结构完全相同且三相首互差120度电角度,三相尾互差120度电角度;而我们所用的三相电就是对称的三相电流(互差120度相位),所以对称的三相绕组进行星型接法或三角形接法后直接接三相电源即可。前者条件其实就是电机定子绕组重绕。

单相异步电动机则要求两套绕组首互差90度电角度,尾互差90度电角度;并在这两套绕组中通入相位互差90度相位的电流。前者条件在单相电机定子绕组重绕时实现;而第二个条件则一般是利用电容来实现,启动绕组串电容后与工作绕组并接到电源上。因为通过电容的电流超前电压90度相位。那么,启动绕组中的电流比工作绕组中的电流超前90度相位。

2.2 定子绕组不同

一般三相异步电动机的定子绕组有三套,其结构相同,线径、匝数、线圈个数、连接方式完全相同;而单相异步电动机的定子绕组有两套并不一定相同,如排风扇电机两套绕组不相同,而洗衣机电机的两套绕组则完全相同。

2.3 所接电源及接线方式的不同

三相异步电动机的定子绕组是星型接法或三角形接法,然后接三相电(三根火线)。如下图所示:

单相异步电动机则是启动绕组串电容后与工作绕组并接在单相电源(一根火线一根零线)上(以洗衣机电机为例)。如下图所示:

2.4 正反转措施不同

单相电机是接电源的任一相的首尾互换,三相电机则是接电源的三根线中的任意两根对换。

3 异步电动机的教学方法

针对以上单相异步电动机和三相异步电动机的异同点,在教学中可采取以下几种方法。

3.1 教学内容上,由简到繁

一般先补充讲解左右手定则,再讲解电机的结构,并让学生实习进行拆装电机完全理解电机的结构后,再讲解异步电机的工作原理,(相同点)。一体化教学时先单相电机后三相电机,因为无论理论还是实习,单相电机相对要比三相电机难。在单相电机的实习时,先排风扇电机再洗衣机电机,因为前者绕组简单4极16槽单层链式绕组实习时较简单,而后者4极24槽单双层混合的同心绕组则比较难。在三相电机的实习时,类似的,先实习4极24槽单层链式绕组,再实习4极24槽同心绕组或交叉绕组。

3.2 模块化教学,以实习为主

单相电机、三相电机各为一个模块,且先进行单相电机模块再进行三相电机模块。模块化教学中,主要以实习为主,讲解理论内容为辅,因为技校学生基础差,底子薄,对理论知识不易接受,反而动手能力强,尽量在实践时融入理论,逐渐渗透。比如,实习三相电机的单层链式绕组,讲解理论最多6课时,而实习则须要二十个课时,绕线圈、裁槽契绝缘纸、嵌线圈、接线、首尾端测试、绝缘测试、捆绑整形、装入转子、再次首尾端测试和绝缘测试,最后都合格的情况下通电试运行。(为了拆绕组时方便,一般不再浸绝缘漆,那样再实习时不好拆卸绕组)。

3.3 理论与实习紧密相结合的一体化教学

单相电机模块,先讲结构后进行单相电机的拆装;讲电机的转动理论后实习单相电机的接线(接电源)、通电运行;讲解排风扇电机4极16槽单层链式绕组,要求学生会画图,能根据图分析出嵌线、接线规律并和其工作原理(旋转磁场的产生条件)相结合,然后进行实习,真正做到用所学的理论指导实习;同上再进行洗衣机电机的讲解和实习,由于该部分内容比较难,可以自愿原则选学,但对接受能力比较强的学生必须学。三相电机模块,也是先讲结构后再拆装实习;讲电机转动原理后实习其接线(接电源)、通电运行;讲解4极24槽单层链式绕组展开图,并结合图推导出嵌线规律、嵌线图和接线规律,要求学生掌握这些内容的基础上去实习,并在实习中熟练应用所讲理论知识,做到理论和实践融会贯通;同上再进行4极24槽单层同心或交叉绕组的讲解和实习,因该部分内容较难,可以自愿原则选学,但对接受能力较强的学生要求必须学。

3.4 灵活运用启发式教学

启发式教学是教学实践中一个古老而新颖的课题。在现代教学论中,启发式既是教学法原则,又是教学方法。教师如果能够正确应用它,就能充分调动学生学习的主动性、积极性、创造性,从而达到事半功倍的教学效果。教师在实习中可引导学生产生疑问或矛盾,积极动脑思考,鼓励学生积极思考多提问题,不但要知道怎么做,而且还要知道为什么这样做。比如电机绕组接线时,单相电机两套绕组首之间要相差90度电角度,是为什么?而三相电机的三套绕组的首之间却是相差120度电角度,又是为什么?嵌线圈时为什么绝缘纸不能破?漆包线不能损坏表面的绝缘漆?为什么嵌好一个线圈后要及时做对铁芯的绝缘测试?又如,单相电机和三相电机的正反转措施,理论难理解,但在实习时,学生亲自动手试验后,及时提出问题,老师再帮助学生解决问题,把实习和理论结合。所有的问题解决了懂了,也就把理论和实习融汇一起基本掌握了,并让学生明白既掌握理论又掌握实践是最好的,这样才能真正做到“理论指导实践,实践验证理论”。

三相异步电动机论文第3篇

关键词:行动导向教学;电力拖动;项目教学法;职业能力

中图分类号:G642文献标识码:A

文章编号:1009-0118(2012)04-0026-02

一、前言

最近,我们对河源高新区的企业进行走访和调查,我们发现,随着电器产品的不断更新换代,大量新技术、新工艺、新材料和新方法不断涌现,企业的生产线自动化程度越来越高。这给职业学校的教学管理、教学质量带来很大影响。以传统学科职业教学体系培养出来的人才不能很好的满足市场和社会的需求。针对这个问题,进行《电力拖动》课程改革,通过行动导向教学,加强学生实践能力和职业能力的培养,促进学生综合职业能力,创新能力的发展。

