三相绕线式异步电动机转子串电阻起动的 MATLAB 仿真
一、实验目的：设计三相绕线式异步电动机转子串电阻起动的 MATLAB 仿真模型，通过仿 真观察三相绕线式异步电动机转子串电阻起动时电机有关参数的变化情况，进一步理解三 相绕线式异步电动机转子起动过程。
二、仿真模型： 创建三相绕线式异步电动机转子串电阻起动的仿真模型如图所示。仿真模型中主要使用的模块（MATLAB7.10 版本）： AC Voltage Source：理想交流电压源模块； Breaker：断路器模块； Asynchronous Machine：异步电机模块； Machine Measurement Demux：电机测量信号分解模块； Selector：选路器模块； Gain：增益模块； Constant：负载常数模块； Series RLC Branch：单相串联 RLC 支路元件 Scope：示波器模块 Powergui：电力系统分析工具箱 。
三、模型描述：电路连线结构如图 L1、L2、L3 接三相交流电源； QF 为断路器； M 为三相绕线式异步电动机； R 为电机起动时串联的电阻。
四、模块参数计算及设置： Ua、Ub、Uc 交流电压源参数：“Peak amplitude”置为 380， “Phase”初相角分别置 为 0、-120、120， “Frequency”频率置为 60Hz。断路器 Breaker A、B、C 参数设置断路器 Breaker a、b、c 参数设置异步电动机测试信号分配器参数设置选路器参数设置单相串联 RLC 支路元件参数设置增益模块参数设置鼠笼式异步电动机参数设置 其余参数均采用默认值。
五、仿真参数选择及设置： 对于所建模型，首先在主菜单【Simulation】下【Configuration Parameters】设置模型参数里，选择算法 Oder45，设置仿真开始时间为 0，停止时间为 0.5s 其他设置取默认值。程序调试过程中遇到的问题和解决办法： （1） 仿真模型不能正确运行， 解决办法：添加 powergui 模块使仿真能够运行； （2） 仿真时间太长，仿真不能完全运行； 解决办法：修改仿真时间使仿真能够合理运行；（3） 仿真波形不正确 解决办法：修改仿真参数，得到正确的仿真波形。
六、仿真结果：转子电流 ir 定子电流 is转速 n 电磁转矩 Te
七、仿真结果分析： 由图可见，经 0.1s 将电阻短接后，电机的转子电流 ir 与定子电流 is 有较大波动， 电机在波动的电磁转矩 Te 作用下，转速 n 逐渐加速到额定速度。使用其他电力系统分析工具对仿真结果进行分析 （1） Powergui 中 Load Flow and Machine Initialization 对三相电机初始化：（2） Powergui 中 Generate Report 生成报表 SimPowerSystems Report.generated by powergui，05-May-2015 07:34:37Model ： C:UsersAdministratorDesktopuntitled4.mdl.1 Steady-State voltages and currents:States at 60 Hz ：Measurements at 60 Hz ：Sources at 60 Hz ：3.8000e+002 V -120.00 - U_Ub 3.8000e+002 V 0.00 - U_Ua 3.8000e+002 V 120.00 - U_ UcNonlinear elements at 60 Hz ：0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker c 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker b 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker a 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker C 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker B 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker A 0.0000e+000 V 0.00 - U_AB_rotor： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 V 0.00 - U_BC_rotor： Asynchronous Machine SI Units 6.5818e+002 V 30.00 - U_AB_stator： Asynchronous Machine SI Units6.5818e+002 V -90.00 - U_BC_stator： Asynchronous Machine SI UnitsNONLINEAR ELEMENTS （system inputs）： 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker c 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker b 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker a 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker C 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker B 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker A 0.0000e+000 A 0.00 - I_A_rotor： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 A 0.00 - I_B_rotor： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 A 0.00 - I_A_stator： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 A 0.00 - I_B_stator： Asynchronous Machine SI Units 3 Machine Load Flow solution:Machine： Asynchronous Machine SI Units Nominal： 2.238 kVA 380 V rms Bus Type： Asynchronous Machine Uan phase： 0.00 Uab： 465.4 Vrms 1.225 pu 30.00 Ubc： 465.4 Vrms 1.225 pu -90.00 Uca： 465.4 Vrms 1.225 pu 150.00 Ia： 0 Arms 0 pu 0.00 Ib： 0 Arms 0 pu 0.00 Ic： 0 Arms 0 pu 0.00 P： 0 W 0 pu Q： 0 Vars 0 pu Pmec： 1.492e+006 W 666.7 pu Torque： 7.9153e+006 N.m 6.667e+005 puslip： 1
八、结论：三相绕线式异步电动机转子串电阻起动是电动机硬起动的一种，电机 在启动的那一刻，电动机串联电阻R接到电源上，起动电路就是一个纯电阻电路， 因R上有电压降，所以加到电动机上的电压减去R上的压降，这时电动机的起动 电流也就减小了。正常运转后，再将串入的电阻切除，改善了机械特性，提高了 启动转矩，提高了用电效率。
