三相感应电动机(异步电机)特性研究报告(含MATLAB仿真)

1、电气工程学院 感应电动机特性 研究报告 学号： 10291150 姓 名： 指导教师： 张威 研究时间： 2012.12.82012.12.18 摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点，在日常生活中得到广泛的使用。目前，电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂，而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件 ，可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上，应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型；在加入相同的三相电压和转矩的条件下，使用实际电机参数，与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。全文

2、分为五个部分，第一章对异步电机的应用发展做出了相关的描述，第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍，从第三章到第四章则是对异步电动机的工作特性、机械特性、调速进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。第五部分利用Visual Basic6.0软件设计一个计算实用异步电机参数小程序。经分析后，表明模型的搭建是合理的。因此，本设计将结合MATLAB的特点，对三相异步电机进行建模和仿真。 关键词：异步电机 数学模型 MATLAB仿真 VB设计AbstractAsynchronous motor with its simple structure, reliable operation, high

3、efficiency, low cost, in everyday life are widely used. At present, the motor control system in pursuit of higher control precision on the basis of becomes more and more complex, and its simulation is an important tool in the study of. The MATLAB is an advanced mathematical analysis and calculation

4、software, available action system modeling and simulation. On the analysis of the physics model and mathematics model of three-phase asynchronous motor based on MATLAB software application, resume the corresponding simulation model; in addition the same three-phase voltage and torque conditions, usi

5、ng the actual motor parameters, and MALAB given motor model were compared with simulation.The whole thesis is divided into five parts, the first chapter of the asynchronous motor application development of the corresponding description, the second chapter of the MATLAB simulation software to be intr

6、oduced, from the third chapter to the fourth chapter is on the mechanical characteristics of asynchronous motors, speed control by theory analysis and simulation and the simulation results analysis of. The fifth part of a utility use of the Visual Basic6.0 software design asynchronous motor paramete

7、rs calculated appletAfter analysis, show that the model built is reasonable. Therefore, the design will be based on the characteristics of MATLAB, the three-phase asynchronous motor modeling and simulation, the model is validated.Key words: asynchronous motor. mathematical model. simulation of MATLA

8、BVB design目录第一章 异步电动机的概述41.1 异步电动机的用途及分类1.2异步电动机的主要性能指标1.3异步电动机的基本工作原理1.4 三相异步电动机的运行特性第二章 软件介绍及模型实现72.1 MATLAB简介2.2 MATLAB中的SIMULINK仿真模块的使用2.3 模型实现第三章 三相异步电机机械特性的仿真10 3.1机械特性的表达式3.2 固有机械特性与人为机械特性3.3 基于MATLAB的异步电机机械特性仿真第四章 异步电机调速特性仿真16 4.1 变频调速4.1.1变频调速原理及其机械特性 4.1.2 基频以下变频调速 4.1.3基频以上变频调速 4.2 调压调速第五

9、章 基于VB的计算特性参数小程序24结论25第一章 异步电动机的概述1.1异步电动机的用途及分类根据电机的可逆原理，异步电机既可以作为电动机，也可以用作发电机。但其作发电机运行时性能较差，故很少采用。而用作电动机时具有较好的工作特性，故其主要用作电动机。异步电机结构简单，价格低廉，运行可靠，坚固耐用，易于控制，因而是电动机中应用的最为广泛的一种。异步电动机是一种交流电机，主要用作电动机，拖动各种生产机械，广泛应用于交通运输、农业生产及国防、文教、医疗和日常生活中。异步电动机具有较高的运行效率和较好的工作特性，从空载到满载范围内接近恒速运行，能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电动机还便于

10、派生成各种防护形式，以适应不同环境条件的需求。随着电力电子器件以及交流变频调速技术的发展，由异步电动机和变频调速器组成的交流调速系统的调速性能以及经济性以可与直流调速系统相媲美，而且维护简便，因而应用愈来愈广泛。由于异步电动机在运行过程中必须从电网中吸收感性无功功率，因此其功率因素较差，总是小于1，此外，异步电动机空载电流大，启动和调速性能都不够理想，是异步电机的主要缺点。异步电动机的种类很多，从不同的角度考虑，有不同的分类方法按照相数来分，有单相异步电动机，三相异步电动机。大功率机械拖动时，一般都用三相异步电动机，日常生活中和工业控制装置则多用单相异步电动机。按转子结构分，有鼠笼式异步电动机

