三相异步电机转速与制动研究毕业论文

第一篇：三相异步电机转速与制动研究毕业论文

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业

题

目：关于三相异步电机转速与制动的研究

学习中心： 层 次： 高中起点专科

专 业： 电气工程及其自动化

年 级： 2009年 春 季

学 号： xxxxxx xxxxxxxxx 学 生： xxx xxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxx 完成日期： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

关于三相异步电机转速与制动的研究

内容摘要

三相异步电动机是生产中不可或缺的机械，在工业生产中,有许多工艺要求拖动系统能快速起动、制动和频繁正反转，此类系统要求电机四象限运行。本文首先对三相异步电机的变频调速原理进行了分析，然后对三相异步电机的制动方式进行了简要介绍，在此基础上，对电压型变频器再生能量产生机理进行了较深入的理论探讨,揭示了回馈状态下各物理量之间的关系,并设计了一种能量回馈控制系统，该系统使得变频器可以实现四象限运行,节能效果明显。

关键词：异步电动机；变频调速；制动；

I

关于三相异步电机转速与制动的研究

目 录

内容摘要...........................................................................................................................I 引

言..............................................................................................................................1 1 异步电动机调速的原理及方法................................................................................2

1.1 工作原理..........................................................................................................2 1.2 变频调速控制方式..........................................................................................2

1.2.1 电源频率低于工频范围调节................................................................2 1.2.2 电源频率高于工频范围调节................................................................3 1.2.3 转差频率控制........................................................................................4 制动............................................................................................................................4

2.1 电机制动方式简介..........................................................................................4

2.1.1 反接制动................................................................................................4 2.1.2 能耗制动................................................................................................4 2.1.3 电磁制动................................................................................................5 2.1.4 串接制动................................................................................................6 2.1.5 发电制动................................................................................................6 2.2 变频调速系统中电机的制动..........................................................................6

2.2.1 变频调速异步电机再生制动状态分析................................................7 2.2.2 变频调速器再生能量的产生机理........................................................7 2.2.3 再生能量回馈状态下的理论计算........................................................8 2.2.3.1 惯性体的运动能量计算.....................................................................8 2.2.3.2 变频器驱动电机再生制动时的能量计算.........................................8 2.2.3.3 制动转矩计算...................................................................................8 2.2.3.4 变频器参数设定与制动能力分析.....................................................9 2.2.3.5 回馈能量计算...................................................................................10 2.2.4 再生能量回馈系统设计......................................................................10 2.2.5 实验结果..............................................................................................12 小结..........................................................................................................................12 参考文献........................................................................................................................14

II

关于三相异步电机转速与制动的研究

引

言

实际的生产过程离不开电力传动。生产机械通过电动机的拖动来进行预定的生产方式。直流电动机可方便地进行调速, 但直流电动机体积大、造价高, 并且无节能效果。而交流电动机体积小、价格低廉、运行性能优良、重量轻, 是生产过程中广泛使用的机械，因此交流电动机的调速具有重大的实用性。使用调速技术后, 生产机械的控制精度可大为提高,并能够较大幅度地提高劳动生产率和产品质量, 而且可对诸多生产过程实施自动控制。通过大量的理论研究和实验, 人们逐渐认识到：对交流电动机进行调速控制, 不仅能使电力拖动系统具有非常优秀的控制性能, 而且在许多场合中, 还具有非常显著的节能效果。

关于三相异步电机转速与制动的研究 异步电动机调速的原理及方法

三相交流电动机定子绕组中的三相交流电在定子隙圆周上产生一个旋转磁场, 这个旋转磁场的转速称同步转速, 记为n1，实际电动机转速n 要低于同步转速, 故一般称这样的三相交流电动机为三相异步电动机。

1.1 工作原理

异步电动机的同步转速遵从电机学基本关系

（1）

式中，f——电源交变频率，p——电机定子磁极对数 电机学中还常用转差率s参量，其定义为： 电机的实际转速

（3）

（2）

从式(3)可知, 异步电动机调速可以从改变电源平率、改变电机定子极对数、改变转差率等方面来进行调节。因此，电机的调速方法有很多，串级调速、变频调速、能耗转差调速等。随着电力电子技术、计算机控制、微电子等高技术的发展, 交流调速取代直流调速已成为发展趋势。电机的交流变频调速技术是现代工业节电和改善工艺流程以提高产品质量的一种主要手段。

变频调速是改变电动机定子电源的频率, 从而改变其同步转速的调速方法。交流变频调速具有系统体积小, 重量轻、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作过程简单, 通用性强, 使传动控制系统具有优良的性能, 同时节能效果明显,产生的经济效益显著。尤其当与计算机通信相配合时, 使得变频控制更加安全可靠,易于操作(由于计算机控制程序具有良好的人机交互功能), 变频技术必将在工业生产发挥巨大的作用, 让工业自动化程度得到更大的提高。

1.2 变频调速控制方式

式(3)可知, 异步电动机变频调速的控制方式基本上有以下三种： 1.2.1 电源频率低于工频范围调节

电源的工频频率在我国为50Hz。电机定子绕组内的感应电动势为:

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（4）

式中f1——定子绕组中感应电动势的频率, 与电源频率f 相等, Hz;K1——电机定子绕组的绕组系数, 其值取决于绕组结构, K1<1;N1——电机定子绕组每相串联的线圈匝数;Ф——电机每极磁通;定子电压U1 与定子绕组感应电动势E1 的关系为

(5)式中Z1——定子绕组每组阻抗

I1——定子绕组相电流 若忽略定子压降I1Z1, 则 把该式整理成

则

(6)

(7)(8)(9)电动机的电磁转矩M与(U1/f1)2 成正比,若下调频率f1, 同时也下调U1, 使(U1/f1)比值保持恒量, 则磁通Ф不变, 因此转矩也保持常值,此时电动机拖动负载的能力不发生改变, 这种控制方式称为恒磁通调压调频调速, 也叫恒转矩调速。

1.2.2 电源频率高于工频范围调节

由于使频率f1增加,U1/f1变小, 而U1不能高于额定电压, 在该控制方式中, 保持U1不变, 由于频率变高, 由式(9)知道, 定子磁通Ф变小, 电磁转矩M也变小, 但电源频率增加, 设电动机转动角速度w=2πn, 电机的功率是电磁转矩M与角速度ω的乘积：

P=M·ω(10)调节过程中, 使频率f与转矩的变化成一定协调关系, 从而保持电机功率P 为恒量, 即功率不发生变化, 这种升频定压调速为恒功率调速。

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1.2.3 转差频率控制

三相异步电动机中,定子与转子之间的圆周空隙有一旋转磁场, 转速为n1, 电机转子实际转速为n,(n1-n)是转子与旋转磁场之间的相对切割速度。对频率、电压进行谐调控制, 使U1/f1 不变, 此时, 磁通Ф也不变, 在Ф不变的条件下,电磁转矩M与(n1-n)2 成正比。对频率f 进行调节, 即调节(n1-n), 因此, 在实现转速调节时也实现了转矩的调节。制动

