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三相异步电动机的运动方程详解

【摘要】:三相异步电动机的运动方程为式中,J为机组的转动惯量;TL为电动机负载转矩。以上磁链方程[见式(4.9)]、电压方程[见式]、转矩方程[见式]和运动方程[见式]组成了三相异步电动机的动态数学模型。三相异步电动机的动态数学模型是复杂的,该模型的特点如下:1)多变量。综上所述,三相异步电动机的数学模型是一个多变量、强耦合、非线性和高阶的系统,直接用该模型很难整理得出三相异步电动机的控制规律。

三相异步电动机运动方程为

式中,J为机组的转动惯量TL为电动机负载转矩(包含摩擦转矩等)。

以上磁链方程[见式(4.9)]、电压方程[见式(4.14)]、转矩方程[见式(4.17)]和运动方程[见式(4.18)]组成了三相异步电动机动态数学模型。三相异步电动机的动态数学模型是复杂的,该模型的特点如下:

1)多变量。定子三相电流iAiBiC)和转子三相电流(iaibic)是模型中的六个变量,并且电动机气隙磁通Φ也是一个重要的控制变量

2)强耦合。三相异步电动机不仅定子绕组和定子绕组间有磁通耦合,转子绕组和转子绕组间有磁通耦合,而且定子和转子的磁通也有互相交链耦合,该耦合磁通还随转子的旋转角变化,因此是一个有强耦合关系的系统。

3)高阶系统。三相定子和转子绕组分别可列六个电压方程,加上转矩方程和运动方程,求解该系统就是一个高阶方程组。

4)非线性。即使忽略电动机磁路的饱和等非线性因素,认为绕组产生的磁通与电流成正比,但三相异步电动机定、转子之间的互感是转角的余弦函数,电磁转矩是三相定子电流和转子电流瞬时值的交叉乘积,这些仍然都是造成模型非线性的因素。

综上所述,三相异步电动机的数学模型是一个多变量、强耦合、非线性和高阶的系统,直接用该模型很难整理得出三相异步电动机的控制规律。为了找到三相异步电动机的控制规律,需要对其模型进行简化,以减少变量,降低阶数,并且使复杂的耦合关系变简单(解耦)。简化的方法是数学的坐标变换。