11、和绕线式异步电动机，其中，鼠笼式异步电动机又包括单鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机和深槽式异步电动机。按机壳的保护方式分，有防护式异步电动机、封闭式异步电动机，以及防爆式异步电动机。1.2异步电动机的主要性能指标异步电动机的主要性能指标有：效率：电动机输出机械功率与输入电功率之比，通常用百分数表示。功率因数：电动机输入有效功率与实际功率之比。启动电流：电动机在额定电压、额定频率和转子启动时从供电回路输入的最大稳态方均根电流启动转矩：电动机在额定电压、额定频率和转子启动时所产生的转矩的最小测得值。最小转矩：电动机在额定电压、额定频率下，在零转速与对应于最大转矩的转速之间所产生的稳态异步转矩的

12、最小值。最大转矩：电动机在额定电压、额定频率下所能产生的最大稳态异步转矩。噪声：电动机在空载运行时的噪声功率级，以及在额定负载运行时超过空载运行的噪声功率级增量。振动：电动机在空载稳态运行时振动速率有效值。1.3 异步动电机的基本工作原理电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。如下图是三相交流异步电动机转子转动的原理图（图中只示出两根导线），当磁极沿顺时针方向旋转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的，假如磁极不动，转子导条沿逆时针方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合

13、的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。异步电机的工作原理用箭头简单的表示如下：定子绕组通入三相交流电流产生旋转磁场切割转子绕组转子绕组产生感应电势转子中产生感应电流转子电流与磁场作用产生电磁转矩运行。1.4 三相异步电动机的运行特性异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化的关系曲线。转差率特性通常把同步转速ns和电动机转子转速n二者之差与同步转速ns的比值叫做转差率，用s表示。关于转差率的定义如下：当电机的定子

14、绕组接电源时，站在定子边看，如果气隙旋转磁通密度与转子的转向一致，则转差率s为：s=nsnns；如果两者转向相反，则：s=ns+nns。式中的n1、n都理解为转速的绝对值，s是一个没有单位的数，它的大小能反映电动机转子的转速。随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。转矩特性异步电动机的输出转矩：转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一个上翘的曲线。电流特性空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。效率特性其中铜耗随着负载的变化而变化；铁耗和机械损耗金丝不变；效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗，点击达到最大效率。异步电动机额定效率在74

15、-94%之间；最大效率发生在（0.7-1.0）倍额定效率处。功率因数特性空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；在额定功率附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率因数下降。第二章 软件介绍及模型实现2.1 MATLAB简介八十年代以来，计算机仿真成为交流电机及其调速系统分析，研究和设计的有利工具。应用计算机的仿真技术，我们可以用软件建立起电机及其传动、控制的仿真模型，再以这个模型在计算机内人为模拟的环境或条件下的运行研究， 替代真实电机在实际场合

16、下的运行实验，既可得到可靠的数据，又节约了研究的时间及费用。MATLAB是美国Mathworks公司自1984年推出的一种使用简便的工程计算语言，它以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互的工作环境中，在这里可以实现工程 计算、算法研究、建模与仿真、数据分析及可视化、科学和工程绘图、应用程序开发（包括图形用户界面设定）等等功能，而且，MATLAB 提供的工具箱为各行各业的用户提供了丰富而实用的资源。MATLAB 语言具有以下特点： 功能强大 MATLAB不但在数值计算和符号计算方面具有强大的功能，而且在计算结果的分析和数据可视化方面也有着其他类似软件难以匹敌的优势。 此外，

17、MATLAB的Notebook为用户提供了把数学和文字进行统一处理的功能， MATLAB的SIMULINK功能则将而其应用扩展到各行各业的仿真领域。不仅如此，公司更推出了针对各专业应用的MATLAB工具箱。界面友好、编程效率高 MATLAB是一种以矩阵计算为基础的程序设计语一言，其指令表达方式与标准教 科书的数学表达式非常接近 。用户不需要有较高的计算机编程基础，只要按照计算要求输入表达式，MATLAB将为用户计算出结果。此外，使用语言设计的程序，其编译和执行速度远远超过了传统的C语言设计的程序，可以说，MATLAB在工程计算方面的编译效率远远高于其它编程语言。 扩展性强MATLAB的重要特点

18、之一就是其可扩展性，这个特点使得用户能够自由地开发自己的应用程序，这些年来，许多使用MATLAB的数学家、工程师和科学家已经开发出相当多的不同应用领域的应用程序。MATLAB的这些特点使它获得了对应用学科，特别是对边缘学科和交叉学科的极强的适应能力，并很快成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真以及教学等不可缺少的基础软件。MATLAB提供的SIMULINK是一个用来对动态系统建模，仿真和分析的软件包。它支持线性和非线性系统、连续时间系统、离散时间系统、连续和离散混合系统，而且系统可以是多进程的，它具有相对独立的功能和使用方法。SIMULINK 的出现使得仿真工作以结构图的形式加以进行。它提供各

