異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)控制設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要I1課題的原理及意義11.1課題原理11.2課題意義21.3相關(guān)參數(shù)計(jì)算22相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理52.1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)52.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理53三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法63.1何謂三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)63.2 機(jī)械制動(dòng)63.3反接制動(dòng)73.4能耗制動(dòng)103.5回饋制動(dòng)113.6速度繼電器的構(gòu)造、原理及使用114仿真與結(jié)果測試134.1 MATLAB簡介134.2 仿真結(jié)果135.總結(jié)16參考文獻(xiàn)17摘 要 異步電動(dòng)機(jī)(asynchronous motor) 又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)

2、換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式：有鼠籠式、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。 作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異步電機(jī)。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。目前MATLAB產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行：數(shù)值分析、 數(shù)值和符號計(jì)算 、工程與科學(xué)繪圖 、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真、 數(shù)字圖像處理 、數(shù)字信號處理 、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 、財(cái)務(wù)與金融工程。SIMULINK是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的 建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)

3、行建，電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實(shí)用性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)為主。本課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)是通過對設(shè)計(jì)鼠籠式異步電機(jī)的反接制動(dòng)控制的設(shè)計(jì)，是通過改變電動(dòng)機(jī)電源相序, 使定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子慣性旋轉(zhuǎn)的方向相反, 因而產(chǎn)生制動(dòng)作用。使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,直至停止。并且用MATLAB對本設(shè)計(jì)的異步電機(jī)反接制動(dòng)的模擬圖進(jìn)行仿真。熟悉異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)原理，熟練掌握MATLAB的用法。進(jìn)而全面熟練掌握電力拖動(dòng)的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型電力拖動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟，通過設(shè)計(jì)過程對進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。I1課題的原理及意義1.1課題原理1.制動(dòng)

4、問題反接制動(dòng)電機(jī)的一種制動(dòng)方式，它通過反接相序，使電機(jī)產(chǎn)生起阻滯作用的反轉(zhuǎn)矩以便制動(dòng)電機(jī)。其特點(diǎn)是：設(shè)備簡單，制動(dòng)力矩較大，沖擊強(qiáng)烈，準(zhǔn)確度不高。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要采取一些措施使電動(dòng)機(jī)盡快停轉(zhuǎn)，或者從某高速降到某低速運(yùn)轉(zhuǎn)，或者限制位能性負(fù)載在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，這就是電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)問題。實(shí)現(xiàn)制動(dòng)有兩種方法，機(jī)械制動(dòng)和電磁制動(dòng)。電磁制動(dòng)是使電機(jī)在制動(dòng)時(shí)使電機(jī)產(chǎn)生與其旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩,其特點(diǎn)是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,操作控制方便?，F(xiàn)代通用電機(jī)的電磁制動(dòng)類型有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)。 2.反接制動(dòng)原理改變電動(dòng)機(jī)任意兩相電源相序以產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖1.1說明：(1).反接制動(dòng)時(shí)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于零

5、時(shí)應(yīng)及時(shí)切斷電源，否則電機(jī)將反 轉(zhuǎn)。此控制求可由速度繼電器實(shí)現(xiàn)。SB2 KM1=1 n 100 r/min KS=1 工作SB1 KM1=1 KM2=1 n n1，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生發(fā)電制動(dòng)作用。 是一種比較經(jīng)濟(jì)的制動(dòng)方法。制動(dòng)時(shí)不需改變線路即可從電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍較窄，僅當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)才能實(shí)現(xiàn)發(fā)電制動(dòng)。3.6速度繼電器的構(gòu)造、原理及使用 1.速度繼電器的工作原理相似于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理。其基本結(jié)構(gòu)由籠型定子(實(shí)際上也可動(dòng))、永磁轉(zhuǎn)子、觸頭機(jī)構(gòu)三個(gè)部分構(gòu)成。速度繼電器安裝于與電動(dòng)機(jī)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)處,被控電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶

6、動(dòng)速度繼電器的永磁轉(zhuǎn)子以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng), 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與定子籠型繞組感應(yīng)電流相互作用, 使可動(dòng)的定子以一定的滑差隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng), 但只轉(zhuǎn)過一個(gè)很小角度就因受到結(jié)構(gòu)限位而停止。定子的轉(zhuǎn)動(dòng)通過杠桿使觸頭動(dòng)作,即常閉觸頭斷開,常開觸頭閉合。被控電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不同,速度繼電器定子因滑差而轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相應(yīng)不同,其所帶動(dòng)的觸頭也分屬于獨(dú)立的不同對觸頭?？梢?速度繼電器總體上可運(yùn)用于正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)的場合。但其觸頭則應(yīng)根據(jù)不同轉(zhuǎn)向正確選用。速度繼電器不但可用于反接制動(dòng)控制,也可用于能耗制動(dòng)電路。速度繼電器在電氣圖3.7所示。圖3.7速度繼電器2.速度繼電器的安裝與使用有如下特點(diǎn):（1）.速度繼電器轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)

7、轉(zhuǎn)軸同軸聯(lián)接,安裝過程應(yīng)使二者軸線重合。（2）. JY1型的工作范圍是100-3000轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)子速度達(dá)到120轉(zhuǎn)/分以上,常閉觸頭斷開,常開觸頭閉合,當(dāng)轉(zhuǎn)子速度降到100轉(zhuǎn)/分以下,觸頭復(fù)位。(JY1型采用“切換”觸頭) 通過旋動(dòng)觸頭機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)螺絲,可使其動(dòng)作值有所改變。（3）.進(jìn)行觸頭動(dòng)作值調(diào)整操作時(shí),應(yīng)在斷開電源后進(jìn)行,以免造成短路事故。4仿真與結(jié)果測試4.1 MATLAB簡介MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系

8、統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作，而且利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對MATLAB的功能進(jìn)行擴(kuò)充，從而在不斷深化對問題認(rèn)識的同時(shí)，不斷完善MATLAB產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。目前MATLAB產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行：數(shù)值分析、 數(shù)值和符號計(jì)算 、工程與科學(xué)繪圖 、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真、 數(shù)字圖像處理 、數(shù)字信號處理 、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 、財(cái)務(wù)與金融工程SIMULINK是基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，可以用來對各種動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的 建模范圍廣泛，可以針對任何能夠用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建，例如航空航天動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、船舶及汽車

9、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)等等，。SIMULINK提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且SIMULNK還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用SIMULINK幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。4.2仿真結(jié)果 1. SIMULINK仿真模擬 三相異步電機(jī)反接制動(dòng)模型如圖4.2所示。圖4.2異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)模型圖4.1三相異步電機(jī)反接制動(dòng)模型2.仿真結(jié)果制動(dòng)之前，先運(yùn)行穩(wěn)態(tài)仿真模型，并在MATLAB指令窗口執(zhí)行如下指令： xInitial=xFinal再修改三相交流電的相序，重新運(yùn)行模型。仿真結(jié)果如圖4.2和圖4.3所示。有仿真結(jié)果可知制動(dòng)時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩為負(fù)轉(zhuǎn)速迅速下降

10、至零，反接制動(dòng)與啟動(dòng)時(shí)電流相比電流叫大這是因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場為反向旋轉(zhuǎn)磁場，s1。圖4.2制動(dòng)以前圖4.3制動(dòng)以后5總結(jié) 我在本課程設(shè)計(jì)中，原件的選擇和功能做一個(gè)查閱，盡量選取最合適的器件來完成最精準(zhǔn)的實(shí)習(xí)結(jié)果。本設(shè)計(jì)通過分析異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，遵循實(shí)用、簡單、可靠和低成本的原則，設(shè)計(jì)了一種既可用于精度要求不高，但控制需完備的場合。經(jīng)過查閱各種資料以及我們所學(xué)的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)教材，使得我認(rèn)識到電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實(shí)用性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)為主。全面熟練掌握電力拖動(dòng)的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型電力拖動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟，通過設(shè)計(jì)過程對進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。其次我也通過這次設(shè)計(jì)對于MATLAB的應(yīng)用有了一個(gè)更本性的提高。本人深知自己做的工作還很不夠，由于軟件和硬件的各方面原因，系統(tǒng)的應(yīng)用討論不夠，精度還有待于進(jìn)一步提高。由于時(shí)間的原因，設(shè)備的原因，實(shí)驗(yàn)做的不好不夠，相關(guān)驗(yàn)證性的數(shù)據(jù)、信息不夠豐富?？梢钥隙?，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，異步電機(jī)的反反接制動(dòng)控制應(yīng)用前景將越來越寬闊。本論文的研究和探討還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，我們要在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上，不斷吸取新的技術(shù)和方法，并將它們應(yīng)用于本課題的研究上來，進(jìn)一步深化