电机的制动包括反接制动、能耗制动、电磁制动、串接制动、发电制动等。以下首先简要介绍电机制动方式，然后重点研究变频调速系统中电机的再生制动。

2.1 电机制动方式简介

2.1.1 反接制动

当异步电动机转子的转向与定子旋转磁场的转向相反时, 其运动状态称为反接制动。电路原理如图1。按下SB2 , KM1 自锁, 电机运转, 同时速度继电器KS 闭合, 为反接制动做准备。按下SB1 ,KM1 断电, KM2 自锁。此时定子旋转磁场与转子转向相反, 进入制动状态, 当转速低于某一值,KS 断开, 反接制动结束。

图1 反接制动原理

该方式制动转矩大, 制动迅速, 控制设备简单, 但制动冲击较大, 对传动机构有害, 容易使电机反转, 而且制动时电机从电源吸收并传递到转子的电磁功率以及从转轴上吸收的机械功率全部转化为热能, 对电机不利, 不适合制动频繁的场合。2.1.2 能耗制动

如图2所示, 当定子绕组脱离交流电源时, 立即将其绕组切入直流电流, 使

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定子产生静止磁场。控制电路与反接制动一样, 按下SB2 , 电机起动,按下SB1 , 电机制动。

图2 能耗制动原理

该方法可以通过改变直流电流的大小, 调节制动转矩的大小。它制动准确、平稳、能量消耗较小, 但是控制设备相对复杂, 故适合于要求制动平稳、准确和起动频繁并容量较大的电机。2.1.3 电磁制动

如图3 所示, 在转子上装上制动部件, 转子制动部件极靴上固定永磁体, 机座上安装定子制动部件, 其上放置制动绕组, 并将制动绕组短路。当转子部件运转时, 将在定子制动部件中产生旋转磁场, 类似发电机, 该磁场是阻碍转子运动的, 若电机失电, 将会迅速停机。

图3 电磁制动结构

此结构机械上较为复杂, 但是无外围控制电路, 属于非机械接触的软制动, 冲击较小, 电气故障很低, 免维护。但因为制动转矩较小, 实用于转动惯量较小的小功率电机。

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2.1.4 串接制动

随着大功率电子元件的成熟,诞生了此种制动方式。电路如图4。将电机定子绕组末串联一全波整流电路VC,把整流后的电源送到与电机转子有机械机构联系的电磁铁YA上,通电时,电磁铁YA吸合,机械机构释放,电机运转,失电时,机械机构同步复原,迅速刹车。

该结构制动反应迅速、控制精度高、能耗小、冲击较小、无外围控制设备、制动简单、运行可靠, 同时可以弥补普通异步电动机起动电流大的缺点, 起到分压、降压起动的良好效果,是一种新型制动方式,几乎适合于所有的异步电机。

图4 串接制动原理

2.1.5 发电制动

该制动方式适合于变极、变频调速系统。适用于当转子转速超过同步转速的时候(即电机由高速到低速运行过程中)。当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时,电机处于再生发电状态,如果处理不当,将在直流侧出现过高的泵升电压,限制了通用变频器的应用范围。比较理想的方式是通过有源逆变装置将再生能量回馈到交流电网,在能源资源日趋紧张的今天,这项研究具有十分重要的现实意义。下文将进行详细介绍。

2.2 变频调速系统中电机的制动

在变频调速系统中,电机的降速和停机是通过逐渐减小频率来实现的,在频率减小的瞬间,电机的同步转速也随之下降,而由于机械惯性的原因, 电机的转子转速未变。当同步转速小于转子转速时,转子电流的相位几乎改变了180度,电机从电动状态变为发电状态；与此同时,电机轴上的转矩变成了制动转矩,使电机的转速迅速下降,电机处于再生制动状态。下文在分析变频调速系统中的再生能量产生机理,揭示再生制动下各物理量之间的关系的基础上,设计了一种新型能量回馈控制系统。

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2.2.1 变频调速异步电机再生制动状态分析

当电机工作于再生发电状态时,电机内部将发生以下变化过程:变频器拖动电机降速,电机转子的旋转速度超过给定频率下的同步转速,也即超过电机内部同步旋转磁场的转速。造成转子切割磁力线的方向反向,转子导体上感应电势以及感应电流的方向反向。由于转子电流中的励磁分量不会发生变化(电机不可能使励磁电流反向,因为它需要从变频器侧吸收励磁电流以建立电机内部磁场,维持电机的运转),所变化的只是转子电流中的转矩分量,而转子电流转矩分量的变化又引起了定子电流转矩分量的变化。其结果是:定子电流的合成量(即平时所说的定子电流)和电机的转矩反向,从坐标上看,即电机的机械特性曲线从第一象限运动到第二象限。

2.2.2 变频调速器再生能量的产生机理

图5所示为变频器拖动电机运行时泵升电路的等值电路。为说明泵升电压产生机理, 假定电容电压Uc、绕组反电动势E、电阻r、电感L为常数。

可得回路方程。电动状态时:

（11）

再生发电状态时:

（12）

图5 泵升电路等值电路图

电动状态时E和I反向,回路电压为Uc-E,若ΔI保持不变,泵升时间Δt随E的升高而增大；再生发电状态时E和I同向，回路电压为Uc + E,在ΔI相等的情况下,泵升时间Δt随E的升高而减少。从能量关系看,电动状态时Uc 和E同时吸收电感放出的电能；而再生发电状态时只有Uc 吸收能量,它不仅吸收电感放出的电能，而且连制动时产生的电能也一并吸收了。如果没有吸收再生能量的环节，将导致电容

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上电压升高,升高的那一部分电压就称为泵升电压。2.2.3 再生能量回馈状态下的理论计算 2.2.3.1 惯性体的运动能量计算

设n为旋转体的转速(r/min), J和GD为旋转体的转动惯量(kg·m2),且GD=4J，则旋转体具有的运动能量为

（13）

当速度从n1 减速到n2(r/min)时释放出的能量为

（14）

2.2.3.2 变频器驱动电机再生制动时的能量计算

再生能量是由电机机械系统的动能转化而来,可表达为

（15）

式中:能;

为机械系统的动能；

为储存在电机电感中的电磁

为机械阻力所消耗的等效电能, Mf(t)为机械阻力矩函数,ω(t)为电机角速度函数;W0 为其他损耗。为简化计算,假定电感中所存储的能量与机械阻力能和各种损耗相抵消, 即机械系统的动能都转化为再生能量回馈变频器直流侧,则有:（16）

