鼠笼式异步电机matlab仿真实验和计算（江苏大学）

（为了方便学弟学妹，我这里贡献一下下，至于每个程序的R1该取什么值，丫的，学了半年电机我也没搞清。如果有知道的，不吝赐教。嘿嘿，可以给我的百度ID发消息告诉我！） 四、仿真实验 根据空载、短路试验计算出异步电动机的T型等效电路各参数； 程序部分： clear; Uk=68.76;Ik=0.480/sqrt(3);Pk=25.9;%堵转试验，额定电流时数据 U0=220;I0fai=0.1397 ;P0=23.67 ;%空载试验，额定电压时数据 R1=44.6;%20.5℃ Pfe=8.9;Pmec=12.3;Pomega=Pmec; Zk=Uk/Ik; Rk=Pk/(3*Ik^2); Xk=sqrt(Zk^2-Rk^2); R2=Rk-R1; X2=1/2*Xk;X1=X2; Z0=U0/I0fai; R0=P0/(3*I0fai^2); X0=sqrt(Z0^2-R0^2); Xm=X0-X1; Rm=Pfe/(3*I0fai^2); fprintf('\n'); fprintf('电动机参数：\n'); fprintf('温度 ：20.5℃\n'); fprintf('R1=%5.3fΩ X1=%5.3fΩ\n',R1,X1); fprintf('R2=%5.3fΩ X2=%5.3fΩ\n',R2,X2); fprintf('Rm=%5.3fΩ Xm=%5.3fΩ\n',Rm,Xm); fprintf('Pfe=%5.3fW PΩ=%5.3fW\n',Pfe,Pomega); 输出结果： 电动机参数： 温度 ：20.5℃ R1=44.600Ω X1=110.595Ω R2=67.813Ω X2=110.595Ω Rm=152.011Ω Xm=1411.430Ω Pfe=8.900W PΩ=12.300W 用MATLAB编程计算该电机在额定运行情况下的转速、转差率、定子电流、转子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩、输入功率、输出功率及效率； 程序部分： clear; Pn=100; m=3;p=2;f=50;Un=220;Pomega=12.3;Pdelta=140.2*0.005; R1=54.1135;X1=110.595;R2=67.81;X2=110.595;Rm=152.011;Xm=1411.430; %R1为75度时电阻 Z1=R1+j*X1;Zm=Rm+j*Xm; fprintf('额定点计算迭代过程:\n'); s0=0.001;K=0;P2=0;s=s0; while abs(P2-Pn)/Pn>1e-6 Z2=R2/s+j*X2; I11=Un/(Z1+Z2*Zm/(Z2+Zm)); I1=abs(I11); COSfai=cos(angle(I11)); P1=m*Un*I1*COSfai; I2=I1*abs(Zm/(Zm+Z2)); Im=I1*abs(Z2/(Zm+Z2)); Pcu1=3*I1^2*R1; Pfe=3*Im^2*Rm; Pcu2=3*I2^2*R2; P2=P1-(Pcu1+Pfe+Pcu2+Pomega+Pdelta); s=s*(Pn/P2); K=K+1; fprintf('K=%d\t',K); fprintf('P2=%5.2fW\n',P2); end Eta=P2/P1*100; N=(3000/p)*(1-s); Te=(m*I2^2*((1-s)/s)*R2)/(2*pi*N/60); T2=P2/(2*pi*N/60); fprintf('\n额定点数据输出:\n'); fprintf('转速:n=%5.2fr/min\n',N); fprintf('转差率s=%5.3f\n',s); fprintf('定子电流:I1=%5.2fA\n',I1); fprintf('转子电流:I2=%5.2fA\n',I2); fprintf('功率因数:cosΦ=%5.2f\n',COSfai); fprintf('电磁转矩: Te=%5.3fN.m\n',Te); fprintf('输出转矩: T2=%5.3fN.m\n',T2); fprintf('输入功率：P1=%5.2fW\n',P1); fprintf('输出功率:P2=%5.2fW\n',P2); fprintf('效率:η=%5.2f%%\n',Eta); 输出结果： 额定点计算迭代过程: K=1 P2=-11.18W K=2 P2=-29.71W K=3 P2=37.82W K=4 P2=100.89W K=5 P2=100.18W K=6 P2=100.04W K=7 P2=100.01W K=8 P2=100.00W K=9 P2=100.00W K=10 P2=100.00W 额定点数据输出: 转速:n=1381.86r/min 转差率s=0.079 定子电流:I1= 0.28A 转子电流:I2= 0.22A 功率因数:cosΦ= 0.77 电磁转矩: Te=0.781N.m 输出转矩: T2=0.691N.m 输入功率：P1=143.55W 输出功率:P2=100.00W 效率:η=69.66% 用MATLAB编程计算：a、固有机械特性；b、降压人工机械特性（至少三组）；c、转子电阻增加人工机械特性（至少三组）上对应的临界转差率、最大转矩、起动转矩和起动电流，并输出机械特性图； (a) 程序部分： clear; R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430; U0=220; %以上根据电机参数输入 m=3;p=2;f=50; Ns=60*f/p; c=1+X1/Xm; sm=c*R2/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2); Tmax=m*U0^2/((2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2)))); Tst=m*U0^2*R2/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2)); Ist=U0/(Xm*(c+X1/X2))+U0/sqrt((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2); s=0:0.01:1; L=length(s); for k=1:L; n(k)=(1-s(k))*Ns; Te(k)=m*U0^2*R2/s(k)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2/s(k))^2+(X1+c*X2)^2)); end plot(n,Te,'k-'); xlabel('转速 n(r/min)'); ylabel('转矩 Te(N.m)'); grid on; fprintf('\n'); fprintf('临界转差率: sm=%5.3f\n',sm); fprintf('最大转矩: Tmax=%5.2fN.m\n',Tmax); fprintf('起动转矩: Tst=%5.3fN.m\n',Tst); fprintf('起动电流: Ist=%5.2fA\n',Ist); 输出结果： 临界转差率: sm=0.312 最大转矩: Tmax= 1.54N.m 起动转矩: Tst=0.940N.m 起动电流: Ist= 0.93A (b) 程序部分： clear; R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430; U0=[100 