二、现今职业教育存在的问题

《电力拖动》是电气运行与控制专业的一门专业课程,主要学习电气控制的常用电器元件、电动机基本控制电路及常见机床电气控制线路。使学生具备电气设备控制系统安装、调试、电路故障检测、排除、维修维护综合职业能力。原来《电力拖动》课程教学,主要采用课堂讲授和实验教学,理论知识的学习和实验验证分开进行,教学效果和教学质量不明显,学生的技能得不到提高,中职学生的技能优势不能凸显,很难适应企业就业岗位技能的需求,学生得不到用人单位的认可。

通过参加职业教育专家张治忠教授行动导向教学培训班的学习以及与企业行业的专家座谈,存在以下问题:

(一)教学目标不具体。如三相异步电动机正反转控制线路的安装,教师上课可以只讲理论,不动手操作安装。不能体现中等职业教学以就业为导向,以能力为本位。

(二)忽视了学生学习的主体作用。传统教学教师忽视学生学习的主体作用,课堂以老师为主体,学生为辅,学生处于被动学习地位。如将教学目标改为安装三相异步电动机正反转控制线路,能激发学生的学习兴趣,学生自己动手操作,安装线路,突出课堂教学以学生为主体。

(三)教学方法简单。没有针对《电力拖动》这门课程的特点进行分析,没有针对中职学生的学习特点进行教学,中职学生文化理论基础薄弱,喜欢动手操作,不喜欢上理论课。该课程的实践操作性很强,应该通过行动导向教学,运用项目教学法,让学生通过自己动手操作安装,形成作品进行展示。

(四)考试内容不合理。按照传统教学,侧重理论考试,学生通过死记硬背,成绩不理想。应该以操作考试为主,理论考试为辅,对学生安装作品的工艺、通电试车是否成功、故障能否排除进行考核,能够突出学生的技能,符合职业教育的培养目标。

三、对《电力拖动》课程教学内容的改革和探索

为了解决上述问题,也是对行动导向教学的尝试。从中等职业教育培养目标和《电力拖动》课程的特点出发,让学生成为学习的主体,激发学生的学习兴趣和求知欲,以培养学生的职业能力和创新能力为核心,对《电力拖动》课程教学内容进行如下改革和探索。

(一)坚持培养学生的职业能力,明确教学目标

以就业为导向,以企业人才需求和职业标准、职业岗位能力的要求为依据,确定学生的职业能力,安排教学内容,明确教学目标。通过对电气运行与控制专业人才需求调研,对电气运行与控制专业的岗位群进行职业能力分析,确定了《电力拖动》课程的职业能力目标:1、识别、选择、检测、使用常用低压电器元件;2、绘制、识读常用三相异步电动机电气控制线路图;3、安装、检测常用三相异步电动机电气控制线路;4、分析、排除常用三相异步电动机电气控制线路故障;5、分析、排除常用机床电气控制线路故障。

(二)以行动导向教学指导,以项目教学法为载体,在教学过程中加强学生职业能力的培养

通过对电气运行与控制专业岗位群职业能力的分析,以常用控制线路安装、检测、分析、排除故障为切入点,确定《电力拖动》课程教学内容。确定课程的教学内容为五个项目,分别为:1、识别、选择、检测、使用常用低压电器元件;2、安装、检测常用三相异步电动机电气控制线路;3、安装、检测双速电动机电气控制线路;4、分析、排除常用电气控制线路故障;5、分析、排除常用机床电气控制线路故障。每个项目分成若干个任务,在项目实施过程中以任务引领培养学生的职业能力。

如在安装三相异步电动机正反转控制线路中,以行动导向教学进行课堂教学设计。(1)导入:让学生在车床实训室自己动手操作车床正反转,通过学生操作、观察、教师引导,让学生体会什么是正反转控制。教师让学生通过操作导入教学内容,激发学生的学习兴趣;(2)布置任务:安装、调试三相异步电动机正反转控制电路。采用分组教学,通过任务单,让每组学生自己查找资料、教材,绘制正反转控制电路线路图,每组学生尝试分析三相异步电动机正反转控制电路工作原理,教师讲解相结合,让学生识读电路图、工作原理。培养学生的语言表达能力,组员之间分工合作,形成团队意识;(3)实施步骤:让学生观察实物作品,清楚接线工艺,与教师示范工艺相结合,让学生知道怎样接线操作。学生自己动手检测、安装元器件、安装线路,安装完成后用万用表检测线路板,通电调试三相异步电动机正反转控制电路;(4)作品展示、评价:让每位学生将自己的作品展示并讲解,学生根据评分标准进行相互评分,教师根据每位学生的表现给予评分,确定最终成绩;(5)学生总结反思:指导学生写实训心得,将自己解决问题的方法记录下来。

通过行动导向教学,创设工作情境,教师示范和指导,学生分组动手操作训练,师生互动,让学生在工作任务中学会技能,培养学生的职业能力。

四、理论和实践教学相结合,通过多种教学方法,培养学生的综合能力

针对《电力拖动》课程实践性、专业性强的特点,通过项目教学法,把理论教学、实践教学融合在一起。电气运行与控制专业的学生要参加维修电工中级职业资格证书考试,考试的难点在于学生分析、排除线路故障。教师在教学过程中要进行分析、排除线路故障的任务教学设计,帮助学生分析归纳短路、断路故障现象,从而知道故障点在哪里,让学生掌握方法,进行反复训练。通过教师的引导,学生学会合作学习、自主学习,掌握学习的方法,培养了学生的综合能力。

通过行动导向教学,突出学生学习的主体作用,让学生自主学习,能够使学生理论联系实际,提高了教学质量,进一步培养了学生的职业能力。

参考文献:

\[1\]邓泽民.职业教育课程设计\[M\].北京:中国铁道出版社,2006.

\[2\]邓泽民.现代四大职教模式\[M\].北京:中国铁道出版社,2006.