所以电机再生发电功率(W):

（17）

2.2.3.3 制动转矩计算

电动机要加速时,就要增大其运动能量;相反,要减速时,必须释放其运动能量。其加速和减速所需要的转矩表达为

（18）

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2.2.3.4 变频器参数设定与制动能力分析

异步电动机转速可以表示为

（19）

其中f1 为电动机定子频率, s为转差率,p为电机极对数。在变频调速系统中, s和p可以看作常数。将式(19)两边分别取导数

（20）

由式(17)、(18)和(20),整理得

（21）

（22）

（23）

其中τ为实际生产工艺要求的减速时间,Δf1为变频器频率输出的变化量。式(21)～(23)反映了电动机再生制动时发电功率、制动转矩与变频器基本参数相互之间的定量关系。由上述各式可得以下结论: 1)电机制动时回馈能量的大小与系统的转动惯量、转速、机械阻力、电机绕组电感等因素有关;2)假定电感中所存储的能量可与机械阻力能及各种损耗相抵消，则电机的发电功率大小由电机的转动惯量GD、电机转速n、减速时间τ决定； 3)在t=0时刻，电机刚开始回馈时若转速为n1，变频器减速时间已设定的情况下, 设(k>0)。则最大发电功率为

（24）

式中n0为给定电源频率下的同步转速；负号表示能量由电机侧流向变频器直流侧； 4)若变频器的频率变化及减速时间参数确定，可以求出确定的制动转矩。当要求的减速时间越短电动机的发电功率越大，提供的制动转矩也越大。同时电机再生制动时最大发电功率与制动转矩的关系,可由式(23)得到:

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（25）

显然, Pmax与制动转矩T、电机转速n1成正比;5)制动转矩的大小与系统的转动惯量成正比，与减速时间τ成反比。2.2.3.5 回馈能量计算

设有源逆变停止时直流侧电压为U1 ,正常工作时为Ue，则回馈过程电网需吸收的能量为

（26）

其中C为变频器及有源逆变器中间环节电解电容的电容量。在能量回馈过程中由于直流侧电压的平均值Ua为一定值, 故回馈功率的大小仅由回馈电流决定。设回馈电流时直流侧的电流平均值为IL ,电网相电压有效值为U2 , 则能量回馈平均功率Pfa约为

（27）

为保证电机的制动效果,电网回馈功率Pf 应不小于电动机再生发电过程中可能出现的最大发电功率Pmax , 否则直流侧电压将持续升高；同时Pfa还应不大于变频调速系统的额定功率Pe。由能量守恒定律可得Pfaτ=Wf ,即

（28）

该式即为有源逆变时电网侧回馈能量的表达式。由式(28)可以得到下述结论: 1）对于一个确定的系统(转动惯量一定), 若电机转速n、电网电压U2 和逆变停止电压U1一定,则回馈电流IL 与制动时间τ成反比;2)在电网电压U2、直流侧电压U1和回馈电流IL不变的情况下,转动惯量GD 越大,则制动所需时间τ越长;转动惯量GD越小,则所需制动时间τ越短。2.2.4 再生能量回馈系统设计

如前所述,再生能量及时高效的回馈电网,使通用变频器可四象限运行, 并实现节能降耗。本文在对变频调速系统电机再生制动分析理论指导下, 设计了一种新型的通用变频器能量回馈控制系统, 整个系统结构框图如图6。主电路主要由三相IPM逆变桥和相关外围电路组成。逆变桥的输出端通过三个扼流电抗器L1、L2、关于三相异步电机转速与制动的研究

L3 与变频器输入端子R、S、T相连,输入端则通过两个隔离二极管D1、D2 接变频器的直流侧P、N端,以保障能量在变频器→有源逆变桥→电网方向上的单向流动。C3、C4 为滤波电解电容, R3、R4为电容均压电阻, R5为电容充电限流电阻, J2 为用于切除限流电阻的继电器。霍尔电流传感器H负责检测回馈电流,为系统实现回馈电流控制提供准确可靠的反馈信号。限流电抗器L1、L2、L3 的作用是平衡压差、限流以及滤波。系统工作过程是:当电机电动运行时,逆变器开关管VT1 ～VT6全被封锁,处于关断状态；当电动机处于再生发电状态时,能量由电机侧回馈直流侧,导致直流母线电压升高。当直流母线电压超过电网线电压峰值时, 整流桥由于承受反压而关断；当直流母线电压继续升高并超过启动逆变器工作电压VDLH时, 逆变器开始工作，将能量从直流侧回馈电网。当直流母线电压下降到关闭逆变器工作电压VDLL时，关闭逆变器。一个完善的能量回馈控制系统应满足相位、电压、电流等三方面的控制条，这要求回馈过程必须与电网相位保持同步关系；只有直流母线电压超过一定值时才启动有源逆变装置；系统应该能够控制回馈电流的大小，从而可以控制电机的制动转矩，实现精确制动。控制系统结构框图如图6，主要包含同步电路、电压检测控制电路、电流检测控制电路和故障检测、保护电路等部分，整个系统由微处理器进行监控。回馈电流的质量是整个系统的关键和难点，本文设计的系统采用SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)控制方式，结合同步信号实现单位功率因数正弦波回馈。

图6 能量回馈控制系统结构框图

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2.2.5 实验结果

图7为该控制系统回馈电流的实验波形(测试仪器为FLUKE PM3380A示波器)，实测功率因数绝对值≥0.98(测试仪器为FLUKE-41B多功能谐波分析仪)。实验表明系统馈送电流谐波小,功率因数高,不仅有效地限制了泵升电压,保证了变频驱动系统的安全正常运行,而且还能实现能量回收和精确制动,使通用变频器可广泛应用于需要四象限运行的场合。

图7 回馈电流的实验波形 小结

本文首先对三相异步电机的变频调速原理进行了分析，然后对三相异步电机的制动方式进行了简要介绍，在此基础上，对电压型变频器再生能量产生机理进行了较深入的理论探讨,揭示了回馈状态下各物理量之间的关系,并设计了一种能量回馈SPWM 控制系统,给出了实验结果。具体结论列举如下: 1)电机制动时回馈能量与系统的转动惯量、转速、机械阻力、电机绕组电感、电机以及变频器回路的电阻等因素有关；

2)电机的发电功率大小由电机的转动惯量、电机转速、减速时间决定;制动转矩的大小与系统的转动惯量成正比,与制动时间成反比；

3)对于一个确定的系统(转动惯量一定),若电机转速、电网电压和逆变停止电压一定,则回馈电流与制动时间成反比；在电网电压、直流侧电压和回馈电流不变的情况下,转动惯量越大,则制动所需时间越长,否则反之。

