鼠笼式异步电机matlab仿真实验和计算江苏大学.docx

1、鼠笼式异步电机matlab仿真实验和计算江苏大学（为了方便学弟学妹，我这里贡献一下下，至于每个程序的R1该取什么值，丫的，学了半年电机我也没搞清。如果有知道的，不吝赐教。嘿嘿，可以给我的XXID发消息告诉我！）四、仿真实验（1） 根据空载、短路试验计算出异步电动机的T型等效电路各参数；程序部分：clear;Uk=68.76;Ik=0.480/sqrt(3);Pk=25.9;%堵转试验，额定电流时数据U0=220;I0fai=0.1397 ;P0=23.67 ;%空载试验，额定电压时数据R1=44.6;%20.5Pfe=8.9;Pmec=12.3;Pomega=Pmec; Zk=Uk/Ik;Rk

2、=Pk/(3*Ik2);Xk=sqrt(Zk2-Rk2);R2=Rk-R1;X2=1/2*Xk;X1=X2; Z0=U0/I0fai;R0=P0/(3*I0fai2);X0=sqrt(Z02-R02);Xm=X0-X1;Rm=Pfe/(3*I0fai2);fprintf(n);fprintf(电动机参数：n);fprintf(温度 ：20.5n);fprintf(R1=%5.3f X1=%5.3fn,R1,X1);fprintf(R2=%5.3f X2=%5.3fn,R2,X2);fprintf(Rm=%5.3f Xm=%5.3fn,Rm,Xm);fprintf(Pfe=%5.3fW P=%5

3、.3fWn,Pfe,Pomega);输出结果：电动机参数：温度 ：20.5R1=44.600 X1=110.595R2=67.813 X2=110.595Rm=152.011 Xm=1411.430Pfe=8.900W P=12.300W（2） 用MATLAB编程计算该电机在额定运行情况下的转速、转差率、定子电流、转子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩、输入功率、输出功率及效率；程序部分：clear;Pn=100; m=3;p=2;f=50;Un=220;Pomega=12.3;Pdelta=140.2*0.005;R1=54.1135;X1=110.595;R2=67.81;X2=110

4、.595;Rm=152.011;Xm=1411.430;%R1为75度时电阻 Z1=R1+j*X1;Zm=Rm+j*Xm;fprintf(额定点计算迭代过程:n);s0=0.001;K=0;P2=0;s=s0;while abs(P2-Pn)/Pn1e-6 Z2=R2/s+j*X2; I11=Un/(Z1+Z2*Zm/(Z2+Zm); I1=abs(I11); COSfai=cos(angle(I11); P1=m*Un*I1*COSfai; I2=I1*abs(Zm/(Zm+Z2); Im=I1*abs(Z2/(Zm+Z2); Pcu1=3*I12*R1; Pfe=3*Im2*Rm; Pcu

5、2=3*I22*R2; P2=P1-(Pcu1+Pfe+Pcu2+Pomega+Pdelta); s=s*(Pn/P2); K=K+1; fprintf(K=%dt,K); fprintf(P2=%5.2fWn,P2);endEta=P2/P1*100;N=(3000/p)*(1-s);Te=(m*I22*(1-s)/s)*R2)/(2*pi*N/60);T2=P2/(2*pi*N/60); fprintf(n额定点数据输出:n);fprintf(转速:n=%5.2fr/minn,N);fprintf(转差率s=%5.3fn,s);fprintf(定子电流:I1=%5.2fAn,I1);fpr

6、intf(转子电流:I2=%5.2fAn,I2);fprintf(功率因数:cos=%5.2fn,COSfai);fprintf(电磁转矩: Te=%5.3fN.mn,Te);fprintf(输出转矩: T2=%5.3fN.mn,T2);fprintf(输入功率：P1=%5.2fWn,P1);fprintf(输出功率:P2=%5.2fWn,P2);fprintf(效率:=%5.2f%n,Eta); 输出结果：额定点计算迭代过程:K=1 P2=-11.18WK=2 P2=-29.71WK=3 P2=37.82WK=4 P2=100.89WK=5 P2=100.18WK=6 P2=100.04WK

