基于Matlab的鼠籠式異步電動機(jī)自耦降壓啟動設(shè)計

摘 要：三相異步電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，因?yàn)槿嗍蠡\式異步電動機(jī)在直接啟動時會產(chǎn)生較大的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩，對生產(chǎn)設(shè)備或多或少會產(chǎn)生損害，所以為了減少啟動所產(chǎn)生的損害，對籠型異步電機(jī)進(jìn)行自耦變壓器降壓啟動，并利用Matlab中的Simulink工具對自耦變壓器降壓啟動和直接啟動進(jìn)行仿真。通過仿真出來的轉(zhuǎn)矩—時間和轉(zhuǎn)速—時間的特性曲線，來分析兩種不同方式下的啟動效果，從而比較不同起動方式的起動性能優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：鼠籠式異步電動機(jī)；Matlab仿真；起動

0 緒論

三相異步電動機(jī)定子繞組通三相電源產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，受到磁場力的作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)直接啟動時，啟動電流過大，啟動轉(zhuǎn)矩過大對負(fù)載的沖擊力過大，會產(chǎn)生不良的后果。因此對三相異步電動機(jī)應(yīng)該采用降壓啟動。三相異步電動機(jī)降壓啟動的方法有多種方法，其中定子電路串電阻（或電抗）降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動都是比較常用的方法。但是采用在定子回路中串阻抗能夠減小起動電流，但它的起動轉(zhuǎn)矩過小，滿足不了生產(chǎn)工藝的要求，所以采用自耦變壓器降壓起動。本文采用實(shí)例并通過仿真來驗(yàn)證三相異步電動機(jī)采用降壓的在電流、轉(zhuǎn)矩等方面的優(yōu)越性。

1 三相異步電動機(jī)降壓實(shí)例

一臺三相異步電動機(jī)額定功率PN=28KW，IN=58A； 額定轉(zhuǎn)速nN=1550r/min，起動電流系數(shù)數(shù)KI=5.5，起動轉(zhuǎn)矩系數(shù)KT=1.3，過載系數(shù) 。滿足供電變壓器要求起動電流 ，負(fù)載起動轉(zhuǎn)矩為73.5N.m。采用自耦變壓器降壓起動，抽頭用73%。

2 Matlab仿真

剛開始起動時，先讓breaker開關(guān)斷開，三相異步電動機(jī)串自耦變壓器降壓啟動，得到降壓啟動的各種相關(guān)的曲線。當(dāng)轉(zhuǎn)速將達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，讓breaker開關(guān)閉合，這時三相異步電動機(jī)不串自耦變壓器啟動，而是直接啟動，得到直接啟動的各種相關(guān)曲線。然后再分析這些曲線，比較它們的性能。

3 結(jié)論

根據(jù)兩者的圖形，可以發(fā)現(xiàn)三相異步電動機(jī)的自耦變壓器降壓起動，可以減小三相異步電動機(jī)定子兩端的電壓，減小啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩。分析定子電流波形，可知，定子電流為96A，比直接起動的定子電流小。但是在起動的過程中，由于自耦變壓器的退出，電流波形出現(xiàn)了高電流峰值，存在2次大的沖擊電流。整個起動過程用時0.2秒，起動速度快，并且轉(zhuǎn)速上升的很快，能迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。此種起動方法，在起動電流減小的同時，起動轉(zhuǎn)矩也減小了，為132N*M，這是因?yàn)椴捎米择钭儔浩鹘祲浩饎?，如果自耦變壓器的變比為KA，則起動電流變化的比值和轉(zhuǎn)矩變化的比值是相等的，都是直接起動時的。但是起動過程中，轉(zhuǎn)矩下降的較慢，因此，自耦變壓器降壓起動具有較大的起動能力和承受機(jī)械負(fù)載波動的能力，且自耦變壓器的二次繞組一般有三個抽頭可供不同負(fù)載起動時選擇，應(yīng)用很廣泛，適用于容量較大的低壓電動機(jī)。

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作者簡介：廖育梅（1978—），女，江西新余人，碩士，講師，研究方向：控制理論與控制工程。