19、种功能模块，包括了连续系统(Continues)、离散系统(Discrete)、非线性系统(Nonlinear)几类基本系统构成模块，还包括连接、运算类模块:函数与表(Functions&Tables)、数学运算模块(Math)、信号与系统(Signals&System)。而输入源模块(sources)和接收模块(Sinks)则为模型仿真提供了信号源和结果输出设备。 便于用户对模型进行仿真和分析。用户只要从模块库中拖放合适的模块组合在一起（也可以是自己的系统） ，就可以直接对它进行仿真。可以选择合适的输入源模块作信号输入，用适当的接收模块观察系统响应、分析系统特性。各种数值算法，仿真步长等重要

20、参数可通过方便易用的对话框确定，十分简捷，同时可以借助模拟示波器将仿真动态结 果加以显示，省去了以往仿真研究中的大量手工编程过程，避免了编程错误造成的数值 不稳定，计算结果错误等不该发生的意外事件出现，大大提高了算法研究与实际应用的效率和可靠性。2.2 MATLAB中的SIMULINK仿真模块的使用 启动SIMULINK只需在MATLAB的命令窗口键人“SIMULNIK”命令，此时出现一个SIMULINK窗口。这个窗口包含7个模块库，它们分别是信号源模块库(sources)、输出模块库(Sinks)、离散模块库(Diserete)、线性模块库(Linear)、非线性模块库(Nonlinear)

21、、连接与接口模块库(Connections)和扩展模块库(Extrax)。 建立一个控制系统结构框图,则应选择文件(File)中的新文件(New)菜单项，这样SIMULINK就会自动打开一个空白的模块编辑窗口，允许用户输人自己的模块框图。只要从各 模块库中取出模块，定义好模块参数。将各模块连接起来，然后设置系统参数， 如仿真时间、仿真步长和计算方法等。模块的取出可以采用在模块库中选中模块后拖动 到编辑窗口的复制方法。连接两个模块是相当容易，简单地用鼠标左键先点一下起点模块的输出端（三角符号），然后拖动鼠标器。这时就会出现一条带箭头的直线，将它的 箭头拉到终点模块的输入端再释放鼠标左键，则SIM

22、ULNIK会自动产生一条带箭头的 连线，将两个模块连接起来。如果连线出现错误，可以使用鼠标左键选中该线，然后再 使用Edit中cut命令将该线删除掉。 定义模块参数采取用鼠标左键双击模块图标的办法，即可得到模块参数设置对话框。 选择Start命令可以启动仿真程序，在仿真结束时，计算机会用声音给予提示，可以通过虚拟示波器Scope观察系统仿真结果输出。把Scope连接到任何你想观测的点，调整好Scope的扫描量程与显示幅值量程，同时调整 Scope的窗口大小及位置，观察系统的仿真过程。众所周知，现代运动控制系统中的交流异步电动机本身就是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。这里从静止两相坐标系下

23、的鼠笼异步电动机模型出发，推导出基于定子磁链磁场定向的电动机模型，并采用MATLAB/ SIMULNIK实现之。2.3模型实现模型建立以后，所要做的就是从Simulink丰富的模型库中调用合适的模块来表示该模型。随着系统规模的扩大和复杂性的增加，模型也在不断增大，这就使得模型窗中由于过多的模块而凌乱不堪。为了避免这种情况，采用自上而下或自下而上的分级方法建立模型，即把功能相同或者相近的模块分组封装成子系统Subsystem，建立递阶结构框图。第三章 三相异步电机机械特性的仿真3.1机械特性的表达式3.1.1物理表达式由电机学知三相异步电动机的电磁转矩M与直流电动机的电磁转矩M=CMIa有相似的

24、表达形式。它们都与电机结构（表现为转矩常数）和每级下磁通有关，只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部电流，而是点数电流的有功分量。三相异步电机电磁转矩的表达式为：M=CMJmI2cos2 （3-1）式中CMJ=pm1W1k12转矩常数m每级下磁通cos2转子功率因数式(3-1)表明，转子通入电流后，与气隙磁场相互作用产生电磁力，因此，反映了电机中电流、磁场和作用力之间符合左手定则的物理关系，故称为机械特性的物理表达式。该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间的关系时非常方便。从三相异步电动机的转子等值电路可知，I2=sE2r22+sx22 （3-2）cos2=r2r22+sx22 （3-3

