基于Matlab的鼠笼式异步电动机自耦降压启动设计

摘 要：三相异步电动机在工农业中有着广泛的应用，因为三相鼠笼式异步电动机在直接启动时会产生较大的启动电流和启动转矩，对生产设备或多或少会产生损害，所以为了减少启动所产生的损害，对笼型异步电机进行自耦变压器降压启动，并利用Matlab中的Simulink工具对自耦变压器降压启动和直接启动进行仿真。通过仿真出来的转矩—时间和转速—时间的特性曲线，来分析两种不同方式下的启动效果，从而比较不同起动方式的起动性能优劣。

关键词：鼠笼式异步电动机；Matlab仿真；起动

0 绪论

三相异步电动机定子绕组通三相电源产生旋转磁场，从而转子绕组切割磁力线产生感应电动势，受到磁场力的作用产生旋转。当直接启动时，启动电流过大，启动转矩过大对负载的冲击力过大，会产生不良的后果。因此对三相异步电动机应该采用降压启动。三相异步电动机降压启动的方法有多种方法，其中定子电路串电阻（或电抗）降压启动、自耦变压器降压启动都是比较常用的方法。但是采用在定子回路中串阻抗能够减小起动电流，但它的起动转矩过小，满足不了生产工艺的要求，所以采用自耦变压器降压起动。本文采用实例并通过仿真来验证三相异步电动机采用降压的在电流、转矩等方面的优越性。

1 三相异步电动机降压实例

一台三相异步电动机额定功率PN=28KW，IN=58A； 额定转速nN=1550r/min，起动电流系数数KI=5.5，起动转矩系数KT=1.3，过载系数 。满足供电变压器要求起动电流 ，负载起动转矩为73.5N.m。采用自耦变压器降压起动，抽头用73%。

2 Matlab仿真

刚开始起动时，先让breaker开关断开，三相异步电动机串自耦变压器降压启动，得到降压启动的各种相关的曲线。当转速将达到额定转速时，让breaker开关闭合，这时三相异步电动机不串自耦变压器启动，而是直接启动，得到直接启动的各种相关曲线。然后再分析这些曲线，比较它们的性能。

3 结论

根据两者的图形，可以发现三相异步电动机的自耦变压器降压起动，可以减小三相异步电动机定子两端的电压，减小启动电流和启动转矩。分析定子电流波形，可知，定子电流为96A，比直接起动的定子电流小。但是在起动的过程中，由于自耦变压器的退出，电流波形出现了高电流峰值，存在2次大的冲击电流。整个起动过程用时0.2秒，起动速度快，并且转速上升的很快，能迅速达到额定转速。此种起动方法，在起动电流减小的同时，起动转矩也减小了，为132N*M，这是因为采用自耦变压器降压起动，如果自耦变压器的变比为KA，则起动电流变化的比值和转矩变化的比值是相等的，都是直接起动时的。但是起动过程中，转矩下降的较慢，因此，自耦变压器降压起动具有较大的起动能力和承受机械负载波动的能力，且自耦变压器的二次绕组一般有三个抽头可供不同负载起动时选择，应用很广泛，适用于容量较大的低压电动机。

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.

[4]胡虔生，胡敏强.电机学[M].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]徐维克.三相异步电动机起动方式的讨论[J].航海技术，2001.

[7]孙淼洋.浅析三相异步电动机的启动分类[J].硅谷，2010（02）.

作者简介：廖育梅（1978—），女，江西新余人，硕士，讲师，研究方向：控制理论与控制工程。