直流電動機(jī)仿真研究報告要點(diǎn)

1、-. z緒論本課題研究意義直流電動機(jī)具有良好的啟動、制動性能，宜于在較大圍平滑調(diào)速。長期以來，在電動機(jī)調(diào)速領(lǐng)域中，直流調(diào)速方法一直占主要地位。與交流電動機(jī)相比，直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能，它的調(diào)速圍較廣；調(diào)速連續(xù)平滑；經(jīng)濟(jì)性好，設(shè)備投資較少，調(diào)速損耗較小，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高;調(diào)速方法簡便，工作可靠。在許多工業(yè)部門，例如大型軋鋼設(shè)備、大型精細(xì)機(jī)床、礦井卷揚(yáng)機(jī)、市電車、電纜設(shè)備要求嚴(yán)格線速度一致的地方等，通常都采用直流電動機(jī)作為原動機(jī)來拖開工作機(jī)械的。直流發(fā)電機(jī)通常是作為直流電源，向負(fù)載輸出電能；直流電動機(jī)則是作為原動機(jī)帶動各種生產(chǎn)機(jī)械工作，向負(fù)載輸出機(jī)械能。在控制系統(tǒng)中，直流電機(jī)還有其它的用途，例如測速

2、電機(jī)、伺服電機(jī)等。Matlab語言是一種面向科學(xué)工程計算的高級語言，它集科學(xué)計算、自動控制、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、圖像處理等功能于一體，是一種高級的數(shù)學(xué)分析與運(yùn)算軟件，可用作動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真。目前，電機(jī)控制系統(tǒng)越來越復(fù)雜，不斷有新的控制算法被采用。仿真是對其進(jìn)展研究的一個重要的不可缺少的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地應(yīng)用到各種科研過程中。直流電動機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電動機(jī)，通過這次課程設(shè)計使我學(xué)會用MATLAB進(jìn)展根本仿真，通過課程設(shè)計實(shí)踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運(yùn)用MATLAB進(jìn)展仿真，提高對直流電機(jī)知識的理解能力，解決實(shí)際問題的能力。學(xué)習(xí)使用MATLAB的一般

3、方法、步驟，掌握Simulink的使用方法，以及其強(qiáng)大的仿真功能。學(xué)會用MATLAB仿真軟件仿真直流電動機(jī)的機(jī)械特性，直流電動機(jī)的起動和制動，直流電動機(jī)調(diào)速仿真，其中包括直流電動機(jī)的直接起動仿真，直流電動機(jī)電樞串聯(lián)電阻起動仿真，直流電動機(jī)的能耗制動仿真，直流電動機(jī)反接制動仿真，直流電動機(jī)改變電樞電壓調(diào)速仿真和直流電動機(jī)改變勵磁電流調(diào)速仿真。通過此次設(shè)計，增強(qiáng)了我的自我動手能力，了解直流電動機(jī)的各種人為改變參數(shù)的操作特性，理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)際的工作過程中積極地去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。2、課題的主要容了解直流電機(jī)工作原理、構(gòu)造、根本電磁關(guān)系的根底上，對直流電動機(jī)的人為機(jī)械特性進(jìn)展繪制，并且通過運(yùn)用不

4、同的起動和制動、調(diào)速方法對直流電動機(jī)的暫態(tài)過程進(jìn)展仿真研究。而更好的理解直流電動機(jī)的的控制特性、控制規(guī)律、和工作特性。1.學(xué)習(xí)并掌握直流電機(jī)的根本理論，理解直流電動機(jī)的根本工作原理與工作特性。2.通過改變電樞電壓、電樞電阻、改變磁通等方法獲得各種人為機(jī)械特性，并通過仿真得出結(jié)果。3.直流電動機(jī)的起動運(yùn)用直接起動或減壓起動、電樞串電阻起動等方式，制動運(yùn)用回饋制動、反接制動、能耗制動等方式對直流電動機(jī)的起動和制動進(jìn)展仿真分析，建立仿真模型同時給出仿真結(jié)果。4.調(diào)速分析主要是通過串聯(lián)電阻、改變電樞電壓或改變勵磁電流調(diào)速方式來實(shí)現(xiàn)。建立仿真模型。5.熟練掌握Matlab的simulink和Power