25、）将式(3-2)、(3-3)代入(3-1)得：M=CTJmsr2E2r22+sx22 （3-4）对于(3-4)，我们做如下分析：当s=0时， n=n1，M=0，说明电动机的理想空载转速为同步转速n1。当s很小时，有r2sx2，MCMJE2r2s，说明电磁转矩T近似与s呈线性关系，即随着M的增加，n=n11s略有下降。因而，类似直流电动机的机械特性，是一条下倾的直线。M0n1n三相异步电动机机械特性当s很大时，有r2sx2，M=CMJmE2r2x221s，说明电磁转矩M近似与s成反比，即M增加时n反而升高。当s=1时，n=0，M=CMJmE2r2r22+x22=常数，此即三相异步电机的启动转矩。

26、从上述可见，三相异步电动机的机械特性由两段组成：当s较小（n较高）时，n与M近似呈线性关系；当s较大（n较低）时，n随M增大而升高。将两部分机械特性圆滑连接，既得三相异步电动机机械特性，如图所示。3.1.2 参数表达式由电机学知，三相异步电动机的电磁功率为Pm=m1I22r2s （3-5）所以，电磁转矩为M=Pm1=1m1I22r2s （3-6）由三相异步电动机近似等值电路知I2=U1r1+r2s2+x1+x22 （3-7）而1=p=2f1p （3-8）将式(3-7)、(3-8)代入式(3-6)得M=m1p2f1U12r2sr1+r2s2+x1+x22 （3-9）式(3-9)即为三相异步电动机

27、机械特性的参数表达式。3.2固有机械特性与人为机械特性三相异步电动机的固有机械特性是指在额定电压、额定频率下，按规定的接线方式接线，定、转子无外接电阻（电感或电容）时，电动机转速与电磁转矩的关系，如图所示，其中曲线1为电动机正向旋转时固有机械特性；曲线2为反向旋转时固有特性。三相异步电动机固有机械特性人为机械特性是人为的改变异步电动机的一个参数或电源参数，保持其他参数不变而得到的机械特性。由式3-9可见，可供改变的量有：电源电压U1、电源频率f1、极对数p、定子电路电阻或电抗和转子电路电流或电抗。（1）降低定子电压时的人为机械特性当电源电压U1降低时，由于n1=60f1p，与电压无关，n1不变

28、。得，Mm与U12成正比例，当U1下降时，Mm与U12成正比例降低，而sm与U1无关，sm不变。同理，启动转矩Mst亦与U12成比例降低。因此，电源电压降低时的人为机械特性是一组过同步转速n1、临界转差率sm不变、最大转矩Mm和启动转矩Mst均与U12成比例下降的曲线簇。U1=UN、0.8UN、0.5UN时的机械特性曲线如图所示：降压时的异步电机人为特性（2）转子电路串对称电阻时的人为特性 这种情况只对绕线式异步电动机才有意义。由于n1=60f1p ，与转子电阻无关，当转子串电阻时n1不变。则最大转矩Mm亦不变；而临界转差率sm与转子电阻成比例变化。因此，转子电路串对称电阻的人为特性是一组过同

29、步转速点、最大转矩Mm不变、临界转差率随转子电阻增加而成比例增大的线簇，如下图所示：转子电路串对称电阻时的人为特性从图所示曲线可见，当转子电阻刚开始增加时，启动转矩Mst随转子电阻增加而增加；当s=sm=1时，Mst=Mm，即有最大启动转矩。这是令sm=1计算，得：sm=r2+Rcr12+x1+x22=1Rc=r12+x1+x22r2当转子电路所串电阻大于（r12+x1+x22r2）时，启动转矩Mst反而减小了。由此可见，对于绕线式异步电动机，在一定范围内增加转子电阻，可以增加启动转矩，改善启动性能。3.3基于MATLAB的异步电机机械特性仿真3.3.1模型设计本仿真采用仿真模型如下题目所示：

30、3.3.2 参数和程序电压分别为0.5UN、0.6UN、0.7UN、0.8UN、0.9UN、UN时机械特性对比。源程序如下：clcclearsyms U1 POLES FN R1 R21 X1 X21 RM XM NS S. TE N2 ; FN=50;R1=0.715;R21=0.416;X1=1.74; X21=3.03;RM=6.2;XM=75;POLES=2; ZM=RM+j*XM;Z1=R1+j*X1; NS=60*FN/POLES; for m=1:6 if m=1 U1=380; elseif m=2 U1=300; elseif m=3 U1=250; elseif m=4 U