三相异步电动机论文第4篇

[关键词]软启动控制器;电动机;节能启动运行

中图分类号:TM343 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0089-01

三相异步电动机由于其具有结构简单、运行可靠、检修维护方便、以及价格便宜等优点被广泛应用到各工程领域,作为电能转换为其它能量的主要动力载体。众所周知,电动机处于直接启动运行工况时,其启动电流一般可以达到额定电流的8倍以上,有的甚至可以达到15倍,强大的启动冲击电机会对电机供配电网、负载机械、以及电动机自身等造成巨大冲击破坏,不仅会影响到电机系统以及其拖动的机械设备的综合使用寿命,同时还会造成电机供电配电网电压发生突降,直接影响到同一配电网中其它用电设备的高效稳定运行。电动机在额定负载率附近工况范围内运行时,其效率较高,通常在80%左右;然而,当电动机拖动负载出现下降现象时,电机系统的运行效率也会随之发生显著下降。在电动机拖动系统选型设计时,通常都是按照系统最大负载和最坏运行条件情况来选定电机功率。在实际运行过程中,电机系统由于负载波动等原因,通常处于轻载(空载)或不均匀时变负载运行工况,导致电机运行在低效工况区,势必会造成大量的电能损失和浪费,因此,提高电机启动运行工况,保障整个电机系统具有较高的运行效率就显得很有必要[1]。

1 电动机软启动及节能方法简介

传统的串联电阻(电抗器)、并联自藕变压器、以及星型一三角形(Y-)等减压启动方式,不仅造价较高,而且电机在启动过程中均会经历一个由辅助供电系统到工频供电系统的跳跃过程,使得电机系统中的某些特征电参量发生特变,不能稳定连续平滑调节启动运行,容易导致电机系统发生机械或电气故障,加上电机控制系统变得越来越复杂,这类控制方式经济性能普遍较低,因此,其逐步被软启动控制系统所取代。

由于供电距离、电机功率等造成电动机直接启动方式,不能满足电机系统配电网电压降要求时,为了确保电机高效稳定的启动运行,应采取相应技术手段,通过降低电机定子电压的启动模式,达到限制启动电流保障电机高效可靠启动运行目的[2]。

基于电机控制系统中电动机启动的主要特性和节能基本理论方法的基础上,本文将对电机节能软启动器的逻辑结构和运行效果进行详细探讨。

2 节能软启动控制器在电机控制系统中的应用

2.1 系统功能单元组成

节能软启动器控制系统是综合三相异步电动机启动和运行保护为一体的节能保护启动控制装置,主要包括电动机软启动自动控制、系统输出输入能量平衡、以及电机故障保护等三大功能模块,其具体逻辑工作原理框图如图1所示:

从图1可知,当三相异步电动机处于起动过程时,控制系统各功能单元就会将电机机端的电压、电流、以及转速等信号经相应A/D模数转换电路,转换成相应的数据信号后送至控制系统中,与系统原始设定值进行动态比较分析后,计算获得对应的电参量偏差和偏差化率值,然后形成对应的控制决策,通过控制系统触发脉冲的宽度来动态调节晶闸管的触发角大小,完成对电机启动的实时控制。通过控制晶闸管触发角的大小,达到改变晶闸管输出电压实现电机降压软启动控制目的。从电动机启动特性来看,电机起动过程中,晶闸管的触发角会随电机启动过程的进行而不断开打,从而实现电机从零转速开始逐步加速无级平滑启动控制运行。当三相异步电动机出现故障时,系统就会检测到已成的工作电压和电流值,控制系统就会通过保护电路完成电机保护跳闸操作,防止电机故障进一步扩大给电机系统带来更加严重的危害,并能通过对应的可视化显示界面,提醒运行人员对相关异常单元进行检查,大大提高电机控制系统的人性化服务水平[3]。

2.2 软启动器PID控制

由于异步电动机控制系统是一个多参量、动态时变、非线性、强耦合的多阶复杂大系统,很难利用一种简洁的控制模型进行描述表达。PID控制系统可以通过内部电路自动分析获得对应准确的控制信号,是现代控制系统中常采用的控制方式,其典型控制原理如图2所示[4-5]:

2.3 应用效果分析

为了分析节能软启动控制器在三相交流异步电动机控制系统中节能降耗作用,在结合前面的理论分析的基础上,通过相应的功能单元组合,形成对应的软启动控制系统,整个系统基本参数为:三相异步电动机额定功率为22KW,额定电流为44A,额定电压380V,采用市电直接供电方式。按照图1所示的结构将异步电动机软启动控制系统进行有效连接,通过电机控制系统中有无装该节能软启动控制器进行比较试验,获得对应的试验数据如表1所示:

从表1可以看出,在加上节能软启动控制器后,电机启动工况特性得到有效改变,不仅降低电机的启动电流(使其比额定电压条件下的38.5A还低,仅为34.7A),有效避免了电机启动时强大启动电流对电网和电机的影响,同时还提高了电机系统的功率(从0.608提高到0.852),保障电机具有较高的工作效率,达到节能降耗的目的。

3 结束语

将以晶闸管为核心的节能软启动控制器应用到三相异步电动机控制系统中,可以有效解决了传统异步电动机启动运行性能水平较低的问题,达到了降低电机启动电流、提高运行效率的节能降耗稳定经济启动运行目的。

参考文献

[1] 徐甫荣,崔立.交流异步电动机启动及优化节能控制技术研究[J].电气传动自动化.2003.25(l):1-7.

