三相異步電機串電抗器啟動仿真實驗

張曉亮+史優(yōu)國

摘 要：本文在以三相異步電機為研究重點，建立了三相異步電機串電抗器啟動仿真模型，并對仿真結(jié)果進行了實驗分析。

關鍵詞：三相異步電機；仿真模型；啟動

1研究目的

三相異步電機在直接啟動時，全部電源電壓直接加到了電機的定子繞組上，這時的啟動電流會達到額定電流的4～7倍，過大的電流會使電機發(fā)熱，電機繞組受熱發(fā)生變形，甚至還會造成電網(wǎng)電壓顯著下降。如果在交流電源和電機每相定子繞組之間串接電抗元件。電機啟動過程中，電抗元件產(chǎn)生分壓，從而起到限制啟動電流的目的，隨著啟動過程的結(jié)束，電抗電壓越來越小，直至啟動過程結(jié)束。為此，結(jié)合一臺具體電機參數(shù)，確定出電抗器的具體參數(shù)。

2仿真模型

2.1三相異步電機直接啟動SIMULINK仿真模型

三相異步電機機械特性曲線T=f（s） 由電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達式為

建立三相異步電機的直接啟動模型可以采用MATLAB仿真軟件下的SIMULINK仿真模塊建立，如交流電源、電壓測量、異步電機、電機測量等。實驗中選用的電機參數(shù)如下：額定電壓為10000V，額定電流30.5A，額定功率450KW，極對數(shù)為3，額定轉(zhuǎn)速為985rpm，定子電阻為3.07Ω，轉(zhuǎn)子電阻2.07Ω，自感系數(shù)為2.5H，互感系數(shù)為2.4H，漏感系數(shù)為0.1H。為其仿真模型如下圖所示。

2.2三相異步電機串電抗器啟動SIMULINK仿真模型

3仿真結(jié)果

3.1三相異步電機直接啟動SIMULINK仿真結(jié)果

從上圖可以看出，直接起動時，因為負載很小，所以轉(zhuǎn)速非常接近同步轉(zhuǎn)速1000r/min 。定子電流波形和轉(zhuǎn)子電流波形呈現(xiàn)較大的振蕩，起動后電流降至正常工作電流。異步電機在直接起動過程中的起動電流較大為232A，為額定電流的8倍，這與實際情況相符。

3.2三相異步電機串電抗器啟動SIMULINK仿真結(jié)果

從上圖可以看出，異步電動機通過定子串電抗器起動的方法，可以使電抗器起到一定的分壓作用，從而達到減小加在機端的電壓的目的，這樣可以減小起動電流，相比于直接起動，起動電流顯著減小。同時，起動過程中定子電流和轉(zhuǎn)子電流的波形也相當理想，在最初起動時的振蕩過后能平穩(wěn)的衰減至正常工作電流。

從以上圖形可知，當電抗器的參數(shù)取R=280Ω，電感取100H時，電抗器分壓占總電源電壓的6%左右，啟動效果比較滿意。

參考文獻

[1] 常鮮戎.三相異步電機新模型及其仿真與實驗[J].中國電機工程學報，2003.

[2] 李家會.一種新型的三相異步電機控制方法 [J].電源技術，2014.

[3] 楊向宇.三相異步電機定子軸系ABC下的Matlab/Simulink仿真模型 [J].華南理工大學學報（自然科學版），2016.

作者簡介：

張曉亮，男，1985年07月，410423198507275919，研究方向 控制理論與控制工程。

史優(yōu)國，男，1977年10月，110223197710094973，研究方向：機電一體化自動化。