基于MATLAB的鼠籠式三相異步電動機的降壓起動設計

廖育梅

（新余學院,江西 新余 338000）

基于MATLAB的鼠籠式三相異步電動機的降壓起動設計

廖育梅

（新余學院,江西 新余 338000）

三相異步電機廣泛應用于工農業生產中。因為三相異步電動機的直接起動會導致啟動電流是正常額定電流的5倍左右，啟動轉矩過大，容易對負載產生較大的沖擊，考慮到電流、啟動轉矩近似的與定子的電壓成正比，因此采用降低定子電壓的辦法來限制起動電流，降低啟動轉矩。本文主要研究基于MATLAB的三相異步電動機定子繞組串電阻降壓起動設計和仿真。

三相異步電動機；降壓起動；MATLAB

0 緒論

三相異步電動機由于易調速易轉向，從而廣泛應用于工農業生產中。由于異步電動機直接啟動會導致啟動電流過大，啟動轉矩過大，從而損害生產機械。因此啟動時，常采用降壓啟動的方法。對于三項鼠籠式異步電動機，其降壓起動方法有延邊三角形降壓啟動方法、定子繞組串電阻降壓起動方法、Y/Δ降壓起動方法及自耦變壓器降壓起動方法等。本文主要利用MATLAB對三相異步電動機定子繞組串電阻降壓起動和直接啟動進行了設計和仿真。

1 異步電動機工作原理

三相鼠籠式異步電動機由定子和轉子兩部分組成。當三相定子繞組接三相對稱電源時，定子繞組就產生三相對稱電流，從而定子部分產生旋轉磁場。因為磁場在轉動而轉子不動，就可認為轉子在切割磁力線，根據電磁感應定律，從而轉子繞組產生感應電動勢和感應電流。轉子繞組受到磁場力的作用，就轉動起來，其轉速低于旋轉磁場的轉速，不同步。所以稱為三相異步電動機。

2 實例計算和MATLAB仿真

一臺鼠籠式三相異步電動機，已知數據為：PN=28KW，IN=25A，nN=1455r/min，cosφN=0.88，KI=6，KT=1.1，λ=2.3。供電變壓器要求起動電流Is≤150A，起動轉矩為73.5N.m。若選擇定子繞組串電阻降壓起動方法判斷是否能采用，并用MATLAB Simulink仿真，做出轉速、轉矩、定子電流和轉子電流的波形圖并進行分析。

根據經驗公式：TN= 9550PN/nNKT=Is/INKT=Tst/TNλ=Tmax/TN

可求得：

電動機的額定轉矩TN= 9550PN/nN= 9550×28/1445=183.78N.m

正常起動轉矩應不小于Ts1=KTTL=1.1×73.5=80.85N.m

Is’＜Is1=150A

采用串電阻降壓起動Is= KIIN=6×25=150A

滿足Is≤Is1=150A

Ts=（Is1/Is）2Tst=（150/6×25）2×1.1×183.78=202.16N.m

Ts＞Ts1=80.85N.m

所以，能采用串電阻降壓起動

MATLAB仿真圖：

（1）直接啟動仿真圖

（2）定子繞組串電阻降壓起動仿真模型原理圖

3 結果分析

3.1 運行結果

直接起動轉速和轉矩波形

直接起動轉速和轉矩波形

直接起動定子電流與轉子電流波形

串電阻降壓起動定子電流和轉子電流波形

3.2 特性分析

通過比較直接起動和定子繞組串電阻降壓起動的仿真結果，可以看出，起動轉矩和起動電流得到了有效的控制，定子串電阻起動降低了起動電流，減小了對電機的沖擊，但降壓起動時間比直接起動時間長很多。

一旦起動完畢，串聯電阻即被短接，電動機進入全電壓正常運行。

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廖育梅，江西新余人，碩士，研究方向：控制理論與控制工程。