31、1=180; elseif m=5 U1=140; elseif m=6 U1=100; end for i=1:2000; S=i/2000; N2=NS*(1-S); TE=3*POLES/(2*pi*FN)*(U12*R21/S)/(R1+R21/S)2+(X1+X21)2); plot(TE,N2); hold on;endend3.3.3仿真结果电压分别为0.5UN、0.6UN、0.7UN、0.8UN、0.9UN、UN时机械特性对比第四章 异步电机调速特性仿真长期以来，一直认为三相异步电动机调速比较困难，常作为它点的一个缺点提出。然而，由于近些年电力电子器件和计算机技术的发展，交流电

32、动机调速已取得很大进展。异步电动机调速不再成为难题，有的方法已取得令人满意的成果。由异步电动机转速表达式n=n11s=60f1p1s可以看出，有三种方法可以调节异步电动机转速。（1）改变定子极对数变极调速；（2）改变定子电源频率变频调速；（3）改变电动机转差率改变定子电压频率、转子回路串电阻调速、电磁离合器调速和串极调速等。4.1 变频调速4.1.1变频调速原理及其机械特性改变异步电动机定子绕组供电电源的频率f1，可以改变同步转速n，从而改变转速。如果频率f1连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为U1E1=4.44f1N1kmm

33、式中E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；f1为定子电源频率；为定子每相绕组匝数；km为基波绕组系数，m为每极气隙磁通量。如果改变频率f1，且保持定子电源电压U1不变，则气隙每极磁通m将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。因此，降低电源频率f1时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通的目的。4.1.2.基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率f1时，保持U1f1为常数，使气每极磁通m为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。这时，电动机的电磁转矩为:T=m1pU1r2s2f1r1+r2s2+x1+x22上式对s求导，

34、即dTds=0，有最大转矩和临界转差率为:Tm=12m1pU122f1r1+r12+x1+x22由上式可知：当U1f1=常数时，在f1较高时，即接近额定频率时，随着f1的降低，Tm减少的不多；当f1较低时，x1+x22较小；r1相对变大，则随着f1的降低，Tm就减小了。显然，当f1降低时，最大转矩Tm不等于常数。保持U1f1=常数，降低频率调速时的机械特征如图所示。这相当于他励直流电机的降压调速。变频调速的机械特性基频以下调速（U1f1=常数）（b）基频以上调速（U1=常数）仿真参数要求和程序（1）改变电源频率，将其变为50Hz，由于这是基频以下调速，所以为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率

35、f1时，保持U1f1=常数，重新运行仿真模型，得到仿真结果如图所示。基频以下调速仿真结果源程序如下：syms U1n Nph Poles Fe0 Fe1 Fe2 Fe3 Fe4 Nn R1 R2p X10 X20p Rm Xm0 X1 X2p. Ns0 Xm Zeq1 Z1 E1n Sn E1 Ns m S Nr1 Tem1 i F1;U1n=380;Nph=3;Poles=2;Fe0=50;Nn=1480;R1=0.715;R2p=0.416;X10=1.74;X20p=4.4;Rm=6.2;Xm0=75;Ns0=60*Fe0/Poles;Sn=(Ns0-Nn)/Ns0;Z1=R1+X10;

36、Zeq1=(Rm+j*Xm0)*(R2p/Sn+X20p)/(Rm+j*Xm0)+(R2p/Sn+j*X20p);E1n=abs(Zeq1/(Zeq1+Z1)*U1n);Fe1=50;Fe2=35;Fe3=25;Fe4=10;for m=1:4 if m=1 F1=Fe1; elseif m=2 F1=Fe2; elseif m=3 F1=Fe3; elseif m=4 F1=Fe4; endNs=60*F1/Poles;X1=X10*(F1/Fe0);X2p=X20p*(F1/Fe0);Xm=Xm0*(F1/Fe0);U1=U1n/50*F1;for i=1:2000 S=i/2000; N

37、r1=Ns*(1-S); Tem1=Nph*Poles/(2*pi)*(U1/F1)2*(F1*R2p/S/(R2p/S)2+(X1+X2p)2); plot(Tem1,Nr1); hold on;endend（2）保持E1f1=常数，采用恒E1/f1控制，f1=（50,35,25,10Hz）,重新运行仿真模型，得到仿真结果如图所示。基频以下调速仿真结果由图可知，当频率变为50Hz后，根据公式n1=60f1p可知，转速最终稳定在1500r/min，同时由图可知频率改变后，相应的反应时间也变短了，也就是说反应更快了。源程序如下：U1n=380;Nph=3;poles=2;fe0=50;nn=14

