异步电动机反接制动控制设计

1、目 录摘 要I1课题的原理及意义11.1课题原理11.2课题意义21.3相关参数计算22相交流异步电动机的结构和工作原理52.1 三相交流异步电动机的结构52.2 三相异步电动机的工作原理53三相异步电动机的制动方法63.1何谓三相异步电动机的制动63.2 机械制动63.3反接制动73.4能耗制动103.5回馈制动113.6速度继电器的构造、原理及使用114仿真与结果测试134.1 MATLAB简介134.2 仿真结果135.总结16参考文献17摘 要 异步电动机(asynchronous motor) 又称感应电动机，是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转

2、换为机械能量的一种交流电机。 异步电动机按照转子结构分为两种形式：有鼠笼式、绕线式异步电动机。 作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。目前MATLAB产品族可以用来进行：数值分析、 数值和符号计算 、工程与科学绘图 、控制系统的设计与仿真、 数字图像处理 、数字信号处理 、通讯系统设计与仿真 、财务与金融工程。SIMULINK是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的 建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进

3、行建，电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。本课程设计的目的和任务是通过对设计鼠笼式异步电机的反接制动控制的设计，是通过改变电动机电源相序, 使定子绕组产生的旋转磁场与转子惯性旋转的方向相反, 因而产生制动作用。使电动机转速迅速下降,直至停止。并且用MATLAB对本设计的异步电机反接制动的模拟图进行仿真。熟悉异步电动机的制动原理，熟练掌握MATLAB的用法。进而全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。I1课题的原理及意义1.1课题原理1.制动

4、问题反接制动电机的一种制动方式，它通过反接相序，使电机产生起阻滞作用的反转矩以便制动电机。其特点是：设备简单，制动力矩较大，冲击强烈，准确度不高。在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转，或者从某高速降到某低速运转，或者限制位能性负载在某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。实现制动有两种方法，机械制动和电磁制动。电磁制动是使电机在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩,其特点是制动转矩大,操作控制方便。现代通用电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。 2.反接制动原理改变电动机任意两相电源相序以产生制动转矩。图1.1说明：(1).反接制动时，当电动机的转速接近于零

5、时应及时切断电源，否则电机将反 转。此控制求可由速度继电器实现。SB2 KM1=1 n 100 r/min KS=1 工作SB1 KM1=1 KM2=1 n n1，电动机产生发电制动作用。 是一种比较经济的制动方法。制动时不需改变线路即可从电动运行状态自动地转入发电制动状态，把机械能转换成电能再回馈到电网，节能效果显著。缺点是应用范围较窄，仅当电动机转速大于同步转速时才能实现发电制动。3.6速度继电器的构造、原理及使用 1.速度继电器的工作原理相似于感应电动机转动的原理。其基本结构由笼型定子(实际上也可动)、永磁转子、触头机构三个部分构成。速度继电器安装于与电动机同轴转动处,被控电机转动时,带

6、动速度继电器的永磁转子以相同的速度转动, 转子转动所产生的旋转磁场与定子笼型绕组感应电流相互作用, 使可动的定子以一定的滑差随转子转动, 但只转过一个很小角度就因受到结构限位而停止。定子的转动通过杠杆使触头动作,即常闭触头断开,常开触头闭合。被控电动机的转向不同,速度继电器定子因滑差而转动的方向相应不同,其所带动的触头也分属于独立的不同对触头。可见,速度继电器总体上可运用于正转及反转的场合。但其触头则应根据不同转向正确选用。速度继电器不但可用于反接制动控制,也可用于能耗制动电路。速度继电器在电气图3.7所示。图3.7速度继电器2.速度继电器的安装与使用有如下特点:（1）.速度继电器转子与电动机

7、转轴同轴联接,安装过程应使二者轴线重合。（2）. JY1型的工作范围是100-3000转/分,转子速度达到120转/分以上,常闭触头断开,常开触头闭合,当转子速度降到100转/分以下,触头复位。(JY1型采用“切换”触头) 通过旋动触头机构的调节螺丝,可使其动作值有所改变。（3）.进行触头动作值调整操作时,应在断开电源后进行,以免造成短路事故。4仿真与结果测试4.1 MATLAB简介MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系

8、统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用MATLAB产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善MATLAB产品以提高产品自身的竞争能力。目前MATLAB产品族可以用来进行：数值分析、 数值和符号计算 、工程与科学绘图 、控制系统的设计与仿真、 数字图像处理 、数字信号处理 、通讯系统设计与仿真 、财务与金融工程SIMULINK是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的 建模范围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通讯系统、船舶及汽车

9、动力学系统等等，。SIMULINK提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，而且SIMULNK还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用SIMULINK几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。4.2仿真结果 1. SIMULINK仿真模拟 三相异步电机反接制动模型如图4.2所示。图4.2异步电动机反接制动模型图4.1三相异步电机反接制动模型2.仿真结果制动之前，先运行稳态仿真模型，并在MATLAB指令窗口执行如下指令： xInitial=xFinal再修改三相交流电的相序，重新运行模型。仿真结果如图4.2和图4.3所示。有仿真结果可知制动时电磁转矩为负转速迅速下降

10、至零，反接制动与启动时电流相比电流叫大这是因为旋转磁场为反向旋转磁场，s1。图4.2制动以前图4.3制动以后5总结 我在本课程设计中，原件的选择和功能做一个查阅，尽量选取最合适的器件来完成最精准的实习结果。本设计通过分析异步电动机的结构、工作原理，查阅相关科技文献，遵循实用、简单、可靠和低成本的原则，设计了一种既可用于精度要求不高，但控制需完备的场合。经过查阅各种资料以及我们所学的电力拖动基础教材，使得我认识到电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。其次我也通过这次设计对于MATLAB的应用有了一个更本性的提高。本人深知自己做的工作还很不够，由于软件和硬件的各方面原因，系统的应用讨论不够，精度还有待于进一步提高。由于时间的原因，设备的原因，实验做的不好不够，相关验证性的数据、信息不够丰富。可以肯定，随着技术的不断发展，异步电机的反反接制动控制应用前景将越来越宽阔。本论文的研究和探讨还远远不够，我们要在现在的基础上，不断吸取新的技术和方法，并将它们应用于本课题的研究上来，进一步深化