5、system工具箱，以調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理構(gòu)造圖為根底，弄清楚系統(tǒng)的構(gòu)成，并在模塊庫中找出相應(yīng)的模塊，完成對各個組成環(huán)節(jié)的元件參數(shù)配置，對系統(tǒng)進(jìn)展仿真，并給出結(jié)論。3、程序?qū)崿F(xiàn)思路一直流電動機(jī)的機(jī)械特性仿真：1.直流電動機(jī)的人為機(jī)械特性主要有改變電樞電壓,改變電樞電阻和改變磁通三種情況。根據(jù)的直流電動機(jī)的參數(shù)，使用MATLAB編制M文件，通過計算可以畫出直流電動機(jī)的人為機(jī)械特性曲線。他勵直流電動機(jī)和串勵直流電動機(jī)的工作特性不同，通過仿真計算可以獲得這些特性曲線。 二直流電動機(jī)的起動和制動仿真: (1) 直流電動機(jī)的直接起動仿真，直流電動機(jī)直接起動時，起動電流很大，可達(dá)額定電流的10-20倍，由此

6、產(chǎn)生很大的沖擊轉(zhuǎn)矩。在實(shí)際運(yùn)行時不允許直流電動機(jī)直接起動。要求使用Simulink對直流電動機(jī)的直接啟動過程建立仿真模型，通過仿真獲得直流電動機(jī)的直接啟動電流和電磁轉(zhuǎn)矩的變化過程。 2直流電動機(jī)電樞串聯(lián)電阻起動仿真:建立他勵直流電動機(jī)電樞串聯(lián)三級電阻起動的仿真模型，仿真分析其串聯(lián)電阻起動過程，獲得起動過程的電樞電流，轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的變化曲線。 3直流電動機(jī)的能耗制動仿真要求使用Simulink建立直流電動機(jī)的能耗制動的仿真模型，仿真分析獲得轉(zhuǎn)速，電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩的暫態(tài)過程曲線。 4直流電動機(jī)反接制動仿真要求使用Simulink建立直流電動機(jī)的電壓反向反接制動的模型，仿真分析獲得轉(zhuǎn)速，電樞電流

7、和電磁轉(zhuǎn)矩的暫態(tài)過程曲線。 三直流電動機(jī)調(diào)速仿真：他勵直流電動機(jī)的調(diào)速方法有三種，即電樞回路串電阻調(diào)速，改變電樞電壓調(diào)速和改變勵磁電流減弱磁通調(diào)速。1直流電動機(jī)改變電樞電壓調(diào)速仿真要用Simulink建立他勵直流電動機(jī)的改變電樞電壓的仿真模型，仿真分析獲得轉(zhuǎn)速，電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩的暫態(tài)過程曲線。2直流電動機(jī)改變勵磁電流調(diào)速仿真要求使用Simulink建立他勵直流電動機(jī)改變勵磁電流的仿真模型，仿真分析獲得轉(zhuǎn)速，電樞電流和電磁轉(zhuǎn)矩的暫態(tài)過程曲線。直流電動機(jī)的機(jī)械特性仿真直流電動機(jī)的機(jī)械特性是指在電動機(jī)的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值的條件下，即電動機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電磁轉(zhuǎn)矩

8、之間的關(guān)系：n=f(Tem)。由于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都是機(jī)械量，所以把它稱為機(jī)械特性。電樞回路電阻R、端電壓U和勵磁磁通都是可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)展調(diào)節(jié)的，每調(diào)節(jié)一個參數(shù)可以對應(yīng)得到一條機(jī)械特性，所以可以得到許多條機(jī)械特性。其中，電動機(jī)自身所固有的，反映電動機(jī)本來面目的機(jī)械特性是在電樞電壓、勵磁磁通為額定值，且電樞回路不外串電阻時的機(jī)械特性，稱為電動機(jī)的固有自然機(jī)械特性；調(diào)節(jié)U、R、等參數(shù)后得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。 直流電動機(jī)的人為機(jī)械特性主要有改變電樞電壓改變電樞電阻和改變磁通三種情況。根據(jù)條件，使用Matlab編寫M文件，通過計算機(jī)可以畫出直流電動機(jī)的人為機(jī)械特性曲線。*直流電動機(jī)，額定值為U