160 190 220]; %以上根据电机参数输入，电压值由小到大任意选择四个 %若取得电压值是x个，则把最后以后for语句改为i=1:4即可 L1=length(U0); for i=1:L1; m=3;p=2;f=50; Ns=60*f/p; c=1+X1/Xm; sm(i)=c*R2/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2); Tmax(i)=m*U0(i)^2/((2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2)))); Tst(i)=m*U0(i)^2*R2/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2)); Ist(i)=U0(i)/(Xm*(c+X1/X2))+U0(i)/((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2); s=0:0.01:1; L2=length(s); for k=1:L2; n(k)=(1-s(k))*Ns; Te(k)=m*U0(i)^2*R2/s(k)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2/s(k))^2+(X1+c*X2)^2)); end plot(n,Te,'K-'); xlabel('转速 n(r/min)'); ylabel('转矩 Te(N.m)'); grid on; hold on; end fprintf('\n\n'); fprintf(' 线电压 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流\n'); fprintf(' U0/V sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A \n'); for i=1:4; fprintf(' %5.1f %5.3f %5.3f %5.3f %5.3f\n',U0(i),sm(i),Tmax(i),Tst(i),Ist(i)); end 输出结果： 线电压 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流 U0/V sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A 100.0 0.312 0.318 0.194 0.036 160.0 0.312 0.813 0.497 0.057 190.0 0.312 1.147 0.701 0.068 220.0 0.312 1.538 0.940 0.078 （c） 程序部分： clear; R1=44.6;X1=110.595;X2=110.595;Xm=1411.430;U0=220 ; R2=[67.813 85 110 150]; L3=length(R2); %以上电阻数据任意输入四个，如果不是四个，修改方式如answer3b相同 for i=1:L3; m=3;p=2;f=50; Ns=60*f/p; c=1+X1/Xm; sm(i)=c*R2(i)/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2); Tmax(i)=m*U0^2/((2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2)))); Tst(i)=m*U0^2*R2(i)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2(i))^2+(X1+c*X2)^2)); Ist(i)=U0/(Xm*(c+X1/X2))+U0/((R1+c*R2(i))^2+(X1+c*X2)^2); s=0:0.01:1; L4=length(s); for k=1:L4; n(k)=(1-s(k))*Ns; Te(k)=m*U0^2*R2(i)/s(k)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2(i)/s(k))^2+(X1+c*X2)^2)); end plot(n,Te,'k-'); xlabel('转速 n(r/min)'); ylabel('转矩 Te(N.m)'); grid on; hold on; end fprintf('\n\n'); fprintf(' 转子电阻 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流\n'); fprintf(' R2/Ω sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A \n'); for i=1:4; fprintf(' %5.3f %5.3f %5.2f %5.3f %5.2f\n',R2(i),sm(i),Tmax(i),Tst(i),Ist(i)); end 输出结果： 转子电阻 临界转差率 最大转矩 起动转矩 起动电流 R2/Ω sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A 67.813 0.312 1.54 0.940 0.93 85.000 0.391 1.54 1.100 0.90 110.000 0.507 1.54 1.279 0.86 150.000 0.691 1.54 1.453 0.79 绘制异步电机工作特性曲线，即电动机在额定电压、额定频率下输入功率 、定子电流 、效率 、功率因数 及转差率 与输出功率 的关系曲线； 程序部分： clear; Pomega=12.3;Pdelta=140.2*0.005; R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430; U0=220; %以上依据电机参数输入 Z1=R1+j*X1;Zm=Rm+j*Xm; m=3;p=2;f=50;Un=220; Ns=60*f/p; c=1+X1/Xm; sm=c*R2/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2); s=0:0.001:1; L=length(s); for k=1:L; Z2(k)=R2/s(k)+j*X2; n(k)=(1-s(k))*Ns; c=1+X1/Xm; I11(k)=U0/(Z1+Z2(k)*Zm/(Z2(k)+Zm)); I1(k)=abs(I11(k)); cosfai(k)=cos(angle(I11(k))); P1(k)=m*U0*I1(k)*cosfai(k); I2(k)=abs(Zm/(Zm+Z2(k)))*I1(k); Im(k)=abs(Z2(k)/(Zm+Z2(k)))*I1(k); Pfe(k)=m*Im(k)*Im(k)*Rm; Pcu1(k)=m*I1(k)*I1(k)*R1; Pcu2(k)=m*I2(k)*I2(k)*R2; P2(k)=P1(k)-(Pcu1(k)+Pcu2(k)+Pfe(k)+Pomega+Pdelta); Te(k)=m*I2(k)*I2(k)*((1-s(k))/s(k))*R2/(2*pi*n(k)/60); T2(k)=P2(k)/((2*pi*n(k))/60); eta(k)=P2(k)/P1(k)*100; if(s(k)