本文设计的新型能量回馈SPWM控制系统既可实现单位功率因数、高质量的正弦波回馈电流,又能实现异步电动机的精确制动。与通用变频器配合使用拓宽了通

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用变频器的应用领域。值得指出的是,目前制作PWM整流器或四象限运行变频器在技术上没有问题,而且其拓扑电路也比通用变频器加回馈单元简单,但是由于前两者均属于专用逆变器,市场价格昂贵,在现阶段的竞争力还不如后者。特别是对于用回馈单元替代已有变频系统中的制动电阻的情形,后者的性价比优势更加突出,因此新型能量回馈装置应用前景广阔。另外,这种馈电技术不仅可用于变频驱动异步电机再生制动而且可广泛用于光伏逆变器并网等场合。

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参考文献

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第二篇：关于三相异步电动机调速与制动问题的研究

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科

生

毕

业

大

作

业

题

目：关于三相异步电动机调速与制动问题的研究

学习中心： 浙江电大奥鹏学习中心

层 次： 高中起点专科 专 业： 电力系统自动化技术

年 级： 2010年秋 季 学 号： 201011852184 学 生： 胡天飞 指导教师： 王 凯

完成日期： 2012年08月30日

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内容摘要

目前，电力拖动是各行业生产机械的主要拖动形式；因此，三相异步电动机已经被广泛应用在各行各业和日常生活等领域。随着生产机械的不断更新和发展，对电动机的调速性能与制动问题要求越来越高。三相异步电动机由于三相异步电动机因其成本低，结构简单，可靠性高和维护少等优点在各种工业领域中得到广泛的应用，但其调速性能和制动性能都不如直流电动机，因此如何改进异步电动机的调速性能和制动问题，以提高调速性能和制动问题，就显得特别重要。本篇文章通过对鼠笼式三相异步电动机工作过程的分析，着重讨论了三相异步电动机 的调速和制动性能，介绍了三相异步电动机常用的调速和制动方法。

关键词：三相异步电动机；调速；制动

I

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目 录

内容摘要...........................................................................................................................I 引 言..............................................................1 第1章 三相异步电动机工作原理.......................................2 第2章 三相异步电动机的调速方法.....................................4 2.1绕线式电动机转子串电阻调速..................错误！未定义书签。2.2液力耦合器调速..............................错误！未定义书签。2.3变极对数调速................................错误！未定义书签。2.4串级凋速....................................错误！未定义书签。2.5电磁转差离合器调速..........................错误！未定义书签。2.6改变定子电压调速............................错误！未定义书签。2.7变频调速....................................错误！未定义书签。第3章 三相异步电动机的制动方法.....................................5 3.l 反接制动.....................................................5 3.2发电机制动..................................错误！未定义书签。3.3能耗制动....................................错误！未定义书签。第4章 结语........................................错误！未定义书签。

II

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引

言

三相异步电机主要用作电动机，拖动各种生产机械。三相异步电动机的调速方法有变极调速，变频调速和变转差率调速。其中变转差串调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。三相异步电动机有三种削动状态：能耗制动、反接制动(电源两相反接和倒拉反转)和回馈这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途．特点等均与直流电动机制动状态。本文主要针对变频调速及能耗制动作出了详细研究。

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第1章 三相异步电动机工作原理

当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。当导体在磁场内切割磁力线时，在导体内产生感应电流，“感应电机”的名称由此而来。感应电流和磁场的联合作用向电机转子施加驱动力。我们让闭合线圈ABCD在磁场B内围绕轴xy旋转。如果沿顺时针方向转动磁场，闭合线圈经受可变磁通量，产生感应电动势，该电动势会产生感应电流(法拉第定律)。根据楞次定律，电流的方向为:感应电流产生的效果总是要阻碍引起感应电流的原因。因此，每个导体承受相对于感应磁场的运动方向相反的洛仑兹力F。确定侮个导体力F方向的一个简单的方法是采用右手三手指定则(磁场对电流作用将拇指置于感应磁场的方向，食指为力的方向。将中指置于感应电流的方向。这样一来，闭合线圈承受一定的转矩，从而沿与感应子磁场相同方向旋转，该磁场称为旋转磁场。闭合线圈旋转所产生的电动转矩平衡了负载转矩。

旋转磁场的产生:三组绕组问彼此相差120度，每一组绕组都由三相交流电源中的一相供电.绕组与具有相同电相位移的交流电流相互交叉，每组产生一个交流正弦波磁场。此磁场总是沿相同的轴，当绕组的电流位于峰值时，磁场也位于峰值。每组绕组产生的磁场是两个磁场以相反方向旋转的结果，这两个磁场值都是恒定的，相当于峰值磁场的一半。此磁场.在供电期内完成旋转。其速度取决于电源频率(f)和磁极对数(P)。这称作“同步转速”转差率只有当闭合线圈有感应电流时，才存在驱动转矩。转矩由闭合线圈的电流确定，且只有当环内的磁通量发生变化时才存在。因此，闭合线圈和旋转磁场之间必须有速度差。因而，遵照上述原理工作的电机被称作“异步电机”。同步转速(ns)和闭合线圈速度(n)之问的差值称作“转差”，用同步转速的百分比表示。运行过程中，转子电流频率为电源频率乘以转差率。当电动机起动时，转子电流频率处于最大值，等于定子电流频率。转子电流频率随着电机转速的增加而逐步降低。处于恒稳态的转差率与电机负载有关系。它受电源电压的影响，如果负载较低，则转差率较小，如果电机供电电压低于额定值，则转差率增大。同步转速 三相异步电动机的同步转速与电源频率成正比，与定子的对数成反比。

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实际上，即使电压.正确无误，如果供电频率高于异步电机的额定频率，一也未必能够提高电机转速。必须首先确定其机械和电气容量。由于存在转差率，带负载的异步电机的转速稍稍低于表格中给出的同步转速。改变电动机的旋转方向,改变电源的相序即可实现,即交换通入到电机的三相电压接到电机端子中任意两相就行.完整论文加QQ:1479352057

第2章 三相异步电动机的调速方法

在电力拖动调速系统中，特别是在宽调速和快速可逆拖动系统中，多采用直流电动机拖动，其原因是直流电动机具有良好的调速性能。但是，直流电动机存在价格高、维护困难、需要专门的直流电源等一系列缺点。相比之下，交流电动机具有价格低、远行可靠、维护方便等一系列优点，因此在各个应用领域都希望尽可能采用交流电动机拖动。近年来，由于电力电子技术和计算机技术的发展，使得交流调速技术II益成熟，交流调运装置的容量不断扩大，性能不断提高，使得交流调速已显示出逐步取代直流调速的趋势。下面就三相异步电动机的几种调速方法做了一一介绍。