9、=220V，P=22W，I=115A，Nn=1500r/min;*電樞電阻R=0.18；勵磁電阻R=628。求出，并分別劃出固有機(jī)械特性曲線和改變電樞電壓、改變電樞電阻、改變勵磁同時的人為機(jī)械特性曲線。并勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性仿真clear;U_N=220;P_N=22;I_N=115;n_N=1500;R_a=0.18;R_f=628;Ia_N=I_N-U_N/R_f;C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N;C_TPhi_N=9.55*C_EPhi_N;Ia=0;Ia_N;n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia;Te=C_TPhi_N*Ia;P1=U

10、_N*Ia+U_N*U_N/R_f;T2_N=9550*P_N/n_N;figure(1);plot(Te,n,.-);*label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m);ylabel(轉(zhuǎn)矩n/rpm);ylim(0,1800);figure(2);plot(Te,n,rs);*label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m);ylabel(轉(zhuǎn)速n/rpm);hold on;R_c=0;for coef=1:-0.25;0.25; U=U_N*coef; n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,k-);str=strcat(U=,num2str(U

11、),V);s_y=1650*coef; te*t(50,s_y,str);endfigure(3);n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,rs);*label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m);ylabel(轉(zhuǎn)矩n/rpm);hold on;U=U_N;R_c=0.02;for R_c=0:0.5:1.9; n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,k-); str=strcat(R=,num2str(R_c+R_a),Omega);s_y=400*(4-

12、R_c*1.8); te*t(120,s_y,str);endylim(0,1700);figure(4);R_c=0;n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,rs);*label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m);ylabel(轉(zhuǎn)速n/rpm);hold on;U=U_N;R_c=0.02;for R_c=0.5:0.25:1.3; C_EPhi=C_EPhi_N*coef; C_TPhi=C_TPhi_N*coef; n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te

13、,n,k-);str=strcat(phi=,num2str(coef),*phi_N); s_y=900*(4-coef*2.2); te*t(120,s_y,str);end 圖2.1并勵直流電機(jī)固有機(jī)械特性圖2.2降低電樞電壓人為機(jī)械特性圖2.3增加電樞電阻人為機(jī)械特性 圖2.4改變磁通人為機(jī)械特性他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性仿真U_N=220;P_N=22;I_N=115; n_N=1500;R_a=0.18; Ia_N=I_N; C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N; C_TPhi_N=9.55*C_EPhi_N; %假定Phi=Phi_N,U=U_N, Ia=0:Ia

14、_N; n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia; Te=C_TPhi_N*Ia; P1=U_N*Ia; T2_N=9550*P_N/n_N; figure(1); plot(Te,n,.-); *label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m);ylabel(轉(zhuǎn)速n/rpm); ylim(0,1800); %計算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，不同的條件下的機(jī)械特性 figure(2); plot(Te,n,rs); *label(電磁轉(zhuǎn)矩 Te/N.m); ylabel(轉(zhuǎn)速n/rpm);hold on; R_c=0; For coef=1:-0.25:0.25; U=U_N*coef; n=

15、U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,k-); str=strcat(U=,num2str(U),V); s_y=1650*coef; te*t(50,s_y,str); end %計算轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，不同的條件下的機(jī)械特性 figure(3); n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,rs); *label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m); ylabel(轉(zhuǎn)速n/rpm); hold on; U=U_N;R_c=0.02; for R_c=0:0.5

16、:1.9; n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,k-); str=strcat(R=,num2str(R_c+R_a),Omega); s_y=400*(4-R_c*1.8); te*t(120,s_y,str); end ylim(0,1700); %計算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系，不同的條件下的機(jī)械特性 figure(4); R_c=0; n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,rs); *label(電磁轉(zhuǎn)矩Te/N.m); ylabel(轉(zhuǎn)速

17、n/rpm); hold on; U=U_N;R_c=0; for coef=0.5:0.25:1.3; C_EPhi=C_EPhi_N*coef; C_TPhi=C_TPhi_N*coef; n=U/C_EPhi-(R_a+R_c)/(C_EPhi*C_TPhi)*Te; plot(Te,n,k-); str=strcat(phi=,num2str(coef),*phi_N); s_y=900*(4-coef*2.2); te*t(120,s_y,str); end ylim(0,3500); 圖2.5 固有機(jī)械特性曲線 圖2.6改變電樞電壓的人為機(jī)械特性曲線隨著電壓的降低，理想空載轉(zhuǎn)速線性

