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基于MATLAB的鼠笼式三相异步电动机的降压起动设计
作者：廖育梅
来源：《山东工业技术》2014年第23期
摘 要：三相异步电机广泛应用于工农业生产中。因为三相异步电动机的直接起动会导致启动电流是正常额定电流的5倍左右，启动转矩过大，容易对负载产生较大的冲击，考虑到电流、启动转矩近似的与定子的电压成正比，因此采用降低定子电压的办法来起动电流，降低启动转矩。本文主要研究基于MATLAB的三相异步电动机定子绕组串电阻降压起动设计和仿真。
关键词：三相异步电动机；降压起动； MATLAB 0 绪论
三相异步电动机由于易调速易转向，从而广泛应用于工农业生产中。由于异步电动机直接启动会导致启动电流过大，启动转矩过大，从而损害生产机械。因此启动时，常采用降压启动的方法。对于三项鼠笼式异步电动机，其降压起动方法有延边三角形降压启动方法、定子绕组串电阻降压起动方法、Y/Δ降压起动方法及自耦变压器降压起动方法等。本文主要利用MATLAB对三相异步电动机定子绕组串电阻降压起动和直接启动进行了设计和仿真。 1 异步电动机工作原理
三相鼠笼式异步电动机由定子和转子两部分组成。当三相定子绕组接三相对称电源时，定子绕组就产生三相对称电流，从而定子部分产生旋转磁场。因为磁场在转动而转子不动，就可认为转子在切割磁力线，根据电磁感应定律，从而转子绕组产生感应电动势和感应电流。转子绕组受到磁场力的作用，就转动起来，其转速低于旋转磁场的转速，不同步。所以称为三相异步电动机。
2 实例计算和MATLAB仿真
一台鼠笼式三相异步电动机，已知数据为：PN =28KW，IN=25A，nN=1455r/min，cosφN=0.88，KI=6，KT=1.1，λ=2.3。供电变压器要求起动电流Is≤150A，起动转矩为73.5N.m。若选择定子绕组串电阻降压起动方法判断是否能采用，并用MATLAB Simulink仿真，做出转速、转矩、定子电流和转子电流的波形图并进行分析。 根据经验公式：TN= 9550PN/nN KT=Is/IN KT=Tst/TN λ=Tmax/TN 可求得：
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电动机的额定转矩TN= 9550PN/nN = 9550×28/1445=183.78N.m 正常起动转矩应不小于Ts1=KTTL=1.1×73.5=80.85N.m Is’
采用串电阻降压起动Is= KIIN =6×25=150A 满足Is≤Is1=150A
Ts=（Is1/Is）2Tst=（150/6×25）2×1.1×183.78=202.16N.m Ts>Ts1=80.85N.m
所以，能采用串电阻降压起动 MATLAB仿真图： （1）直接启动仿真图
（2）定子绕组串电阻降压起动仿真模型原理图 3 结果分析 3.1 运行结果 3.2 特性分析
通过比较直接起动和定子绕组串电阻降压起动的仿真结果，可以看出，起动转矩和起动电流得到了有效的控制，定子串电阻起动降低了起动电流，减小了对电机的冲击，但降压起动时间比直接起动时间长很多。
一旦起动完毕，串联电阻即被短接，电动机进入全电压正常运行。 参考文献：
[1]马宏忠.电机学[M].北京：高等教育出版社，2013.
[2]刘凤春.电机与拖动MATLAB仿真与学习指导[M].机械工业出版社. [3]姜玉柱.电机与电力拖动[M].北京理工大学出版社.
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[4]胡虔生，胡敏强.电机学中国电力出版社，2009.
[5]汤蕴璆，罗应立，梁艳萍.电机学[M].机械工业出版社，2008（10）.
[6]邓建国.基于MATLAB/SIMULINK的异步电动机仿真模型及起动过程的仿真[J].湖南工程学院学报（自然科学版），2002（01）
[7]熊幸明，何新军.基于MATLAB的三相异步电动机的起动特性研究[J].电机电器技术，2003（02）. 作者简介：
廖育梅，江西新余人，硕士，研究方向：控制理论与控制工程。
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