三相异步电机串电抗器启动仿真实验

2017-03-18张晓亮史优国

科学与财富 2017年4期

张晓亮+史优国

摘要：本文在以三相异步电机为研究重点，建立了三相异步电机串电抗器启动仿真模型，并对仿真结果进行了实验分析。

关键词：三相异步电机；仿真模型；启动

1研究目的

三相异步电机在直接启动时，全部电源电压直接加到了电机的定子绕组上，这时的启动电流会达到额定电流的4～7倍，过大的电流会使电机发热，电机绕组受热发生变形，甚至还会造成电网电压显著下降。如果在交流电源和电机每相定子绕组之间串接电抗元件。电机启动过程中，电抗元件产生分压，从而起到限制启动电流的目的，随着启动过程的结束，电抗电压越来越小，直至启动过程结束。为此，结合一台具体电机参数，确定出电抗器的具体参数。

2仿真模型

2.1三相异步电机直接启动SIMULINK仿真模型

三相异步电机机械特性曲线T=f（s）由电磁转矩参数表达式为

建立三相异步电机的直接启动模型可以采用MATLAB仿真软件下的SIMULINK仿真模块建立，如交流电源、电压测量、异步电机、电机测量等。实验中选用的电机参数如下：额定电压为10000V，额定电流30.5A，额定功率450KW，极对数为3，额定转速为985rpm，定子电阻为3.07Ω，转子电阻2.07Ω，自感系数为2.5H，互感系数为2.4H，漏感系数为0.1H。为其仿真模型如下图所示。

2.2三相异步电机串电抗器启动SIMULINK仿真模型

3仿真结果

3.1三相异步电机直接启动SIMULINK仿真结果

从上图可以看出，直接起动时，因为负载很小，所以转速非常接近同步转速1000r/min 。定子电流波形和转子电流波形呈现较大的振荡，起动后电流降至正常工作电流。异步电机在直接起动过程中的起动电流较大为232A，为额定电流的8倍，这与实际情况相符。

3.2三相异步电机串电抗器启动SIMULINK仿真结果

从上图可以看出，异步电动机通过定子串电抗器起动的方法，可以使电抗器起到一定的分压作用，从而达到减小加在机端的电压的目的，这样可以减小起动电流，相比于直接起动，起动电流显著减小。同时，起动过程中定子电流和转子电流的波形也相当理想，在最初起动时的振荡过后能平稳的衰减至正常工作电流。

从以上图形可知，当电抗器的参数取R=280Ω，电感取100H时，电抗器分压占总电源电压的6%左右，启动效果比較满意。

参考文献

[1] 常鲜戎.三相异步电机新模型及其仿真与实验[J].中国电机工程学报，2003.

[2] 李家会.一种新型的三相异步电机控制方法 [J].电源技术，2014.

[3] 杨向宇.三相异步电机定子轴系ABC下的Matlab/Simulink仿真模型 [J].华南理工大学学报（自然科学版），2016.

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