18、下降，但直線的斜率保持不變，也就是說，機(jī)械特性的硬度保持不變。圖2.7串電阻的人為機(jī)械特性曲線電阻的增加直線的斜率增大。外表電機(jī)的轉(zhuǎn)速下降增大，機(jī)械特性的硬度降低。但考慮到理想空載轉(zhuǎn)速不變，因此。電樞回路串電阻時所有人工機(jī)械特性曲線都交于縱坐標(biāo)的理想空載點(diǎn)。圖2.8弱磁的人為機(jī)械特性曲線 由于勵磁電流的減小使得磁通也 減小，對應(yīng)于縱坐標(biāo)軸上的兩個極點(diǎn)1理想空載轉(zhuǎn)速升高，2短路電流保持不變，但是相應(yīng)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩減小。三、直流電動機(jī)直接起動和制動仿真1、 直流電動機(jī)直接起動研究直流電動機(jī)剛與電源接通的瞬間，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動起來時，他勵和串勵電動機(jī)的電樞電流以及并勵和復(fù)勵電動機(jī)的輸入電流稱為起動電流，這時

19、的電磁轉(zhuǎn)矩稱為起動轉(zhuǎn)矩。一般情況下，在額定電壓下直接起動時，起動電流可達(dá)電樞電流額定值的1020倍，起動轉(zhuǎn)矩也能到達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的1020倍，這樣的起動電流是換向所不允許的，而且過大的起動轉(zhuǎn)矩會使電動機(jī)和它所拖動的生產(chǎn)機(jī)械遭受突然的巨大沖擊，以致?lián)p壞傳動機(jī)械和生產(chǎn)機(jī)械。由此可見，除了額定功率在數(shù)百瓦以下的微型直流電動機(jī)，因電樞繞組導(dǎo)線細(xì)、電樞電阻大以及轉(zhuǎn)動慣量又比擬小，可以直接起動以外，一般的直流電動機(jī)是不允許采用直接起動的。1.1 直流電動機(jī)直接起動仿真模型的建立直流電動機(jī)直接啟動在MATLAB/SIMULINK中的仿真模型如圖1所示。在圖1中電動機(jī)勵磁繞組和電樞繞組的輸入端并聯(lián)后再與直流電源電

20、壓Vd的正極端相連接，電動機(jī)勵磁繞組和電樞的輸出端通過T形接點(diǎn)并聯(lián)后與直流電源Vd的負(fù)極端連接在一起，這時電動機(jī)的模型為并勵形式，電動機(jī)參數(shù)設(shè)置為：PN=17kW，UN=220V，IN=88.9A，nN=3000r/m，電樞電路總電阻Ra=0.08，勵磁回路總電阻Rf=181.5，電動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量J=0.76kgm2。電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩由常數(shù)模塊TL設(shè)定，后在電動機(jī)模塊的m端接上示波器，用于觀察電動機(jī)的各項(xiàng)波形，Demu*分解模塊用于輸出轉(zhuǎn)速、電樞電流、勵磁電流和轉(zhuǎn)矩四項(xiàng)參數(shù)。放大器(Gain)將rad/轉(zhuǎn)換為r/min，變換系數(shù)為K=60/2=9.55。圖3.1直流電動機(jī)直接啟動仿真模型1.2

21、直接起動仿真結(jié)果及分析直流電動機(jī)直接起動仿真波形如圖3.2所示，在圖2的仿真波形中很容易看出電動機(jī)在直接啟動時啟動電流很大，最大可到達(dá)2500A，起動轉(zhuǎn)矩最大可以到達(dá)1800Nm。電動機(jī)在啟動0.4s后，轉(zhuǎn)速到達(dá)3000r/min，電流下降為額定值89A左右。轉(zhuǎn)矩也有相應(yīng)變化，從圖3.2仿真波形可以看出直流電動機(jī)直接起動造成大電流和大轉(zhuǎn)矩，很容易損壞電機(jī)和負(fù)載，因此這是不允許的。圖3.2直接啟動模型仿真波形2 直流電動機(jī)串電阻起動研究由上所述，大型直流電動機(jī)不宜采用直接起動，因此本文采用串電阻起動。具體實(shí)現(xiàn)方法是基于圖3.1所示的直接起動模型根底上，采用三級串電阻方法限制啟動電流，控制啟動電流