[2] 高淑萍.智能型交流异步电机软起动器的研究[硕士学位论文][D],西安:西安理工大学,2004.

[3] 胡崇岳.交流调速技术[M].北京:机械工业出版社,2004.

三相异步电动机论文第5篇

关键词:异步电动机;等值电路;能耗分析

AbstractAsynchronous motor is the main power equipment of electric system. Its power consumption occupies the 50~60 percent of the nation gross amount of power generation. With the increasing energy scarcity nowadays, we should control the power saving of asynchronous motor in order to conserve electricity and up to higher operational efficiency. Then in order to take valid power saving measures, we should make asynchronous motor’s accurate qualitative and quantitative analysis and calculation. By the experiments on the laboratory motor, we lead the actual measurement of the motor's energy consumption in different operating conditions, and the energy decomposition analysis.

keywords:Asynchronous motor, Equivalent circuit, Energy consumption analysis.

中图分类号:TM32 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)

1引言

电机在电力系统占着很大的能耗比重,具体问题有这四点:①我国电机系统运行效率低、耗能高,主要是由于电动机及被拖动设备本身效率低,系统不匹配和调节方式不合理造成;②设备陈旧,电动机、风机、水泵等设备落后,效率比发达国家平均低2-5个百分点;③“大马拉小车”现象严重。主要原因是由于我国设备设计选型富裕量较大,设备长期在低负荷区运行;④系统调节方式落后。风机、泵类调节大部分仍采用机械节流方式,调速方式效率低约30%。因此,有必要研究以异步电机能耗分布,最终通过理论计算找出一条综合节能评估的方法。针对异步电动机的不同运行工况,最终找出一种合适的节能优化方案。。

异步电机等值电路的能耗分析

图1异步电机的型等值电路

Fig.1 Cantilever equavilent circuit of asynchronous motor

假定忽略磁路饱和因素对电励磁参数的影响,电阻R1和Rm上消耗的有功功率Pu是不变的有功功率损耗,电抗X1和Xm消耗的无功功率qu是不变的无功功率,他们和机端电压有关。从图1可以推导出下列方程式[1]:

(1)

其中等效电导g为:

(2)

令:,,

(3)

其中:

(4)

则和上消耗的有功功率PV为可变损耗,其中上消耗的功率可看成定子铜耗和铁耗随负荷变化的可变部分,上消耗的功率则是转子铜耗,和上需要的无功功率为可变的无功功率,它们与电机负荷变化有关,和上消耗的有功功率为异步电机的电磁功率,由电机学知识可得式

(5)

因此,可变的有功损耗为:

(6)

由于本文研究的工况特点,异步电机转速不发生剧烈变化,因此在每个时间点上可以不计转速变化对结果的影响,即整个周期中电磁转矩都等于负载转矩的稳态运行条件。所以:

(7)

由于s很小,因此忽略上式分母中项不会引起很大误差,整理得:

(8)

其中:为点击的电磁转矩,s为电机转差率,为同步机械角速度。由图1结合电机转子铜耗为:(9)

按照图1的等效电路可以得到电机的有功损耗为:

(10)

在一定的负载转矩下,求解出最优电压[2]:

(11)

(12)

异步电机参数的测量

电机的参数也是通过空载和堵转两个试验,从而可以求得三相异步电机的参数、、、、和。

表1异步电机参数测量值

Tab.1The measured value of the asynchronous motor parameters

5.5Kw异步电动机的能耗测试与分析

由于异步电动机在不同电压和不同负载条件下其能耗有显著变化,所以基于实验室条件下5.5kw异步电动机对其在不同电压和负载条件下的能耗进行了实验测试和理论分析。实验中,通过测量电机的输入功率和输出功率,二者之差便是电机的总损耗∑P,然后通过第二节的能耗分解分析,利用电机的参数计算的各部分损耗。

4.1实验过程

实验以5.5kw电机作为实验对象,通过联轴器、球形联轴器、转矩转速测量仪器连接到直流发电机上。直流发电机作为异步电动机的负载,负载大小就是直流发电机的输出功率大小,直流发电机的输出功率是通过综合实验台上的励磁控制按钮调节。异步电动机结成星型接线,由调压电源供给电压。电动机的各电气量均通过综合测量仪表给出示数。转速、转矩、以及直流发电机的输出功率均由5.5kw电机综合试验台给出读数。由于电机的损耗在不同电压和不同负载时各不相同,因此实验分两组进行,一组实验在不同电压条件、相同负载(1/3负载)条件下测量从220V到420V时的输入输出功率和电流转矩等数据;第二组实验在不同负载条件、相同电压(380V)条件下测量从1/3负载到满载时的输入输出功率和电流等数据[3]。

图2电机试验平台简化图

Fig.1 Simplified diagram of the motor test

4.2实验数据

表2不同电压条件下5.5kw异步电机能耗测试

Tab.25.5Kw asynchronous motor energy consumption test under different voltage conditions

T=12.18N.m,Ω=151.77rad/s,P2=TΩ=1.849Kw

表3不同负载条件下5.5Kw异步电动机能耗测试

Tab.35.5Kw asynchronous motor energy consumption test under different load conditions