7、=7 P2=100.01WK=8 P2=100.00WK=9 P2=100.00WK=10 P2=100.00W额定点数据输出:转速:n=1381.86r/min转差率s=0.079定子电流:I1= 0.28A转子电流:I2= 0.22A功率因数:cos= 0.77电磁转矩: Te=0.781N.m输出转矩: T2=0.691N.m输入功率：P1=143.55W输出功率:P2=100.00W效率:=69.66%（3） 用MATLAB编程计算：a、固有机械特性；b、降压人工机械特性（至少三组）；c、转子电阻增加人工机械特性（至少三组）上对应的临界转差率、最大转矩、起动转矩和起动电流，并输出机械特

8、性图；(a)程序部分：clear;R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430;U0=220;%以上根据电机参数输入m=3;p=2;f=50;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm; sm=c*R2/sqrt(R12+(X1+c*X2)2);Tmax=m*U02/(2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R12+(X1+c*X2)2);Tst=m*U02*R2/(2*pi*Ns/60)*(R1+c*R2)2+(X1+c*X2)2);Ist=U0/(Xm*(c+X1/X2)+U0/sqrt(R1+c*R2

9、)2+(X1+c*X2)2); s=0:0.01:1;L=length(s);for k=1:L; n(k)=(1-s(k)*Ns; Te(k)=m*U02*R2/s(k)/(2*pi*Ns/60)*(R1+c*R2/s(k)2+(X1+c*X2)2);end plot(n,Te,k-);xlabel(转速 n(r/min);ylabel(转矩 Te(N.m);grid on;fprintf(n);fprintf(临界转差率: sm=%5.3fn,sm);fprintf(最大转矩: Tmax=%5.2fN.mn,Tmax);fprintf(起动转矩: Tst=%5.3fN.mn,Tst);fp

10、rintf(起动电流: Ist=%5.2fAn,Ist); 输出结果：临界转差率: sm=0.312最大转矩: Tmax= 1.54N.m起动转矩: Tst=0.940N.m起动电流: Ist= 0.93A(b)程序部分：clear;R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430;U0=100 160 190 220;%以上根据电机参数输入，电压值由小到大任意选择四个%若取得电压值是x个，则把最后以后for语句改为i=1:4即可L1=length(U0); for i=1:L1;m=3;p=2;f=50;Ns=60*

11、f/p;c=1+X1/Xm; sm(i)=c*R2/sqrt(R12+(X1+c*X2)2);Tmax(i)=m*U0(i)2/(2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R12+(X1+c*X2)2);Tst(i)=m*U0(i)2*R2/(2*pi*Ns/60)*(R1+c*R2)2+(X1+c*X2)2);Ist(i)=U0(i)/(Xm*(c+X1/X2)+U0(i)/(R1+c*R2)2+(X1+c*X2)2); s=0:0.01:1;L2=length(s);for k=1:L2; n(k)=(1-s(k)*Ns; Te(k)=m*U0(i)2*R2/s(k)/(2*pi

12、*Ns/60)*(R1+c*R2/s(k)2+(X1+c*X2)2);end plot(n,Te,K-);xlabel(转速 n(r/min);ylabel(转矩 Te(N.m);grid on;hold on;endfprintf(nn);fprintf( 线电压 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流n);fprintf( U0/V sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A n);for i=1:4;fprintf( %5.1f %5.3f %5.3f %5.3f %5.3fn,U0(i),sm(i),Tmax(i),Tst(i),Ist(i);end输出结果： 线电压 临界转

13、差率 最大转矩 起动转矩 起动电流 U0/V sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A 100.0 0.312 0.318 0.194 0.036 160.0 0.312 0.813 0.497 0.057 190.0 0.312 1.147 0.701 0.068 220.0 0.312 1.538 0.940 0.078（c）程序部分：clear;R1=44.6;X1=110.595;X2=110.595;Xm=1411.430;U0=220 ;R2=67.813 85 110 150;L3=length(R2);%以上电阻数据任意输入四个，如果不是四个，修改方式如answer3

14、b相同for i=1:L3;m=3;p=2;f=50;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm; sm(i)=c*R2(i)/sqrt(R12+(X1+c*X2)2);Tmax(i)=m*U02/(2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R12+(X1+c*X2)2);Tst(i)=m*U02*R2(i)/(2*pi*Ns/60)*(R1+c*R2(i)2+(X1+c*X2)2);Ist(i)=U0/(Xm*(c+X1/X2)+U0/(R1+c*R2(i)2+(X1+c*X2)2); s=0:0.01:1;L4=length(s);for k=1:L4; n(k)=(1-s(k)*N