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第3章 三相异步电动机的制动方法

和直流电动机一样，异步电动机在拖动生产机械时也有制动要求，如起重机把重物下降时，电气机车下坡时就需要制动。所谓制动是指电动机产生的电磁转矩和转子的旋转方向相反。具体来说，异步电动机的制动方法主要有以下三种方法。

3.l 反接制动

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参考文献

[1]何秀伟.电机测试技术.北京:机械工业出版社，1988 [2]崔淑梅，郑萍，朱春波.多功能实用电机测试线路.微电机，1995(4)[3]姚立海，姚立敏，黄进.基于DAQ的电机测试系统.电测与仪表，1997(4)[4]陈伯时编，电力拖动自动控制系统，北京，机械工业出版社，[5]满木李编，电机原理及驱动，北京，洁华出版社，1997.2000.6

第三篇：直流电机与三相异步电机相比的缺点（写写帮整理）

与三相异步电机相比，直流电机主要存在如下问题：

一．由于直流电机存在换向器，使得高速、高压直流电机的制造变得极为困

难。这限制了直流电机的功率范围。

二．同时由于直流电机的转子是结构比较复杂，使得故障概率升高，同时惯

量相对较大。

三．长期使用需要定时更换炭刷，使维护工作量加大。

四．直流电机的换向器与电枢绕组的焊接点成为“事故高发点”。对环境恶

劣的场合常常需要使用钢质换向器及氩弧焊工艺，会大大增加成本。

五．当前的Z4系列直流电机体积大大缩小，对强迫通风的依赖性更强。在没有强迫通风的情况下，即使空载也可能烧电机（因为励磁绕组可能永久通电）。

六．Z4系列直流电机的风机将冷空气直接吹进电机内部（普通交流异步电

机一般是吹散热筋），所以直流电机的防护等级一般比较低。大多直流电机的风机会外加无纺布的过滤网。过滤网视环境情况需要定期清洗，也增加了维护的工作量。

七．直流电机的出风口百叶窗在喷漆时是用纸糊上的，以免油漆进入电机内

部。需要用户在现场开机前将其撕调。常常有用户遗忘此步骤，造成电机运行不久即烧毁。

第四篇：三相异步电动机制动方法及应用

西安科技大学继续教育学院 《电力拖动技术课程设计》报告书

三相异步电动机制动方法及应用

专 业：电气自动化 学生姓名： sjcqing 班 级：09电气自动化大专班 指导老师：

提交日期： 2012 年 3 月

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摘 要

近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。电机是现代工农业生产和交通运输的重要设备，与电机配套的控制设备的性能已经成为用户关注的焦点。电机的控制包括电机的起动、调速和制动。异步电动机由于具有结构简单、体积小、价格低廉、运行可靠、维修方便、运行效率较高、工作特性较好等优点，因而在电力拖动平台上得到了广泛应用。据统计，其耗电量约占全国发电量的40%左右。当电机并入电网时，电机转速从静止加速到额定转速的过程称为电机的起动过程。异步电动机的起动性能最重要的是起动电流和起动转矩。因此在电机的起动过程中，如何降低起动电流，增大起动转矩，一直是机电行业的专家们探讨的重要课题。电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。本文是对三相异步电动机做出深入的剖析与设计。三相异步电动机是一种具有高效率、低磨损、低噪声的电机机种.本设计在介绍三相异步电动机中，关于相数、极数、槽数及绕组连接方式的选择方法和应遵从的规律详细的加以说明和介绍。文中主要介绍了几种常用的制动方式的特点，对不同制动方式进行了技术比较，分析了他们各自的实用场所，为实际应用提供了科学的理论依据。

关键词： 三相异步电动机

结构

制动方式

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Abstract In recent decades, along with the electric power electronic technology, microelectronic technology and modern control theory, medium, small power motors in industrial and agricultural production and people's daily life are extremely extensive application.Especially in the township enterprises and household appliances, needs to have plenty of medium, small power motor.Due to the development of the motor and the widespread application, its use, maintenance and maintenance work is more important.The motor is a modern industrial and agricultural production and transport of the essential equipment, and machine control equipment performance has become a user focus.Motor control includes a motor starting, speed regulation and braking.Asynchronous motor due to its simple structure, small volume, low cost, reliable operation, convenient repair, high efficiency, good working properties, and thus in the electric drive platform has been widely used.According to statistics, its power consumption accounted for about40% of generating capacity.When the motor is connected with the power grid, the motor speed to accelerate from zero to the rated speed of the process is known as the motor starting process.Asynchronous motor starting performance, the most important is the starting current and starting torque.Therefore in the motor starting process, how to reduce the starting current, increase the starting torque, is a mechanical and electrical industry experts to explore the important subject.Motor machine a wide range of applications, a wide range of different classification methods, properties, also a lot of.This article is on the three-phase asynchronous motor to make deep analysis and design.The three-phase asynchronous motor is a kind of high efficiency, low wear, low noise motor models.The design in the design of the three-phase asynchronous motor, on the phase number, the number of poles, slot number and winding connection mode selection method and the laws that should be obeyed.This paper mainly introduces several common braking characteristics, for different braking modes of technology, analyzes their practical places, for practical applications to provide scientific theoretical basis.Key words: three-phase asynchronous motor structure braking method

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前 言

电动机是把电能转换成机械能的设备。近几十年随着科技的发展电动机在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来

与单相电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。而三相异步电动机的制动方法，在其中无疑起到了关键性的作用，其在切断电源以后，利用电气原理或机械装置使电动机迅速停转。其制动方法主要分为，电力制动和机械制动。电力制动和机械制动又可分为若干制动方式。其制动方法和制动原理在第二章会重点介绍。

在本次课题设计中共分为三大章节，第一章为课题介绍，在其中说明了本课题的设计背景、设计意义以及本课题的主要工作。第二章则着重于三相异步电动机制动方法的介绍、分类以及其结构原理。第三章是三相异步电动机的绕组故障分析以及故障处理方法。

此课题在设计过程中，重点介绍了三相异步电动机的制动方法，在查阅相关资料和老师、同学的帮助下完成了相关理论知识的设计，由于个人设计的水平有限，难免有疏漏和欠妥之处，敬请老师和同学指正，谢谢！

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目录

前 言.........................................................................3 第1章 课题介绍...............................................................5

1.1 课题背景.............................................................................................................................5 1.2 课题意义.............................................................................................................................5 1.3 本课题主要工作.................................................................................................................5 第2章 三相异步电动机的制动方法...............................................6