U=380V

4.2实验数据分析

通过2节的计算公式能够算的总有功损耗ΣP、可变损耗Pu、不变损耗Pv、转子铜耗Pcu2以及pm+pa。

表4不同电压条件下5.5Kw异步电动机能耗分析

Tab.45.5Kw asynchronous motor energy consumption analysis under different voltage conditions

T=12.18N.m,Ω=151.77rad/s,P2=TΩ=1.849Kw

表3不同负载条件下5.5Kw异步电动机能耗分析

Tab.35.5Kw asynchronous motor energy consumption analysis under different load conditions

5结论

1. 当实验电压从220V往420V升高的过程中,定转子的损耗均随着电压的变化而变化,变化趋势呈现为先减小后增大,当电压增大到300V的时候总损耗减小到最低,因此可以得到一个结论,就是在轻载情况下,异步电动机存在着一个最优电压,使得此时的电机损耗减小到最小。因此可以大略估计出实验室的这台5.5kw电机在1/3负载情况下的最有电压大概在300V左右,跟理论计算值相近。

2. 5.5Kw异步电机在不同负载条件下,各损耗随着负载的增加基本都在改变,定转子铜耗在不断增加,这是由于负载的增加输出功率随之增加,导致转差变大,转子电流再增大,所以导致整个损耗的增加。

参考文献

[1]崔学深,周期性变工况条件下异步电机节能机理和节能途径【J】,中国电机工程学报,2008

三相异步电动机论文第6篇

关键词:三相异步电动机;数学模型;突然短路

中图分类号:TM341 文献标识码:A

文章编号:1005-913X(2015)08-0101-03

Transient Analyse Suddently Short Circuit of Three-phase Induction Motor

Zhang Wei-qiang

(Heilongjiang Polytechnic,Harbin 150036)

Abstract:In this paper the transient process and harm of three-phase induction motor suddently short circuit is analyzed and researched. Mathematical models for simulating suddently short circuit in three-phase induction motor , using direct phase quantities, are described. Simu-

ulating models are builded by Ansoft software. Using a three-phase induction motor as prototype, Simulations were performed respectively when the motor circuit is shorted at different time. And results about currents, torques are analysed. From the simulate result and theoretical analysis we can see the variationg tendency about curret and torque during shorting.

Key words:three-phase induction motor, mathematical model, Suddently Short Circuit

一、引言

异步电机具有结构简单,维护方便等优点,其应用领域非常广泛。随着异步电机应用范围的不断增多,发生短路故障的机率也相应增加。短路故障是电机最常见最危险的故障之一,其主要包括如下几个方面。

一是大的冲击电流会引起供电母线电压下降,严重影响同一供电母线正常运行的其它电气设备;二是大的冲击电流以及母线电压的下降,可能会危及电力线路保护装置工作的可靠性,使继电保护装置误动作,保护解体跳闸使电机电源恢复失败,引起系统设备再次失电;三是较大的瞬态电磁转矩,会对电机端部线圈、电机转轴及负载产生危害;四是较大的瞬态电流,会使电机发热,对电机绝缘损伤,甚至造成绝缘的永久破坏。

当电机容量较大时,上述问题更为严重,过大的冲击电流将使电机本身受到过大的电磁力的冲击,转矩的波动会使电机产生剧烈震动,发出巨大声响,也对电机负载、机械设备等的使用寿命有很大影响,造成安全隐患。所以为完善电机故障诊断技术,降低电机故障率,提高设备运行可靠性,研究短路故障意义非凡。

二、三相异步电动机模型的建立

(一)三相异步电动机的物理模型

图1是一台三相异步电机的示意图,图中定子三相绕组分别用A、B、C表示;转子三相绕组分别用a、b、c表示;定子A相绕组轴线与转子a相绕组轴线的夹角为θ(电角度);转子以机械角速度Ω旋转。

(二)三相异步电动机的数学模型

1.假定

为便于分析,作如下简化假设,假设电机为“理想电机”。理想电机的基本假设如下。

(1)电机的磁路为线性,铁心中的磁滞和涡流损耗忽略不计。

(2)气隙磁场在空间为正弦分布,磁场的高次谐波忽略不计。

(3)定、转子表面设为光滑,齿、槽的影响用卡式系数来计及。

(4)对于三相交流电机,定子绕组为对称三相绕组。

(5)忽略铁心损耗,忽略磁路饱和的影响。

(6)不考虑温度变化对绕组电阻的影响。

2.数学模型

在理想电机的假定下,正方向采用电动机惯例。根据动态耦合电路法,可以列出在相坐标系(即ABC坐标系)中三相异步电动机的电压方程为:

(三)三相异步电动机的仿真模型

为某用户设计的YKKS450-4 280kW 6kV电机。根据三相异步电动机的数学模型,运用Ansoft软件模块建立仿真分析模型分别如图3所示。

三、三相异步电动机突然短路仿真分析

(一)单相接地故障

电机正常运行,在0.2s时突然发生A相接地短路故障,此过程中电机定子电流、转矩曲线如图4、5所示。从图中可以看出:短路后在0.210s出现电流峰值为-328.4853A,电流倍数为7.776。随着时间的推移电流逐渐衰减,最后电机趋向短路稳定运行。由于电流较大,将产生很大的电磁力,损坏定子绕组,特别是绕组端部。而且较大的电流使绕组铜耗剧增,使电机温升增大。短路所产生的电磁转矩达到额定转矩的6倍以上,易造成电机振动及结构件的损伤。