15、s; Te(k)=m*U02*R2(i)/s(k)/(2*pi*Ns/60)*(R1+c*R2(i)/s(k)2+(X1+c*X2)2);end plot(n,Te,k-);xlabel(转速 n(r/min);ylabel(转矩 Te(N.m); grid on;hold on;endfprintf(nn);fprintf( 转子电阻 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流n);fprintf( R2/ sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A n);for i=1:4;fprintf( %5.3f %5.3f %5.2f %5.3f %5.2fn,R2(i),sm(i),Tma

16、x(i),Tst(i),Ist(i);end 输出结果： 转子电阻 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流 R2/ sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A 67.813 0.312 1.54 0.940 0.93 85.000 0.391 1.54 1.100 0.90 110.000 0.507 1.54 1.279 0.86 150.000 0.691 1.54 1.453 0.79（4） 绘制异步电机工作特性曲线，即电动机在额定电压、额定频率下输入功率、定子电流、效率、功率因数及转差率与输出功率的关系曲线；程序部分：clear;Pomega=12.3;Pdelta=140.

17、2*0.005;R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430;U0=220;%以上依据电机参数输入Z1=R1+j*X1;Zm=Rm+j*Xm;m=3;p=2;f=50;Un=220;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm;sm=c*R2/sqrt(R12+(X1+c*X2)2); s=0:0.001:1;L=length(s);for k=1:L; Z2(k)=R2/s(k)+j*X2;n(k)=(1-s(k)*Ns;c=1+X1/Xm;I11(k)=U0/(Z1+Z2(k)*Zm/(Z2(k)+Zm);I1(k)

18、=abs(I11(k);cosfai(k)=cos(angle(I11(k);P1(k)=m*U0*I1(k)*cosfai(k);I2(k)=abs(Zm/(Zm+Z2(k)*I1(k);Im(k)=abs(Z2(k)/(Zm+Z2(k)*I1(k);Pfe(k)=m*Im(k)*Im(k)*Rm;Pcu1(k)=m*I1(k)*I1(k)*R1;Pcu2(k)=m*I2(k)*I2(k)*R2;P2(k)=P1(k)-(Pcu1(k)+Pcu2(k)+Pfe(k)+Pomega+Pdelta);Te(k)=m*I2(k)*I2(k)*(1-s(k)/s(k)*R2/(2*pi*n(k)/6

19、0);T2(k)=P2(k)/(2*pi*n(k)/60);eta(k)=P2(k)/P1(k)*100; if(s(k)sm-0.12)%这里的0.12是为了使电机能稳定运行而引入的一个范围 P12(k)=P1(k);%不包含不稳定运行时电机的相关参数值 I12(k)=I1(k); eta2(k)=eta(k); cosfai2(k)=cosfai(k); P22(k)=P2(k); s2(k)=s(k);endendfigure(1);plot(P22,P12,k-);xlabel(输出功率 P2/W);ylabel(输入功率 P1/W);axis(0,180,0,300);grid on

20、;hold on;figure(2);plot(P22,I12,k-);xlabel(输出功率 P2/W);ylabel(定子电流 I1/A);axis(0,180,0,0.6);grid on;hold on;figure(3);plot(P22,eta2,k-);xlabel(输出功率 P2/W);ylabel(额定效率 /%);axis(0,180,0,80);grid on;hold on;figure(4);plot(P22,cosfai2,k-);xlabel(输出功率 P2/W);ylabel(功率因数 cos);axis(0,180,0,0.90);grid on;hold on;figure(5);plot(P22,s2,k-);xlabel(输出功率 P2/W);ylabel(转差率 s);axis(0,180,0,0.25);grid on;hold on;输出结果：（5） 使用MATLAB中的Simulink工具及SimMechanics工具，绘制起动过程中转速、转差率、转矩、起动电流等参数随时间的变化曲线（普通班选做）；起动：（6） 使用MATLAB中的Simulink工具及SimMechanics工具，绘制调速过程中转速、转矩随时间的变化曲线（普通班选做）。变频调速：（仿真图如题5，只改变起动频率）20HZ起动（上图）100HZ起动（上图）