2.1 何谓三相异步电动机的制动.............................................................................................6 2.2 三相异步电动机的制动介绍.............................................................................................6 2.3 三相异步电动机的制动步骤.............................................................................................8 2.4 回馈制动（又称发电制动、再生制动）.......................................................................16 第3章 三相异步电动机绕组的故障分析和处理....................................18

3.1 绕组接地.........................................................................................................................18 3.2 绕组短路.........................................................................................................................18 3.3 绕组断路.........................................................................................................................19 3.4 绕组接错.........................................................................................................................20 总 结......................................................................21 参考文献......................................................................22 致 谢......................................................................2

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第1章 课题介绍

1.1 课题背景

由于生产机械的不断更新和发展，对电动机的起动性能也提出了越来越高的要求。电动机作为重要的动力装置，已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。直流电动机其调速在过去一直占统治地位，但由于本身结构原因，例如换向器的机械强度不高，电刷易于磨损等，远远不能适应现代生产向高速大容量化发展的要求。相比之下，三相异步交流电动机拥有延长设备的使用寿命，有强大的降噪能力，操作智能化，维护简便、通用性强等众多特性，特别是三相线笼式异步电动机，由于其结构简单、制造方便、价格低廉，而且坚固耐用，惯量小，运行可靠等优势，在工业中得到了极为广泛的应用，也正在发挥着越来越重要的作用。

三相异步电动机在各种电动机中的应用最广，需求量最大，在工业生产、农业机械化交通运输、国防工业等电力拖动装置中有很大的比重，这是因为三相异步电动机具有结构简单、制造方便、价格低廉、运行可靠等一系列优点，另外还具有较高的运行效率和较好的工作特性，能满足各行业大多数生产机械的转动要求。

因此三相交流异步电动机的技术在我国有极为广泛的发展前景。

1.2 课题意义

通过本课题的设计，了解三相异步电动机的基本自动方式，进一步了解三相异步电动机的结构、工作原理、三相异步电动机的分类及用途、各种制动方式和三相异步电动机在应用中经常出现的问题。本次课程设计将对三相异步电动机的制动控制方式进行分析，进一步分别讨论了三相异步电动机的几种制动方式特性以及在不同设备中的应用情况。

1.3 本课题主要工作

介绍三相异步电动机的基本结构和工作原理，详细介绍了三相异步电动机的制动方法、控制线路和使用过程中的故障处理。

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第2章 三相异步电动机的制动方法

2.1 何谓三相异步电动机的制动

在切断电源以后，利用电气原理或机械装置使电动机迅速停转的方法称为三相异步电动机的制动

2.2 三相异步电动机的制动介绍

制动的方法一般有两类：机械制动和电力制动。

机械制动：利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的方法叫机械制动。机械制动常用的方法有：电磁抱闸和电磁离合器制动。

电气制动：电动机产生一个和转子转速方向相反的电磁转矩，使电动机的转速迅速下降。三相交流异步电动机常用的电气制动方法有反接制动、能耗制动和回馈制动。2.2.1 机械制动

采用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的制动方法。如电磁抱闸、电磁离合离合器等电磁铁制动器。

（1）电磁抱闸断电制动控制电路

电磁抱闸抱闸断电控制电路如图1所示。合上电源开关QS和开关K,电动机接通电源，同时电磁抱闸线圈YB得电，衔铁吸合，克服弹簧的拉力使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。断开开关，电动机失电，同时电磁抱闸线圈YB也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转。图中开关K可采用倒顺开关、主令控制器、交流接触器等控制电动机的正反转，满足控制要求。倒顺开关接线示意图如图2所示。这种制动方法在起重机械上广泛应用，如行车、卷扬机、电动葫芦(大多采用电磁离合器制动)等。其优点是能准确定位，可防止电动机突然断电时重物自行坠落而造成事故。

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7（2）电磁抱闸通电制动控制电路

电磁抱闸断电制动其闸瓦紧紧抱住闸轮，若想手动调整工作是很困难的。因此，对电动机制动后仍想调整工件的相对位置的机床设备就不能采用断电制动，而应采用通电制动控制，其电路如图3所示。当电动机得电运转时，电磁抱闸线圈无法得电，闸瓦

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2.3 三相异步电动机的制动步骤 2.3.1反接制动的方法

异步电动机反接制动有两种，一种是在负载转矩作用下使电动机反转的倒拉反转反接制动，这种方法不能准确停车。另一种是依靠改变三相异步电动机定子绕组中三相电源的相序产生制动力矩，迫使电动机迅速停转的方法。

反接制动的优点是：制动力强，制动迅速。缺点是：制动准确性差，制动过程中冲击强烈，易损坏传动零件，制动能量消耗大，不宜经常制动。因此反接制动一般适用于制动要求迅速、系统惯性较大，不经常启动与制动的场合。（1）速度继电器（文字符号KS）

速度继电器是依靠速度大小使继电器动作与否的信号，配合接触器实现对电动机的反接制动，故速度继电器又称为反接制动继电器。

感应式速度继电器是靠电磁感应原理实现触头动作的。从结构上看，与交流电机类似，速度继电器主要由定子、转子和触头三部分组成。定子的结构与笼型异步电动机相似，是一个笼型空心圆环，有硅钢片冲压而成，并装有笼型绕组。转子是一个圆柱形永久磁铁。

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速度继电器的结构原理图

速度继电器的符号

速度继电器的轴与电动机的轴相连接。转子固定在轴上，定子与轴同心。当电动机转动时，速度继电器的转子随之转动，绕组切割磁场产生感应电动势和电流，此电流和永久磁铁的磁场作用产生转矩，使定子向轴的转动方向偏摆，通过定子柄拨动触头，使常闭触头断开、常开触头闭合。当电动机转速下降到接近零时，转矩减小，定子柄在弹簧力的作用下恢复原位，触头也复原。常用的感应式速度继电器有JY1和JFZ0系列。JY1系列能在3000r/min的转速下可靠工作。JFZ0型触头动作速度不受定子柄偏转快慢的影响，触头改用微动开关。一般情况下，速度继电器的触头在转速达到120r/min以上时能动作，当转速低于100r/min左右时触头复位。

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（2）反接制动的控制线路

单向启动反接制动控制线路

当电动机正常运转需制动时，将三相电源相序切换，然后在电动机转速接近零时将电源及时切掉。控制电路是采用速度继电器来判断电动机的零速点并及时切断三相电源的。速度继电器KS的转子与电动机的轴相连，当电动机正常运转时，速度继电器的常开触头闭合，当电动机停车转速接近零时，KS的常开触头断开，切断接触器的线圈电路。