(二)两相接地故障

电机正常运行,在0.2s时突然发生A、B相接地短路故障,此过程中电机定子电流、转矩曲线如图6、7所示。从图可以看出:短路后在0.208s出现电流峰值为455.6027A,电流倍数为10.939。随着时间的推移电流逐渐衰减,最后电机趋向短路稳定运行。电机长时间运行在大电流下,将使电机温度升高、绝缘破坏。而且短路所产生的电磁转矩达到额定转矩的9以上,极易造成破坏电机转轴、机座等。

(三)三相接地故障

电机正常运行,在0.2s时突然发生三相接地短路故障,此过程中电机定子电流、转矩曲线如图8、9所示。0.2s时刻断电,断电后在0.207s出现电流峰值为472.4736A,电流倍数为11.778。最后电机定子电流、转矩均为零,电机将无法运行。所以说三相接地故障是最危险的短路故障,直接导致电机停机。

四、结语

通过对三相同步电动机定子绕组突然单相、两相、三相接地故障分析可看出:突然短路故障将使电机定子电流剧增,电流最大波动值为电机额定运行时的12倍左右,电流的巨大变化将使电机绕组温度升高、绝缘下降,严重时绕组损坏、变形。过大的冲击电流将使电机本身受到过大的电磁力的冲击,使电机变形,而且波及转轴、机座、地脚螺栓等结构件。而且在此过程中转矩的波动也较大,最大波动值也接近于额定值的十倍,转矩波动会使电机产生剧烈震动,发出巨大声响,也对电机负载、机械设备等的使用寿命有很大影响,造成安全隐患。因此应加强电力系统的稳定性,减少短路故障的发生,以保障电机能长期安全可靠运行。

参考文献:

[1] 高景德,张麟征.电机过渡过程的分析理论及分析方法[M].北京:科学出版社,1983:666-794.

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[4] 胡敏强,屠黎明,林鹤云,等.水轮发电机定子绕组内部故障暂态电量仿真及其规律探讨[J].中国电机工程学报,1999(5):3-8.

三相异步电动机论文第7篇

要】进入到新世纪以后,伴随着我国国民经济的飞速发展,我国的电子电气行业也都得到了快速的发展,其中我国电能消耗总量有60%以上都是由电动机消耗的,这也占到了工业企业的70%以上,在我国科学技术的快速发展下,在工业企业中绝大部分的电机所使用都是三相异步电机,同步电机以及直流电机的用量都有着明显的下降趋势。而针对三相异步电机节能工作相关问题的探讨也成为了企业节能降耗所重点关注和研究的问题。本文便对三相异步电机选型的原理分析以及三相异步电机加装节能设备的原理分析两个方面的内容进行了详细的分析和探析,从而详细的论述了三相异步电机节能工作的相关问题。

【关键词】三相异步电机;节能设备;节能问题的探讨

一、三相异步电机选型的原理分析

(一)对三相异步电机耗损的分析。机械损耗、杂散耗损、转子铜耗、定子铜耗以及励磁损耗是三相异步电机常见的耗损形式,而怎样才能真正的降低三相异步电机的损耗呢,对于铜、贴等损耗的部分时,必须选用导磁性能好、损耗低的磁性材料,而要想有效的降低三相异步电机的杂散损耗,则需要再优化电机设计结构的同时还需要尽量采用最新的制造工艺。一般情况下,普通电机的损耗大概为电机输入功率的13%左右,而高效电机的损耗却仅为其输入功率的9%,虽然高效电机的制造成本也增加了至少20%,但是由于三相异步电子的工作是具有连续性的,同时有很高的负载率,所以在选择电机时应选择高效率的电机。

(二)对三相异步电机效率的分析。如果电机处于不工作的状态时,其效率几乎就是0。而当三相异步电机开始工作时,其负载也开始增加,相比于其效率的迅速增加,三相异步电机总损耗的增加趋势还是较为缓慢的,当电机的负载上升到一定的程度时,也就是电机的可变损耗等于其不变损耗的状态时,电机的效率就达到了最大值。电动机的效率计算公式如下:ηp=η/ηe;η=P2/P1=1 -ΣP/P1;在这个公式中,η为电机的实际效率,ηe为电机的额定效率,ηp则为电机的比例效率;P1为电机的输入功率,P2则为电机的输出功率。三相异步电机的效率随其负载率的变化而变化的,并且一开始效率上升的趋势是明显的,当其负载率上升一定的值后,其效率也就呈现稳定的状态了,不再上升了。在电机的额定状态下,不同型号的三相异步电机的效率值也是有差异的,并且负载率越高的电机其效率值也就最高,并且在一定的区间范围内,其效率能够达到最大值。因此,在三相异步电机工作时,应尽量保证其工作的区域的效率值是较高的。

(三)对三相异步电机负载力矩特性的分析。当电机处于工作状态时,多样化是其负载力矩特性最主要的特点,但是还是可以将其分为恒功率负载、恒转矩负载以及变转矩负载三种类型,而其中每一个类型负载的力矩特性也都是由一种标准力矩或是多种标准力矩组合而成的。恒功率负载的力矩特性,随着电机转速的上升,负载的转矩是呈下降的趋势的,但功率是始终保持恒定的负载的。而恒转矩类负载,无论转速时如何变化的,负载的力矩都是固定的,这种负载的力矩特性应用的较为广泛,常见的有挤压机、皮带机、提升机、起重机、空压机、浮选机以及流水线等。而最后一类变转矩类负载,负载的转矩是与转速变化的平方的倍数成正比的,常见的应用有泵类负载和风机负载。

三相异步电机的工作点也就是其力矩特性曲线和其机械特性曲线的交点,由于恒转矩类负载的启动转矩与工作点的转矩是一样的,所以电机选型时不但要考虑工作点,同时也要考虑启动力矩的裕量,并且要注意放大裕量。由于变转矩类负载的启动负载一般为零,所以电机选型时只需考虑工作点工况。

