4.4交流電動機模型與MATLAB實現4.4.1交流電動機與交流調速系統介紹目前，交流調速系統的主要應用方向可分為以下三大類。（1）以節能為目的的改恒速為可調速（2）以少維護省力為目的的取代直流調速系統（3）直流調速難以實現的領域從多方面來看，交流調速系統完全可以取代直流調速系統，并將為工農業生產以及節電節能等方面帶來巨大的經濟效益和社會效益。4.4.2交流電動機調速原理從電機學可知，異步電動機的轉速表達式為：其中，f1為電機的定子供電頻率；np為電機極對數；s為轉差率。因此實現異步電動機輸出速度的改變，主要通過三類方式來實現，即改變電機的極對數、變化轉差率以及改變供電頻率。目前常見到的具體實現調速方案有：變極調速、調壓調速、串級調速以及變頻調速等。4.4.3交流電動機模型在Malab中的實現為了簡化交流電機的建模復雜工作，MATLAB推出的SimPowerSystems工具箱中定制封裝了系列電機模型，當然包括在先前介紹的直流電機模型。SimPowerSystems工具箱中的交流電機模型位于Machines庫中，主要包括AsynchronousMachinepuUnits（標么值單位制的異步電動機）、AsynchronousMachineSIUnits（國際單位制的異步電動機）、PermanentMagnetSynchronousMachine（永磁式同步電動機）、SimplifiedSynchronousMachinepuUnits（標么值單位制的簡化同步機）、SimplifiedSynchronousMachineSIUnits（國際單位制的簡化同步機）等。在本章采用國際單位制的異步電動機－AsynchronousMachineSIUnits。下面以國際單位制的異步電動機為例介紹。異步電動機模型其電氣連接和功能分別為：A，B，C：交流電機的定子電壓輸入端子；Tm：電機負載輸入端子，一般是加到電機軸上的機械負載；a,b,c:繞線式轉子輸出電壓端子，一般短接，而在鼠籠式電機為此輸出端子；m:電機信號輸出端子，一般接電機測試信號分配器觀測電機內部信號，或引出反饋信號。異步電動機模型參數設置Rotortype:轉子類型列表框，分別可以將電機設置為繞線式（Wound）和鼠籠式（Squirrel－cage）兩種類型；ReferenceFrame：參考坐標列表框，可以選擇轉子坐標系（Rotor）、靜止坐標系（Stationary）、同步旋轉坐標系（Synchronous）；Nom.power,L-Lvolt,andfred.[Pn(VA),Vn(Vrms),fn(Hz)]:額定功率（VA），線電壓（V），頻率（赫茲）；Stator[Rs(ohm)Lls（H）]：定子電阻Rs（ohm）和漏感Lls（H）；Rotor[Rr’(ohm)Lls’（H）]：轉子電阻Rs（ohm）和漏感Lls（H）；MutualinductanceLm（H）：互感Lm(H);Intia，frictionfactorandpairsofpoles[J(kg.m^2)]:轉動慣量[J(kg.m^2)]，摩擦系數和極對數;Initialconditions[s()th(deg)isaisbisc(A)]：初始條件包括：初始轉差s，點角度phas,phbs,phcs（deg）和定子電流isaisbisc(A)電機測試信號分配器模塊電機測試信號分配器參數設置ir_abc:轉子電流ira,irb,irc;ir_qd:同步d-q坐標下的q軸下的轉子電流ir_q和d軸下的轉子電流ir_d；phir_qd：同步d-q坐標下的q軸下的轉子磁通phir_q和d軸下的轉子磁通phir_d；vr_qd：同步d-q坐標下的q軸下的轉子電壓vr_q和d軸下的轉子電壓vr_d；is_abc：定子電流isa,isb,isc;is_qd：同步d-q坐標下的q軸下的定子電流is_q和d軸下的定子電流is_d；phir_qd：同步d-q坐標下的q軸下的定子磁通phis_q和d軸下的定子磁通phis_d；vs_qd：同步d-q坐標下的q軸下的定子電壓vs_q和d軸下的定子電壓vs_d；wm：電機的轉速wm；Te：電機的機械轉矩Te；Thetam：電機轉子角位移Thetam。4.5異步電機調壓調速系統與MATLAB實現4.5.1異步電機調壓調速原理根據異步電動機的機械特性方程：為電機的極對數

為定子電源頻率；為定子電源相電壓；為折算到定子側的每相轉子電阻

為每相定子電阻

為每相定子漏感

為折算到定子側的每相轉子漏感

S為轉差率4.5.2異步電機調壓調速的閉環控制系統4.5.3基于轉速負反饋控制異步電機調壓調速系統的MATLAB實現系統主要包括速度閉環，脈沖觸發器、三相調壓器，被控交流異步電動機等組成。三相調壓器由三對并聯的晶閘管元件組成，采用相位控制方式，利用三相交流電源自然環流實現關斷。觸發脈沖的順序為V1－V2－V3－V4－V5－V6，其中V1－V3－V5之間和V4－V6－V2之間互差120度，V1－V4之間、V3－V6之間、V5－V2之間互差180度。異步電機調壓調速系統仿真模型其中主要參數設置：轉速調節器Kp為40，Ki為200；反饋參數K選擇為：20；限幅器限幅值：[150-30]；.仿真參數設置：仿真算法選擇為ode23tb，仿真時間0－5秒，其他為默認值。系統的給定和轉速輸出曲線第一節活塞式空壓機的工作原理第二節活塞式空壓機的結構和自動控制第三節活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內所排送的相當第一級吸氣狀態的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規定做例行保養的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優于其它型式的壓縮機，已經得到壓縮機行業的關注和公認。被譽為“環保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩、振動小、工作環境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的。活塞式空氣壓縮機的外形第一節活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環（單級壓縮）工作循環：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發生相撞。第一節活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數—相對容積C、容積系數λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環不同的原因：二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數理論排氣量Vt----單位時間內活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預熱的影響二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環計算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機械效率總效率（絕熱、等溫）二、實際工作循環（單級壓縮）第一節活塞式空壓機的工作原理4.