鼠笼式异步电机matlab仿真实验和计算江苏大学.docx
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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;%20.5℃
Pfe=8.9;Pmec=12.3;Pomega=Pmec;
Zk=Uk/Ik;
Rk=Pk/（3*Ik^2）;
Xk=sqrt（Zk^2-Rk^2）;
R2=Rk-R1;
X2=1/2*Xk;X1=X2;
Z0=U0/I0fai;
R0=P0/（3*I0fai^2）;
X0=sqrt（Z0^2-R0^2）;
Xm=X0-X1;
Rm=Pfe/（3*I0fai^2）;
fprintf（'\n'）;
fprintf（'电动机参数：
\n'）;
fprintf（'温度：
20.5℃\n'）;
fprintf（'R1=%5.3fΩX1=%5.3fΩ\n',R1,X1）;
fprintf（'R2=%5.3fΩX2=%5.3fΩ\n',R2,X2）;
fprintf（'Rm=%5.3fΩXm=%5.3fΩ\n',Rm,Xm）;
fprintf（'Pfe=%5.3fWPΩ=%5.3fW\n',Pfe,Pomega）;
输出结果：
电动机参数：
温度：
20.5℃
R1=44.600ΩX1=110.595Ω
R2=67.813ΩX2=110.595Ω
Rm=152.011ΩXm=1411.430Ω
Pfe=8.900WPΩ=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=110.595;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;
whileabs（P2-Pn）/Pn>1e-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*I1^2*R1;
Pfe=3*Im^2*Rm;
Pcu2=3*I2^2*R2;
P2=P1-（Pcu1+Pfe+Pcu2+Pomega+Pdelta）;
s=s*（Pn/P2）;
K=K+1;
fprintf（'K=%d\t',K）;
fprintf（'P2=%5.2fW\n',P2）;
end
Eta=P2/P1*100;
N=（3000/p）*（1-s）;
Te=（m*I2^2*（（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/min\n',N）;
fprintf（'转差率s=%5.3f\n',s）;
fprintf（'定子电流:
I1=%5.2fA\n',I1）;
fprintf（'转子电流:
I2=%5.2fA\n',I2）;
fprintf（'功率因数:
cosΦ=%5.2f\n',COSfai）;
fprintf（'电磁转矩:
Te=%5.3fN.m\n',Te）;
fprintf（'输出转矩:
T2=%5.3fN.m\n',T2）;
fprintf（'输入功率：
P1=%5.2fW\n',P1）;
fprintf（'输出功率:
P2=%5.2fW\n',P2）;
fprintf（'效率:
η=%5.2f%%\n',Eta）;
输出结果：
额定点计算迭代过程:
K=1P2=-11.18W
K=2P2=-29.71W
K=3P2=37.82W
K=4P2=100.89W
K=5P2=100.18W
K=6P2=100.04W
K=7P2=100.01W
K=8P2=100.00W
K=9P2=100.00W
K=10P2=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:
cosΦ=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:
η=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（R1^2+（X1+c*X2）^2）;
Tmax=m*U0^2/（（2*pi*Ns/60）*（2*c*（R1+sqrt（R1^2+（X1+c*X2）^2））））;
Tst=m*U0^2*R2/（（2*pi*Ns/60）*（（R1+c*R2）^2+（X1+c*X2）^2））;
Ist=U0/（Xm*（c+X1/X2））+U0/sqrt（（R1+c*R2）^2+（X1+c*X2）^2）;
s=0:
0.01:
1;
L=length（s）;
fork=1:
L;
n（k）=（1-s（k））*Ns;
Te（k）=m*U0^2*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）'）;
gridon;
fprintf（'\n'）;
fprintf（'临界转差率:
sm=%5.3f\n',sm）;
fprintf（'最大转矩:
Tmax=%5.2fN.m\n',Tmax）;
fprintf（'起动转矩:
Tst=%5.3fN.m\n',Tst）;
fprintf（'起动电流:
Ist=%5.2fA\n',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=[100160190220];
%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）;
fori=1:
L1;
m=3;p=2;f=50;
Ns=60*f/p;
c=1+X1/Xm;
sm（i）=c*R2/sqrt（R1^2+（X1+c*X2）^2）;
Tmax（i）=m*U0（i）^2/（（2*pi*Ns/60）*（2*c*（R1+sqrt（R1^2+（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）;
fork=1:
L2;
n（k）=（1-s（k））*Ns;
Te（k）=m*U0（i）^2*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）'）;
gridon;
holdon;
end
fprintf（'\n\n'）;
fprintf（'线电压临界转差率最大转矩起动转矩起动电流\n'）;
fprintf（'U0/VsmTmax/N.mTst/N.mIst/A\n'）;
fori=1:
4;
fprintf（'%5.1f%5.3f%5.3f%5.3f%5.3f\n',U0（i）,sm（i）,Tmax（i）,Tst（i）,Ist（i））;
end
输出结果：
线电压临界转差率最大转矩起动转矩起动电流
U0/VsmTmax/N.mTst/N.mIst/A
100.00.3120.3180.1940.036
160.00.3120.8130.4970.057
190.00.3121.1470.7010.068
220.00.3121.5380.9400.078
（c）
程序部分：
clear;
R1=44.6;X1=110.595;X2=110.595;Xm=1411.430;U0=220;
R2=[67.81385110150];
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answer3b相同
fori=1:
L3;
m=3;p=2;f=50;
Ns=60*f/p;
c=1+X1/Xm;
sm（i）=c*R2（i）/sqrt（R1^2+（X1+c*X2）^2）;
Tmax（i）=m*U0^2/（（2*pi*Ns/60）*（2*c*（R1+sqrt（R1^2+（X1+c*X2）^2））））;
Tst（i）=m*U0^2*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）;
fork=1:
L4;
n（k）=（1-s（k））*Ns;
Te（k）=m*U0^2*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）'）;
gridon;
holdon;
end
fprintf（'\n\n'）;
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/ΩsmTmax/N.mTst/N.mIst/A\n'）;
fori=1:
4;
fprintf（'%5.3f%5.3f%5.2f%5.3f%5.2f\n',R2（i）,sm（i）,Tmax（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/ΩsmTmax/N.mTst/N.mIst/A
67.8130.3121.540.9400.93
85.0000.3911.541.1000.90
110.0000.5071.541.2790.86
150.0000.6911.541.4530.79
（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=140.2*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（R1^2+（X1+c*X2）^2）;
s=0:
0.001:
1;
L=length（s）;
fork=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）=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）/60）;
T2（k）=P2（k）/（（2*pi*n（k））/60）;
eta（k）=P2（k）/P1（k）*100;
if（s（k）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）;
end
end
figure
（1）;
plot（P22,P12,'k-'）;
xlabel（'输出功率P2/W'）;
ylabel（'输入功率P1/W'）;
axis（[0,180,0,300]）;
gridon;
holdon;
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]）;
gridon;
holdon;
figure（3）;
plot（P22,eta2,'k-'）;
xlabel（'输出功率P2/W'）;
ylabel（'额定效率η/%'）;
axis（[0,180,0,80]）;
gridon;
holdon;
figure（4）;
plot（P22,cosfai2,'k-'）;
xlabel（'输出功率P2/W'）;
ylabel（'功率因数cosφ'）;
axis（[0,180,0,0.90]）;
gridon;
holdon;
figure（5）;
plot（P22,s2,'k-'）;
xlabel（'输出功率P2/W'）;
ylabel（'转差率s'）;
axis（[0,180,0,0.25]）;
gridon;
holdon;
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）
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