通过以上的论述分析,为确保三相异步电机的节能效果,首先要选用高效电机,另外电机的负载应尽量在高效率的区域,当然具体的工作情况还是要具体分析的。

二、三相异步电机加装节能设备的原理分析

三相异步电机要想进一步的降低能耗,一个非常有效的措施就是在电机中加装节能设备,但是并不是所有的工况都能加装节能设备,应视具体负载的工艺情况而定。

(一)电机调速的原理分析。要想实现负载的调速需做好以下两个方面的工作,一是利用电机本身进行调速,其中变频调速是最主要的方式;另一个就是在电机和负载之间安装调速装置。通常情况下,要想对电机进行调速,必须要参考电机的转速公式:n=60×f×(1- s)/P,在此公式中,总共有三个变量,分别为极对数P、频率f和转差率s,当调节公式中的任一变量时,电机的转速就会正比例的变化或是反比例的变化。在高压烧线式电机中,串级调速是很重要的一种调速方式,它的原理就是通过控制电机工作时转子圈中电流大小,这样转子的磁通量大小也会在可控制的状态下,而磁通量对转差率是有影响的,所以也就是调节了电机的转速。这种方式的最大优点就是能够以小功率控制大功率,但是同时它的调节范围也是有限的。在三相异步电机的多种的调速方式中,变频调速的应用范围还是最为广泛的,因为其性价比最高并且其适应性也最强。

(二)调压方式节能分析。三相异步电机的工作点的力矩与其负载率是成正比例变化的,因此当降低电机定子的电压时,电机的磁通量也会下降,也就是降低了三相异步电机电机的铜损耗和铁损耗,电机的输出功率是固定不变的,所以也就是降低了电机的输入功率。而一旦电机的电压下降了,它的力矩也是呈下降状态的,因此三相异步电机不会有太大的调压范围。一般情况下,自耦调压、可控硅斩波以及三角转化是最主要的三种调压方式。而在这三种三相异步电机的调压方式中,自耦调压和三角转换这两种方式的电压是要分高低档的,只有可控硅斩波方式能够使电压发生连续性的变化,通常情况下,这种方式的节电效率大概为10%,由于电机本身的负载率不高,所以这种方式的节电效益也不高,因此调压方式的节能应用的也并不广泛。

(三)变转矩负载调速的节能分析。(1)输出功率特性与转速分析。水泵或是风机类的流体负载就是变转矩负载,压力与转速的平方是成正比例变化的,而流量也随转速成正比例变化的,轴功率等于压力与流量的乘积,所以轴功率就与转速的立方也是成正比例变化的,因此也就是水泵或是风机的轴功率与电源的频率的立方成正比例的变化。(2)变频调速与调节风门的比较。因为水泵的机械特性与风机的机械特性几乎是相同的,因此只需要分析调节风门来调节风量与通过变频调速来调节风量的差异性就可以了。当电机匀速工作时,其风门的角度为最大,而当需要降低风量时,若采用变频调速的方式,变频的频率会下降,但是风门开启的角度是不变的,负载的力矩特性曲线是不变的,而电机的机械特性曲线是要下降的;而当采用调节风门的方式时,即使风门开启的角度下降,电机的机械特性曲线也是不变的,但是负载的力矩特性曲线是上升的。通过比较分析,调节风门的变化趋势是要小于变频调速的变化趋势的。

通过以上的论述,我们对三相异步电机选型的原理分析以及三相异步电机加装节能设备的原理分析两个方面的内容进行了详细的分析和探讨。随着我国科学技术的快速发展和不断的进步,在选择三相异步电机的类型时,应选用容量最为合理的高效电机,当变转矩类负载的三相异步电机需要调节转速时,应选择变频的方式进行调速,并且进行机电设计时也应以此为依据,只有这样,三相异步电机才能真正取得节能的效果,企业设备才能够真正的达到稳定,工业企业才能够真正的降低企业能耗。

参考文献

[1]倪小敏.浅谈三相异步电机的节能器设计.节能,2005

[2]赵永.三相异步电机节能探讨.矿山机械,2007

[3]吕秀霜.三相异步电机常见故障及节能方法探讨.机电信息,2011

三相异步电动机论文第8篇

(湘南学院电子信息与电气工程学院,湖南郴州423000)

摘要:正弦脉冲宽度调制(SPWM)具有通用性强、原理简单易理解、开关频率固定、调节性和控制性很好、能消除谐波、模块设计简单等一系列优点,不失为改善波形的好方法。现主要介绍异步电动机SPWM变频调速的基本原理,并利用MATLAB/SIMULINK软件构造异步电动机SPWM变频调速仿真模型,由仿真结果可知,SPWM变频调速能得到比较稳定的电机调速效果。

关键词 :SPWM;逆变器;变频调速;异步电动机

项目来源:湖南省自然科学基金,项目名称:功能材料中力、电磁耦合作用强化与断裂机理研究,项目编号:14C1060

0引言

电机调速应用最广泛的是变频调速,它能实现无极变速,可以构成高动态性能的交流调速系统[1]。而变频器中用得最多的控制技术是SPWM,它控制逆变器中电力电子器件的开通或关断,输出幅值相等、宽度按正弦规律变化的电压脉冲序列。SPWM[2?3]具有通用性强、原理简单易理解、开关频率固定、调节性和控制性很好、能消除谐波等优点,对中小型逆变器的发展起了影响性的推动作用,因而成为目前应用最为广泛的逆变用PWM技术[4?5]。