38、80;r1=0.715;r2p=0.416;X10=1.74;X20p=4.4;rm=6.2;Xm0=75;ns0=60*fe0/poles;sn=(ns0-nn)/ns0;Zeq1=(rm+1i*Xm0)*(r2p/sn+1i*X20p)/(rm+1i+Xm0)+(r2p/sn+1i*X20p);E1n=abs(U1n*Zeq1/(r1+1i*X10+Zeq1);fe1=50;fe2=35;fe3=25;fe4=10;for m=1:1:4 if m=1 f1=fe1; elseif m=2 f1=fe2; elseif m=3 f1=fe3; else f1=fe4; endns=60*f

39、1/poles;x1=X10*(f1/fe0);x2p=X20p*(f1/fe0);xm=Xm0*(f1/fe0);E1=E1n*(f1/fe0);for i=1:1:2000 s=i/2000;nr1=ns*(1-s);Tem1=Nph*poles/(2*pi)*(E1/f1)2*(f1*r2p/s/(r2p/s)2+x2p2);nr(i)=nr1;Tem(i)=Tem1;endplot(Tem,nr);hold on;endxlabel(TorqueN*m);ylabel(Speedrpm);disp(End);4.1.3.基频以上变频调速在基频以上变频调速时，也按比例身高电源电压时不允许

40、的，只能保持电压为Un不变，频率f1越高，磁通m越低，是一种降低磁通升速的方法，这相当于它励电动机弱磁调速。保持Un=常数,升高频率时，电动机的电磁转矩为：T=m1pU1r2s2f1r1+r2s2+x1+x22 上式求dTds=0，得最大转矩为： Tm=12m1pU122f1r1+r12+x1+x22由于f1较高，x1、x2和比r1大的多，则上式变为Tm12m1pU122f1x1+x21f1因此，频率越高时，Tm越小。保持 为常数，升高频率调速时的机械特性如图所示。仿真参数要求和程序：采用恒 控制，通过MATLAB编程，绘出下列不同供电频率(=50,60,70,80,100Hz）下三相异步电动

41、机的机械特性。由前面的理论知识可知，基频以上调速时电源电压Un是不变的，重新运行仿真模型，得到仿真图形如图所示。基频以上调速仿真结果源程序如下：clcclearsyms U1n Nph Poles Fe0 Fe1 Fe2 Fe3 Fe4 Fe5 Nn R1 R2p X10 X20p Rm Xm0 X1 X2p. Ns0 Xm Zeq1 Z1 E1n Sn E1 Ns m S Nr1 Tem1 i F1;U1n=380;Nph=3;Poles=2;Fe0=50;Nn=1480;R1=0.715;R2p=0.416;X10=1.74;X20p=3.03;Rm=6.2;Xm0=75;Ns0=60*F

42、e0/Poles;Sn=(Ns0-Nn)/Ns0;Z1=R1+X10;Zeq1=(Rm+j*Xm0)*(R2p/Sn+X20p)/(Rm+j*Xm0)+(R2p/Sn+j*X20p);E1n=abs(Zeq1/(Zeq1+Z1)*U1n);Fe1=50;Fe2=60;Fe3=70;Fe4=80; Fe5=100for m=1:5 if m=1 F1=Fe1; elseif m=2 F1=Fe2; elseif m=3 F1=Fe3; elseif m=4 F1=Fe4;elseif m=5 F1=Fe5; endNs=60*F1/Poles;X1=X10*(F1/Fe0);X2p=X20p*(

43、F1/Fe0);Xm=Xm0*(F1/Fe0);U1=U1n;for i=1:2000 S=i/2000; Nr1=Ns*(1-S); Tem1=Nph*Poles/(2*pi)*(U1/F1)2*(F1*R2p/S/(R2p/S)2+(X1+X2p)2); plot(Tem1,Nr1); hold on;endend4.3调压调速仿真参数要求和程序:当外施电源电压改变时,最大转矩将随U1的平方而变化,但最大转矩出现的转差率sm保持不变.改变电源电压的有效值,将其设置成数据U1=（380,300,190,150V）,而其他的参数不变,重新运行仿真模型,得到仿真如图所示.调压调速仿真结果源程序如

44、下：U1n=380;Nph=3;poles=4;fe0=50;nn=1480;r1=0.715;r2p=0.416;X10=1.74;X20p=4.4;rm=6.2;Xm0=75;ns0=60*fe0/poles;sn=(ns0-nn)/ns0;Zeq1=(rm+1i*Xm0)*(r2p/sn+1i*X20p)/(rm+1i+Xm0)+(r2p/sn+1i*X20p);E1n=abs(U1n*Zeq1/(r1+1i*X10+Zeq1);U1=380;U2=300;U3=190;U4=150;for m=1:1:4 if m=1 E1=U1; elseif m=2 E1=U2; elseif m

