基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真研究
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【摘 要】随着我国电动机控制技术的发展,目前在工业领域,交流调速系统正在逐步替代直流调速系统的使用,因此本文对三相异步电动机的仿真进行研究就显得特别重要。本文首先分析了异步电动机基本原理和工作特性,然后对基于基于MATLAB的三相异步电动机的建模与仿真进行了重点分析,以供广大读者参考。
【关键词】MATLAB 三相异步电动机 建模 仿真
1 MATLAB简介
MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,可以为三相异步电动机提供数值计算能力、专业水平的符号计算功能、可视化建模和仿真等功能。矩阵是MATLAB的基本数据单位,其指令表达形式类似于数学和工程中用到的,所以相比较C语言而言,MATLAB的结算问题能力更便捷。目前的MATLAB包含了数百种以上的内部函数主包和三十多种工具包,后者又可以分为学科工具包和功能性工具包,从而实现处理可视化建模仿真、实时控制、文字处理等各项功能。MATLAB还有着很强的开放性,其内部的主包和工具包都属于可读可修改文件,从而方便用户将源程序的修改加入到自己编写的程序中。
2 异步电动机基本原理和工作特性
三相异步电动机主要由定子和转子构成,二者之间有一个比较小的空气隙。当对称三相绕组接到对称三相电源以后,空气隙就可以建立同步转速和旋转磁场。旋转磁场会切割转子导体,而后者就会产生感应电势,再加上转子绕组属于闭合状态,所以电流会从转子导体中通过。电流和旋转磁场之间会产生电磁力,并作用于转子导体,其方向与旋转磁场方向保持一致。异步电动机工作特性是指在额定电压和额定频率的情况下,电动机转速、定子电流、功率因数、电磁转矩等方面的关系。首先从转速特性方面来看,在空载状态下,转子电流接近零,所以处于同步转速状态下,而随着负载的增加,转速会逐渐下降,因此转速特征是一条稍向下倾斜的曲线。其次从定子电流特性方面来分析,如果处于空载状态下,定子电流就全部是励磁电流;并且随着负载的增加,定子电流也会增加。最后从功率因数特性的方面来看,异步电动机的功率因数处于滞后状态,如果处于空载情况下,电动机的功能因素就比较低;随着负载的增加,电动机的功率因数也会提高,直到额定负载状态下会达到最大值。
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