三相绕线式异步电动机转子串电阻起动的 MATLAB 仿真
一、实验目的：设计三相绕线式异步电动机转子串电阻起动的 MATLAB 仿真模型，通过仿 真观察三相绕线式异步电动机转子串电阻起动时电机有关参数的变化情况，进一步理解三 相绕线式异步电动机转子起动过程。
二、仿真模型： 创建三相绕线式异步电动机转子串电阻起动的仿真模型如图所示。仿真模型中主要使用的模块（MATLAB7.10 版本）： AC Voltage Source：理想交流电压源模块； Breaker：断路器模块； Asynchronous Machine：异步电机模块； Machine Measurement Demux：电机测量信号分解模块； Selector：选路器模块； Gain：增益模块； Constant：负载常数模块； Series RLC Branch：单相串联 RLC 支路元件 Scope：示波器模块 Powergui：电力系统分析工具箱 。
三、模型描述：电路连线结构如图 L1、L2、L3 接三相交流电源； QF 为断路器； M 为三相绕线式异步电动机； R 为电机起动时串联的电阻。
四、模块参数计算及设置： Ua、Ub、Uc 交流电压源参数：“Peak amplitude”置为 380， “Phase”初相角分别置 为 0、-120、120， “Frequency”频率置为 60Hz。断路器 Breaker A、B、C 参数设置断路器 Breaker a、b、c 参数设置异步电动机测试信号分配器参数设置选路器参数设置单相串联 RLC 支路元件参数设置增益模块参数设置鼠笼式异步电动机参数设置 其余参数均采用默认值。
五、仿真参数选择及设置： 对于所建模型，首先在主菜单【Simulation】下【Configuration Parameters】设置模型参数里，选择算法 Oder45，设置仿真开始时间为 0，停止时间为 0.5s 其他设置取默认值。程序调试过程中遇到的问题和解决办法： （1） 仿真模型不能正确运行， 解决办法：添加 powergui 模块使仿真能够运行； （2） 仿真时间太长，仿真不能完全运行； 解决办法：修改仿真时间使仿真能够合理运行；（3） 仿真波形不正确 解决办法：修改仿真参数，得到正确的仿真波形。
六、仿真结果：转子电流 ir 定子电流 is转速 n 电磁转矩 Te
七、仿真结果分析： 由图可见，经 0.1s 将电阻短接后，电机的转子电流 ir 与定子电流 is 有较大波动， 电机在波动的电磁转矩 Te 作用下，转速 n 逐渐加速到额定速度。使用其他电力系统分析工具对仿真结果进行分析 （1） Powergui 中 Load Flow and Machine Initialization 对三相电机初始化：（2） Powergui 中 Generate Report 生成报表 SimPowerSystems Report.generated by powergui，05-May-2015 07:34:37Model ： C:UsersAdministratorDesktopuntitled4.mdl.1 Steady-State voltages and currents:States at 60 Hz ：Measurements at 60 Hz ：Sources at 60 Hz ：3.8000e+002 V -120.00 - U_Ub 3.8000e+002 V 0.00 - U_Ua 3.8000e+002 V 120.00 - U_ UcNonlinear elements at 60 Hz ：0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker c 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker b 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker a 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker C 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker B 0.0000e+000 V 0.00 - U_Breaker A 0.0000e+000 V 0.00 - U_AB_rotor： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 V 0.00 - U_BC_rotor： Asynchronous Machine SI Units 6.5818e+002 V 30.00 - U_AB_stator： Asynchronous Machine SI Units6.5818e+002 V -90.00 - U_BC_stator： Asynchronous Machine SI UnitsNONLINEAR ELEMENTS （system inputs）： 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker c 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker b 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker a 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker C 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker B 0.0000e+000 A 0.00 - I_Breaker A 0.0000e+000 A 0.00 - I_A_rotor： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 A 0.00 - I_B_rotor： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 A 0.00 - I_A_stator： Asynchronous Machine SI Units 0.0000e+000 A 0.00 - I_B_stator： Asynchronous Machine SI Units 3 Machine Load Flow solution:Machine： Asynchronous Machine SI Units Nominal： 2.238 kVA 380 V rms Bus Type： Asynchronous Machine Uan phase： 0.00 Uab： 465.4 Vrms 1.225 pu 30.00 Ubc： 465.4 Vrms 1.225 pu -90.00 Uca： 465.4 Vrms 1.225 pu 150.00 Ia： 0 Arms 0 pu 0.00 Ib： 0 Arms 0 pu 0.00 Ic： 0 Arms 0 pu 0.00 P： 0 W 0 pu Q： 0 Vars 0 pu Pmec： 1.492e+006 W 666.7 pu Torque： 7.9153e+006 N.m 6.667e+005 puslip： 1
八、结论：三相绕线式异步电动机转子串电阻起动是电动机硬起动的一种，电机 在启动的那一刻，电动机串联电阻R接到电源上，起动电路就是一个纯电阻电路， 因R上有电压降，所以加到电动机上的电压减去R上的压降，这时电动机的起动 电流也就减小了。正常运转后，再将串入的电阻切除，改善了机械特性，提高了 启动转矩，提高了用电效率。
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