45、=3 E1=U3; else E1=U4; endfor i=1:1:2000 s=i/2000;nr1=ns0*(1-s);Tem1=Nph*poles/(4*pi)*(E1/fe0)2*(fe0*r2p/s/(r2p/s)2+x2p2);nr(i)=nr1;Tem(i)=Tem1;endplot(Tem,nr);hold on;endxlabel(TorqueN*m);ylabel(Speedrpm);disp(End);由图可知,调压调速是改变机械特性,而当电机空载或者轻载时,转速基本不变。调压调速目前广泛采用交流调压器,由晶闸管等器件组成,通过调整晶闸管的导通角大小来调节加到定子绕组上

46、的端电压。结构比较简便,控制电路价格较低。但是低速时转子铜耗较大,效率较低.对于风机类负载,负载功率近似与转速的三次方成正比,虽然转速下降不多,但是输入功率下降的较多,节能效果明显,所以比较适合风机类负载的调速。第五章 基于VB的计算特性参数小程序Visual Basic是一种由 HYPERLINK /view/2353.htm t _blank 微软公司开发的包含协助 HYPERLINK /view/4831305.htm t _blank 开发环境的 HYPERLINK /view/536048.htm t _blank 事件驱动 HYPERLINK /view/552871.htm t

47、_blank 编程语言。从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言不仅是盛赞VB的开发者还是抱怨VB的开发者的数量。它源自于BASIC HYPERLINK /view/552871.htm t _blank 编程语言。VB拥有 HYPERLINK /view/185360.htm t _blank 图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库，或者轻松的创建ActiveX HYPERLINK /view/185331.htm t _blank 控件。 HYPER

48、LINK /view/39175.htm t _blank 程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。1991年， HYPERLINK /view/2353.htm t _blank 微软公司推出了 Visual Basic 1.0。当时引起了很大的轰动。这个连接 HYPERLINK /view/552871.htm t _blank 编程语言和用户界面的进步被称为Tripod（有些时候叫做 HYPERLINK /view/45135.htm t _blank Ruby），最初的设计是由 HYPERLINK /view/8274591.htm t _blank 阿兰库珀（Alan

49、 Cooper）完成的。许多专家把 VB 的出现当做是软件开发史上的一个具有划时代意义的事件。在当时，它是第一个“可视”的编程软件。这使得 HYPERLINK /view/39175.htm t _blank 程序员欣喜之极，都尝试在VB的平台上进行软件创作。 HYPERLINK /view/2353.htm t _blank 微软也不失时机地在四年内接连推出 2.0、3.0、4.0 三个版本。并且从 VB 3.0 开始，微软将 HYPERLINK /view/355.htm t _blank Access 的 HYPERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库驱动集成

50、到了 VB 中，这使得 VB 的数据库编程能力大大提高。从 VB 4.0 开始，VB 也引入了 HYPERLINK /view/324458.htm t _blank 面向对象的程序设计思想。VB 功能强大，学习简单。而且，VB 还引入了“ HYPERLINK /view/185331.htm t _blank 控件”的概念，使得大量已经编好的 VB 程序可以被我们直接拿来使用。 2002年开始， HYPERLINK /view/2353.htm t _blank 微软将 HYPERLINK /view/18370.htm t _blank .NET Framework 与 Visual Ba

51、sic 结合而成为 Visual Basic .NET (vb .net)，重新打造 VB，新增许多特性及语法，又将 VB 推向一个新的高度。最新版本 Visual Basic 2012 也带将来许多令人期待的新功能。1-3 通过几年的发展，它已成为一种专业化的开发语言和环境。用户可用Visual Basic 快速创建 HYPERLINK /view/4821.htm t _blank Windows 程序，并可编写企业水平的 HYPERLINK /view/930.htm t _blank 客户端/ HYPERLINK /view/899.htm t _blank 服务器程序及强大的 HYP

52、ERLINK /view/1088.htm t _blank 数据库应用程序。构思： 设计一个简单界面，根据输入不同的参数值，自动计算显示想要得到的数值。运用编程语言输入各个值的计算公式即可。实在是由于期末复习时间紧张，没有精力准备VB编程设计了，请老师谅解。 结论本次大作业基本完成了预计的任务，对于三相异步电动机的相关知识有了很好的掌握与思考。经过课余时间的努力，我在异步电动机的工作特性方面做了较深入的学习，并完成了相关系统的仿真图。现阶段已取得的成果主要有：(1)、研究三相异步电动机的机械特性曲线，在MATLAB中编程，并对异步电动机的机械特性进行仿真。 (2)、研究三相异步电动机的调速特