22、在200100A之間，通過仿真設(shè)計選擇啟動電阻和切換時間。2.1 直流電動機(jī)串電阻起動仿真模型的建立直流電動機(jī)串電阻起動仿真模型如圖3.3 所示，該模型在圖1所示直接起動模型的根底上，在電樞回路中串聯(lián)一個由三級電阻組成的啟動器。在每個電阻(R1、R2、R3)上并聯(lián)一個理想開關(guān)，用于切除電阻，開關(guān)受Step模塊控制。(注：在Step模塊對話框中設(shè)定單位階躍信號發(fā)生時刻，即可控制開關(guān)的閉合，從而短接該電阻)。模型檢測將轉(zhuǎn)速n、電樞電流I等送入示波器。 圖3.3直流電動機(jī)串電阻啟動仿真模型2.2 直流電動機(jī)串電阻起動時電阻值計算以及仿真結(jié)果分析為了實(shí)現(xiàn)直流電動機(jī)串電阻起動，對于電樞繞組串入電阻值的計

23、算非常重要，需要計算準(zhǔn)確，本文為了盡可能地降低起動電流和起動轉(zhuǎn)矩，采用三級串電阻計算方法。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下1將step模塊2和3的階躍信號發(fā)生時間設(shè)為0，step1設(shè)為20s，R1接入電樞回路，并初選R1的阻值。在模型中設(shè)R1=R1=1，得到仿真圖形如圖3.4所示圖3.4 串一級電阻啟動時的轉(zhuǎn)速和電流波形由圖3.4可知，串聯(lián)電阻后最大啟動電流為200A，在3.5s時電流下降到100A，對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，相對于直流電機(jī)直接起動，起動電流從2500A變?yōu)?00A，顯著地減低了，起到了保護(hù)電機(jī)的作用。為了進(jìn)一步減少起動電流，需要減小啟動電阻，計算R1的阻值和預(yù)選R2阻值。2重新設(shè)定R1

24、和R2(R2=R2)并設(shè)step1的信號發(fā)生時間為3.5s，設(shè)step2信號發(fā)生時間為20s得到仿真圖形如圖3.5所示。圖3.5 串二級電阻啟動時的轉(zhuǎn)速和電流波形從圖5中可知，在啟動6s后電流再次下降到100A，此時的轉(zhuǎn)速為2200r/min。為了進(jìn)一步減少起動電流，需要再次減小啟動電阻。根據(jù)式(4)和(5)可以計算R2和R3阻值。3：重新設(shè)定R2和R3，并設(shè)step2的信號發(fā)生時間為6s，設(shè)step3的信號發(fā)生時間為20s得到仿真圖形如圖3.6所示。圖3.6 串三級電阻啟動時的轉(zhuǎn)速和電流波形從圖3.6可知在啟動8s后起動電流再次下降到100A，此時的轉(zhuǎn)速為2800r/min，需要再次切除R3

25、，因此設(shè)step3的信號發(fā)生時間為8s，再次仿真，得到圖形如3.7所示。圖3.7 切除R3啟動時的轉(zhuǎn)速和電流波形由圖3.7可知：在切除R3后，轉(zhuǎn)速升到3000r/min，在整個啟動過程中電流限制在規(guī)定的圍，滿足設(shè)計要求。3、直流電動機(jī)制動仿真直流電動機(jī)有4種制動方式,分別為能耗制動、反接制動、倒拉反轉(zhuǎn)和回饋制動。設(shè)定在制動狀態(tài)下,負(fù)載折合到電動機(jī)軸上的阻力矩為3844.0 N/m,折合到電動機(jī)軸上的角速度為38 rad/s依據(jù)這些參數(shù)分別對電動機(jī)的能耗制動和反接制動狀態(tài)進(jìn)展仿真。選擇powerlib中的模塊拖放到Simulink仿真環(huán)境中,構(gòu)成能耗制動仿真配置如圖3.8所示,預(yù)先設(shè)定負(fù)載扭矩的