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3）反接制动控制线路工作原理分析（A）单向启动

（a）单向启动原理示意图

（西安工程技术学院）反接制动

(B

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（b）反接制动原理示意图

2.3.2 能耗制动的方法

当电动机切断交流电源后，立即在定子绕组的任意二相中通入直流电，迫使电动机迅速停转的方法叫能耗制动。

（1）能耗制动的方法

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先断开电源开关，切断电动机的交流电源，这时转子仍沿原方向惯性运转；随后向电动机两相定子绕组通入直流电，使定子中产生一个恒定的静止磁场，这样作惯性运转的转子因切割磁力线而在转子绕组中产生感应电流，又因受到静止磁场的作用，产生电磁转矩，正好与电动机的转向相反，使电动机受制动迅速停转。由于这种制动方法是在定子绕组中通入直流电以消耗转子惯性运转的动能来进行制动的，所以称为能耗制动。

能耗制动的优点是制动准确、平稳，且能量消耗较小。缺点是需附加直流电源装置，设备费用较高，制动力较弱，在低速时制动力矩小。所以，能耗制动一般用于要求制动准确、平稳的场合。

（2）能耗制动控制线路

对于10KW以上容量较大的电动机，多采用有变压器全波整流能耗制动控制线路。如图2-74所示为有变压器全波整流单向启动能耗制动控制线路，该线路利用时间继电器来进行自动控制。其中直流电源由单相桥式整流器VC供给，TC是整流变压器，电阻R是用来调节直流电流的，从而调节制动强度。

单向启动能耗制动控制线路

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(3)线路工作原理分析如下

（A）单向启动运转

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（B）双向启动运转

2.4 回馈制动（又称发电制动、再生制动）

这种制动方法主要用在起重机械和多速异步电动机上。

当起重机在高处开始下放重物时，电动机转速n小于同步转速n1，这时电动机处于电动运行状态，但由于重力的作用，在重物的下放过程中，会使电动机的转速n大于同步转速n1，这时电动机处于发电运行状态，转子相对于旋转磁场切割磁力线的运动方向会发生改变，其转子电流和电磁转矩的方向都与电动运行时相反，电磁力矩变为制动力矩，从而限制了重物的下降速度，不致于重物下降得过快，保证了设备和人身安全。

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对多速电动机变速时，如使电动机由二级变为四级时，定子旋转磁场的同步转速n1由3000转／分变为1500转／分，而转子由于惯性仍以原来的转速n(接近3000转／分)旋转，此时n>n1，电动机产生发电制动作用。

发电制动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。

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第3章 三相异步电动机绕组的故障分析和处理

绕组是电动机的组成部分,老化,受潮、受热、受侵蚀、异物侵入、外力的冲击都会造成对绕组的伤害,电机过载、欠电压、过电压,缺相运行也能引起绕组故障。绕组故障一般分为绕组接地、短路、开路、接线错误。现在分别说明故障现象、产生的原因及检查方法。

3.1 绕组接地

指绕组与铁心或与机壳绝缘破坏而造成的接地。

3.1.1 故障现象

机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热,致使电动机无法正常运行。3.1.2 产生原因

绕组受潮使绝缘电阻下降；电动机长期过载运行；有害气体腐蚀；金属异物侵入绕组内部损坏绝缘；重绕定子绕组时绝缘损坏碰触铁心；绕组端部碰触端盖机座；定、转子磨擦引起绝缘灼伤；引出线绝缘损坏与壳体相碰；过电压(如雷击)使绝缘击穿。

3.1.3 处理方法

(1)绕组受潮引起接地的应先进行烘干,当冷却到60——70℃左右时,浇上绝缘漆后再烘干。

(2)绕组端部绝缘损坏时,在接地处重新进行绝缘处理,涂漆,再烘干。(3)绕组接地点在槽内时,应重绕绕组或更换部分绕组元件。

3.2 绕组短路

由于电动机电流过大、电源电压变动过大、单向运行、机械碰伤、制造不良等造成绝缘损坏所至,分绕组匝间短路、绕组间短路、绕组极间短路和绕组相间短路。3.2.1 故障现象

离子的磁场分布不均,三相电流不平衡而使电动机运行时振动和噪声加剧,严重时

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电动机不能启动,而在短路线圈中产生很大的短路电流,导致线圈迅速发热而烧毁。3.2.2 产生原因

电动机长期过载,使绝缘老化失去绝缘作用；嵌线时造成绝缘损坏；绕组受潮使绝缘电阻下降造成绝缘击穿；端部和层间绝缘材料没垫好或整形时损坏；端部连接线绝缘损坏；过电压或遭雷击使绝缘击穿；转子与定子绕组端部相互摩擦造成绝缘损坏；金属异物落入电动机内部和油污过多。3.2.3 短路处理方法

(1)短路点在端部。可用绝缘材料将短路点隔开,也可重包绝缘线,再上漆重烘干。

(2)短路在线槽内。将其软化后,找出短路点修复,重新放入线槽后,再上漆烘干。(3)对短路线匝少于1/12的每相绕组,串联匝数时切断全部短路线,将导通部分连接,形成闭合回路,供应急使用。

(4)绕组短路点匝数超过1/12时,要全部拆除重绕。

3.3 绕组断路

由于焊接不良或使用腐蚀性焊剂,焊接后又未清除干净,就可能造成壶焊或松脱；受机械应力或碰撞时线圈短路，短路与接地故障也可使导线烧毁。在并烧的几根导线中有一根或几根导线短路时，另几根导线由于电流的增加而温度上升,引起绕组发热而断路。一般分为一相绕组端部断线、匝间断路、并联支路处断路、多根导线并烧中一根断路、转子断路。3.3.1 故障现象

电动机不能启动,三相电流不平衡,有异常噪声或振动大,温升超过允许值或冒烟。

3.3.2 产生原因

(1)在检修和维护保养时碰断或因制造质量问题。

(2)绕组各元件、极(相)组和绕组与引接线等接线头焊接不良,长期运行过热脱焊。

(3)受机械力和电磁场力使绕组损伤或拉断。

(4)匝间或相间短路及接地造成绕组严重烧焦或熔断等。3.3.3 断路处理方法

(1)断路在端部时,连接好后焊牢,包上绝缘材料,套上绝缘管,绑扎好,再烘干。(2)绕组由于匝间、相间短路和接地等原因而造成绕组严重烧焦的一般应更换新

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绕组。

(3)对断路点在槽内的,属少量断点的做应急处理,采用分组淘汰法找出断点,并在绕组端断部将其连接好并绝缘合格后使用。

(4)对笼形转子断路的可采用焊接法、冷接法或换条法修复。

3.4 绕组接错

绕组接错造成不完整的旋转磁场,致使启动困难、三相电流不平衡、噪声大等症状,严重时若不及时处理会烧坏绕组。主要有下列几种情况:某极相中一只或几只线圈嵌反或头尾接错；极(相)组接反；某相绕组接反； 多路并联绕组支路接错；“△”型、“Y”型接法错误。3.4.1 故障现象