1异步电动机SPWM变频调速原理

1.1异步电动机的数学模型

由电机学理论可知[6]:异步电动机静止两相正交坐标系中的电压方程为:

式中,usα、usβ、urα、urβ为αβ坐标系定子和转子相电压的瞬时值;isα、isβ、irα、irβ为αβ坐标系定子和转子相电流的瞬时值;φsα、φsβ、φrα、φrβ为αβ坐标系定子和转子绕组的磁链;Rs、Rr为定子和转子绕组电阻;ω为电机转速。

转矩方程为:

式中,Te为电磁转矩;np为磁极对数。

1.2SPWM变频调速原理

由电机学原理可知,以频率与定子端电压之比为定值的方式对电机进行控制时机械特性的硬度变化较小,要变频则需改变定子的端电压。能实现变频变压的PWM调制波含有较多的高次谐波分量,不利于电机的正常运行。而SPWM[7]在PWM技术的基础上采用正弦波作为调制波、三角波作为载波,调制波与载波相交的交点确定逆变器开关器件的通断时刻,从而获得幅值相等、宽度按正弦规律变化的脉冲序列,有效减少了输出波的高次谐波分量,如图1所示。

由图1可知,正弦波的频率变化,则SPWM波的频率随之改变,电机转速变化;正弦波的幅值变化,SPWM波的脉宽改变,电机定子端电压变化。因此,可通过调控正弦波的频率和幅值来控制SPWM波的频率和电压,从而改变电机的频率和电压,实现电机的变频变压[8]。

1.3三相SPWM逆变器模型

三相SPWM逆变器采用全控型开关器件,如图2所示。调制电路采用图1所示正弦信号Ua,与三角信号Ut直接比较,若Ua≥Ut,则接上桥臂,若Ua<Ut,则接下桥臂。同一桥臂的开关器件触发的相序是互补的,上桥臂导通,下桥臂必然关断,得到脉冲波形。

2异步电动机SPWM变频调速的仿真

2.1三相SPWM信号波的生成

这里以A相SPWM波的生成为例,B、C相的生成与此类似,正弦波的相位各相差120°,原理如1.2节所述。仿真模型如图3所示,仿真结果如图4所示。

调制比为0.8,载波比为24,仿真时间为0.04s,示波器第一栏为调制波,第二栏为A相电路上桥臂开关信号,第三栏为A相电路下桥臂开关信号,二、三栏波形相反。同时可以看到,当正弦波比三角载波大时,上桥臂的开关信号为1,开关管导通;当调制波比三角载波小时,上桥臂的开关信号为0,开关管关闭,上下桥臂交替导通,形成逆变。

2.2三相SPWM逆变电路加感性负载仿真

首先,我们将2.1节得到的SPWM波加上逆变器后接到负载上,负载参数电阻为2Ω,电感为0.01mH,直流电源电压为250V,进行一次实验仿真,以更加清晰地观察各个波形。加负载时的仿真图如图5所示。

图5三相SPWM逆变电路加感性负载模型图

多路测量仪、多路测量仪2分别用来测量负载相电压、负载相电流,波形如图6和图7所示。

2.3SPWM异步电动机负载仿真

现在我们来进行异步电动机SPWM变频调速仿真。SIMULINK提供了大量的实物仿真模块,包括三相异步电动机的模型。该模块的参数设为额定功率P=2.2kW,额定电压U=220V,极对数p=2,定子电阻Rs=0.435Ω,定子电感Ls=0.002H,转子电阻Rr′=0.816Ω,转子电感Lr′=0.002H,互感Lm=0.06931H,转动惯量J=0.089kg·m2。电机的转矩信号输入端Tm设置为1,电机的输出m端接MachinesMeasurementDemux(电机测量模块),观测异步电动机的运行转速、定子和转子电流以及转矩,模型如图8所示,仿真结果如图9所示。

从图9可以看出,该示波器第一栏为电机转子电流,第二栏为电机定子电流。从这两栏可以看出电机在启动阶段电流较大,电流随着电机转速的升高而逐渐减小,当电机转速达到最大值且保持稳定时电流减小到最小值且保持稳定。原因是电机启动阶段,电机的转差率大,而等效阻抗小,因此启动电流大;当电机稳定运行后,转差率减小到极小值,等效阻抗增大到极大值,因此定子和转子电流也被减小到最小值。第三栏为电机转速波形,可以看出电机转速从0上升到1500r/min(与理论值n=60f、p=1500r/min相符),然后达到稳定。第四栏为电机转矩波形,由图可以得出在电机启动的起始阶段,转矩幅值较大但处于衰减状态。随着转速的提升,转矩衰减得很小,但其幅值大于电机给定的输入转矩1N·m。在0.7s左右,电机转速达到稳定,电磁转矩幅值下降到最小值,并基本保持稳定,且与给定转矩1N·m基本相等,但有微小的脉动。仿真结果达到了预期目的。

3结语

本文介绍了异步电动机SPWM变频调速的工作原理,分析了SPWM变频调速的性能并进行测试,通过接负载模块来观察各个波形。最后对异步电动机SPWM变频调速进行仿真,仿真结果表明,SPWM变频调速能得到比较稳定的电机调速效果。

参考文献]

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[4]李学华,白珍龙,王艳,等.基于SPWM变频调速系统的研究和设计[J].石油化工自动化,2008,44(3):42?45.

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[8]deRCorreaMB,JacobinaCB,LimaAMN,etal.AThree?LegVoltageSourceInverterforTwo?PhaseACMotorDriveSystems[C]//PowerElectronicsSpecialistsConference.2001,3:1458?1463.