26、大小。開關(guān)1,2受定時器的控制,電機(jī)啟動時開關(guān)1閉合,2斷開,此時電機(jī)帶動負(fù)載運(yùn)行,然后同時斷開開關(guān)1,閉合2,將一個電阻串入電動機(jī)的電樞電路,電動機(jī)進(jìn)入能耗制動狀態(tài)。改變串入阻值的大小,可以得到不同的仿真結(jié)果,當(dāng)阻值為48時,仿真結(jié)果如圖3.9所示。電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于第四象限的A點(diǎn),扭矩接近3800.0 N/m,轉(zhuǎn)速接近-38rad/s(此刻電機(jī)為反轉(zhuǎn)),可見串入的電阻可以滿足實(shí)際要求。反接制動仿真配置如圖3.10所示,電機(jī)啟動時開關(guān)1閉合,2斷開,此時電機(jī)帶動負(fù)載運(yùn)行,然后同時斷開開關(guān)1,閉合2,將一個反接電源和一個電阻串入電動機(jī)的電樞電路,電動機(jī)進(jìn)入反接制動狀態(tài).改變反接電源和串入阻值的大

27、小,可以得到不同的仿真結(jié)果,當(dāng)反接電源為260V,阻值為38時,得到仿真結(jié)果如圖3.11所示。電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行于第四象限的A點(diǎn),扭矩接近3800.0 N/m,轉(zhuǎn)速接近-38rad/s,可見串入的反接電源和電阻可以滿足要求。圖3.8 能耗制動仿真配置圖3.9 能耗制動仿真結(jié)果圖3.10 反接制動仿真配置圖3.11 反接制動仿真結(jié)果四、直流電動機(jī)調(diào)速研究現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)機(jī)械為適應(yīng)其工藝過程要求，在不同的場合下必須具有不同的轉(zhuǎn)速來進(jìn)展工作，以保證生產(chǎn)機(jī)械的合理運(yùn)行，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。直流調(diào)速即直流電動機(jī)速度控制，是指在直流傳動系統(tǒng)中人為地或自動地改變直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足工作機(jī)械對不同轉(zhuǎn)速的要求如

28、金屬切削機(jī)械在進(jìn)展精加工時，為提高工件的外表光潔度而需要提高切削速度。由此可見，調(diào)速在生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行中，具有重要的意義。從機(jī)械特性上看，就是通過改變電動機(jī)的參數(shù)或外加電壓等方法，改變電動機(jī)的機(jī)械特性，從而改變它與工作機(jī)械特性的交點(diǎn)，改變電動機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)速度以他勵直流電動機(jī)為例，直流電動機(jī)有三種根本調(diào)速方法：(1)他勵直流電動機(jī)的電樞回路串入電阻調(diào)速；(2) 他勵直流電動機(jī)的降低電源電壓調(diào)速；(3)他勵直流電動機(jī)的減弱磁通調(diào)速。以下分別進(jìn)展討論1 他勵直流電動機(jī)的電樞回路串入電阻調(diào)速電樞回路串入電阻調(diào)速要求，僅通過改變電樞回路的電阻來調(diào)節(jié)速度。此時，他勵直流電動機(jī)的理想空載轉(zhuǎn)速不變，額定轉(zhuǎn)速降變

29、大，特性變軟。如4.1所示，設(shè)他勵直流電動機(jī)工作在固有機(jī)械特性曲線的點(diǎn)上，以轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。為了調(diào)節(jié)速度，將接觸器 KM 的常開觸頭斷開，串入電阻，此時，他勵直流電動機(jī)的工作點(diǎn)從固有特性曲線移到人為特性曲線上運(yùn)行，他勵直流電動機(jī)所對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)速為 nc串入不同的電阻，可獲得不同的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速。用電樞回路串聯(lián)電阻的方法調(diào)速時，雖然設(shè)備簡單!操作方便，但因電動機(jī)的機(jī)械特性變軟，系統(tǒng)轉(zhuǎn)速受負(fù)載影響大，此時輕載時達(dá)不到調(diào)速的目的，重載時還會產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，而且在串聯(lián)電阻中流過的是電樞電流，長期運(yùn)行時損耗也大，經(jīng)濟(jì)性差，因此這種調(diào)速方法在使用上有一定局限性。4.1串入電阻接線2 他勵直流電動機(jī)的降低電源電壓調(diào)速不同的人為機(jī)械特性對應(yīng)不同的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，如圖4.2中的 a!b!c 點(diǎn)所示。如將電源電壓由 UN調(diào)至U1，則他勵直流電動機(jī)的工作點(diǎn)將由 a 點(diǎn)經(jīng) v 點(diǎn)過渡到 c 點(diǎn)，其特性曲線是一簇以 U 為參數(shù)的平行直線。在整個調(diào)速圍均有較大的硬度，在允許的