电动机不能启动、空载电流过大或不平衡过大,温升太快或有剧烈振动并有很大的噪声、烧断保险丝等现象。3.4.2 产生原因

误将“△”型接成“Y”型；维修保养时三相绕组有一相首尾接反；减压启动是触头位置选择不合适或内部接线错误；新电机在下线时,绕组连接错误；旧电机触头判断不对。3.4.3 处理方法

(1)一个线圈或线圈组接反,则空载电流有较大的不平衡,应进厂返修。(2)引出线错误的应正确判断首尾后重新连接。

(3)减压启动接错的应对照接线图或原理图,认真校对重新接线。(4)新电机下线或重接新绕组后接线错误的,应送厂返修。

(5)定子绕组一相接反时,接反的一相电流特别大,可根据这个特点查找故障并进行维修。

(6)把“Y”型接成“△”型或匝数不够,则空载电流大,应及时更正。怎样测量三相异步电动机六股引出线的相同端头用干电池和万用表判别。

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总 结

实践证明，在工农业生产中，根据实际需要，科学地选用三相异步电动机的制动方法可以提高生产效率，收到很好的经济效益。在运行中对电动机进行科学的维护保养，使电动机长期处于非常好的技术状态，延长使用寿命，提高工农业生产的效率是非常有必要的。电动机从发展至今，一代代的产品问世，都是围绕着基本的工作原理而开发的，如何去运行和维护电动机是我们目前主要工作的重中之重。它在我国经济建设中担当着重要的角色。电动机经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工、电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更加灵活的方向继续发展。

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参考文献

【1】 邓星钟.机电传动控制[J].华中科技大学出版社，2001.3页码5～10

【2】 唐介.电机与拖动[J].高等教育出版社，2007.12页码11～16

【3】 赵君有，王秀丽.电机与拖动[J].中国电力出版社，2009.7页码17～19

【4】 聂志强.电力拖动控制线路技术[J].哈尔滨工业大学，2008.3页码20～2

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西安工程技术学院

致 谢

经过一个多月的时间，在各位老师、同学的帮助下，在我的不断努力下，我的课程设计终于要完成了。从设计中我学到许多知识，也理解了做任何事都要细心的道理。知识的积累是一点一滴的，在设计中我也感受颇深。在此我要真诚的感谢老师给予我的指导，在设计过程中老师严格督促我的毕业设计进度，及时的帮我解决我在设计中遇到的各种问题和困难，在设计中一直对我严格要求，在整个课程设计过程中都给予我耐心的指导和讲解，并主动为我提供各种相关技术资料，在老师的帮助和指导下我顺利完成了本次课程设计，也让我在这次课程设计中受益匪浅，在此谨向老师致以深切的谢意！

在这次课程设计中我也遇到了许多困难，且得到了学校里其他老师的帮助和指导，我也要感谢我的母校西安工程技术学院，是她提供了良好的学习环境和生活环境，让我的三年大学生活丰富多彩，为我的人生留下精彩的一笔。

感谢评阅和阅读本设计论文的老师为此付出的辛勤劳动！

在此还要感谢西安工程技术学院的全体老师，感谢他们对我的培养！最后祝愿各位老师：合家欢乐！工作顺利！身体健康！

第五篇：课程设计--基于MATLABsimulink的三相交流异步电机正转和反转建模

基于MATLAB/simulink的三相交流异步电机正转和反转建模与仿真

姓名：李鹏程 学号：031040525 专业：电气工程及其自动化 完成日期：2012年12月18日

[摘要] 在MATLAB/simulink环境下，设计和组合了三相交流异步电动机正转和反转的仿真模型。仿真结果证明了控制方法的有效性，并且为其他交流异步电动机的设计提供了基本的设计理论的简单构型。随着近年来电力电子工业和计算机科技的迅速发展，交流异步电动机赖于其结构简单，运行可靠，过载能力强，维护方便等优点逐渐应用于工业生产中的各个领域，并获得了广泛的接纳认可以及好评。笔者仅仅基于简单的模块进行建模与仿真，从仿真模型中得出与实际理论相符合的情况，最终达到理论与实践相结合的目的。

一：三相交流电源模块设置

以上为A项，相应的B、C两相相位分别改为120度、240度。

二：异步电动机参数设计设置

转子以鼠笼式模块（squirrel-cage）进行连接，输出三相电流内部短路。参考坐标系选用静止坐标系（stationary）。异步电机的一切参数设置基于国家工频。

三：分路器设置

其中包含：

（1）定子三相电流：is-a、is-b。is-c；（2）转子三相电流：ir-a、ir-b、ir-c；（3）转速n=wm/2pi;（4）转矩Te;这些量也是仿真中最后需要观察和分析的数据量。

四：完整的三相交流异步电机simulink模型

异步电机simulink仿真模型

1：仿真中必须有powergui模块。其作用是：（1）：可以显示系统稳定状态的电流和电压以及电路以及所有的状态变量值；（2）：为了执行仿真，其可以允许修改初始状态值；（3）：可以执行负载的潮流计算，可以初始化包括三相电机在内的三相网络，三相电机的简化模型为同步电机或异步电机。即，其在本仿真中起到的作用。2：异步电动机模块，使用的是鼠笼式转子，输出三项电流再其内部短路，采用静止坐标系，有利于波形的观察和分析。3：总线选择器（bus slecter）：一路总线输入后多路输出，方便波形的检测。

五：仿真结果及具体波形

（一）电机正转

异步电机正转仿真结果

1：示波器仿真的波形从上到下依次是转速、转矩，转子三相电流和定子三相电流。2：对于转速，在工频下n=60f/p=1500转，与仿真结果一致，启动后稳定于额定转速。3：对于转矩，最后趋近于0，由于最终电磁功率没有输出。

4：对于定、转子三相电流：有明显的三相对称交流电源相位互差120度，最终由于没有了功率输出而趋近0.（二）电机反转

只需将交流三相电源的其中两相互换一下相位，例如，A相变为120度，B相变为0度。就可以得到以下电机反转的仿真模型。图中明显看出的是转速从正的变为负的，但数值上依然是额定转速1500转/分。

六：结语

MATLAB/simulink环境是一种良好的系统仿真工具软件。笔者设计的只是简单地三相交流异步电机仿真模型，还可以根据实际情况进行修改。最后感谢陈坤燚老师的指导和班级同学的热心帮助，让我真真正正地从中学到了很多东西，并一生受用。

七、；参考文献

[1] 汤蕴璆第四版电机学机械工业出版社

[2] 薛定宁陈阳泉基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术及应用清华大学出版社

[3] 王立宁乐光新詹菲 MATLAB与通信仿真人民邮电出版社