53、性曲线，在MATLAB中编程绘制三相异步电动机调速仿真模型，并对其进行仿真。本人查阅了关于电动机系统仿真的技术文献，本文在电动机系统的仿真上做了许多的工作，实现了对三相异步电动机各工作特性的分析与仿真。在借鉴前人研究的经验和教训的基础上，对三相异步电动机各工作特性的进行了MATLAB仿真。接下来还有许多工作要做，而且还要用MATLAB对更多的电动机工作特性进行仿真，把它们的仿真结果与实际的运行状况作对比，研究出更贴合实际的仿真过程。整个异步电动机工作特性仿真的设计是一项非常复杂的工作，而且其中的程序设计、数学建摸等涉及知识面广，由于本人水平有限，报告中存在缺陷和错误在所难免，敬请老师批评指正。

54、附录资料：不需要的可以自行删除 C语言图形模式速成第一节 图形模式的初始化Turbo C 提供了非常丰富的图形函数，所有图形函数的原型均在graphics. h 中，本节主要介绍图形模式的初始化、独立图形程序的建立、基本图形功能、图形窗口以及图形模式下的文本输出等函数。另外，使用图形函数时要确保有显示器图形驱动程序*.BGI，同时将集成开发环境options/Linker中的Graphics lib选为on，只有这样才能保证正确使用图形函数。 不同的显示器适配器有不同的图形分辨率。即是同一显示器适配器，在不同模式下也有不同分辨率。因此，在屏幕作图之前，必须根据显示器适配器种类将显示器设置成为某

55、种图形模式，在未设置图形模式之前，微机系统默认屏幕为文本模式(80列，25行字符模式)，此时所有图形函数均不能工作。设置屏幕为图形模式，可用下列图形初始化函数：void far initgraph(int far *gdriver, int far *gmode,char *path);其中gdriver和gmode分别表示图形驱动器和模式，path是指图形驱动程序所在的目录路径。有关图形驱动器、图形模式的符号常数及对应的分辨率见graphics. h。图形驱动程序由Turbo C出版商提供，文件扩展名为.BGI。 根据不同的图形适配器有不同的图形驱动程序。例如对于EGA、 VGA 图形适配器

56、就调用驱动程序EGAVGA.BGI。#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode;gdriver=VGA;gmode=VGAHI;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI);bar3d(100, 100, 300, 250, 50, 1); /*画一长方体*/getch();closegraph();return 0;有时编程者并不知道所用的图形显示器适配器种类，或者需要将编写的程序用于不同图形驱动器，Turbo C 提供了一个自动检测显示器硬件的函数，其调用格式为：void

57、far detectgraph(int *gdriver, *gmode);其中gdriver和gmode的意义与上面相同。 自动进行硬件测试后进行图形初始化：#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode;detectgraph(&gdriver, &gmode); /*自动测试硬件*/printf(the graphics driver is %d, mode is %dn,gdriver,gmode); /*输出测试结果*/getch();initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0

58、BGI);/* 根据测试结果初始化图形*/bar3d(100, 100, 300, 250, 50, 1); /*画一长方体*/getch();closegraph();return 0;上例程序中先对图形显示器自动检测，然后再用图形初始化函数进行初始化设置，但Turbo C提供了一种更简单的方法， 即用gdriver=DETECT 语句后再跟initgraph()函数就行了。采用这种方法后，上例可改为：#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver=DETECT, gmode;initgraph(&gdriver, &gmod

59、e, C:TC2.0BGI);bar3d(50, 50, 150, 30, 50, 1);getch();closegraph();return 0;另外，Turbo C 提供了退出图形状态的函数closegraph()，其调用格式为：void far closegraph(void);第二节 屏幕颜色的设置和清屏函数对于图形模式的屏幕颜色设置，同样分为背景色的设置和前景色的设置。在Turbo C中分别用下面两个函数： 设置背景色: void far setbkcolor(int color);设置作图色: void far setcolor(int color);其中color 为图形方式下

60、颜色的规定数值，对EGA，VGA显示器适配器，有关颜色的符号常数及数值见graphics.h。清除图形屏幕内容但不清除图形背景使用清屏函数，其调用格式如下： voide far cleardevice(void);#include stdio.h#include graphics.hint main()int gdriver, gmode, i,aa;gdriver=DETECT;initgraph(&gdriver, &gmode, C:TC2.0BGI); /*图形初始化*/setbkcolor(0); /*设置图形背景*/cleardevice();for(i=0; i=15; i+)s