6.4 直流电动机调速仿真

调速是电力拖动机组在运行过程中的最基本要求，直流电动机具有在宽广范围内平滑、经济调速的优良性能。直流电动机有电枢回路串电阻、改变励磁电流和改变端电压三种调速方式。

6.4.1 直流电动机改变电枢电压调速仿真

实现他励直流电动机改变电枢电压调速方法是在电枢电阻和励磁电流一定的条件下，改变电枢两端的电源电压，使电动机的理想空载转速发生变化，从而达到调速的目的。

实例：一台他励直流电动机额定数据为：PN =100kW，UN =220V，IN =517A,nN =1200r/min,Ra =0.026?, Rf=50.3?,Laf=0.4H。电动机原运行在额定状态(额定负载转矩为796N?m)在5S时刻将电压突降到U=110V，试仿真改变电枢电源电压调速的过程，示波器显示电源电压、电枢电流、转速、电磁转矩的变化曲线。

建模：由Timer模块控制输入电压等级，电机在额定电压下启动运行到5S时刻后，电压等级降为110V。

仿真模型如图6-14所示：

图6-14 直流电机改变电枢电压调速仿真模型

仿真结果如图6-15所示：

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图6-15 直流电机改变电枢电压调速仿真结果

结果分析：电机在切换电压等级后电枢电流、转速与电磁转矩都有所波动，电磁转矩在波动之后又逐渐回到与负载相平衡，电枢电流波动后保持与原状态不变，转速由1000r/min降为500r/min，达到了调速目的。

6.4.2 直流电动机减弱磁通调速仿真

实现他励直流电动机减弱磁通调速方法是在电枢电源电压和电枢电阻一定条件下，改变励磁电流，即调节励磁回路电阻，从而达到调速的目的。

实例：一台他励直流电动机额定数据为：PN=100kW，UN=220V，IN=517A,nN =1200r/min,Ra=0.026?,Rf=50.3?,Laf=0.4H。电动机原运行在空载状态(空载转矩为10N?m)，在5S时刻突降励磁电源电压(由220V降为150V)，试仿真减弱磁通调速的过程，示波器显示励磁电压、电枢电流、转速、电磁转矩的变化曲线。

建模：保持电枢电压不变，励磁电压由Timer控制大小，在5S时刻由220V降为150V减低励磁电压。

仿真模型如图6-16所示：

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图6-16 直流电机减弱磁通调速仿真模型

仿真结果如图6-17所示：

励磁电压220200180160140电枢电流2000150010005000转速1000080006000400020000电磁转矩1500010000500000.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0图6-17 直流电机减弱磁通调速仿真结果

结果分析：此例为减弱励磁以达到调速目的，由仿真结果可见，在减弱磁通后，转矩保持与负载转矩平衡，电枢电流保持不变，转速约由1200r/min升高为1800r/min，达到了调速目的。

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第7章 结论

7.1 结论

随着军事和科学技术的迅猛发展，仿真已成为各种复杂系统研制工作的一种必不可少的手段。它对于缩短设计周期、选择合理参数起着重要的作用，仿真系统是可以提高系统稳定性，取得可观的经济效益。

本次毕业设计是基于MATLAB的电机仿真实验，通过此次毕业设计我学习了解了电机的基本结构和工作原理；并且也对MATLAB软件的应用有了一定的基础。毕业设计完成的基本任务有：电机原理分析、变压器仿真、电机仿真以及仿真结果对比分析。

在变压器中不仅有电路问题，还有磁路问题，所以它的基本工作原理是建立在电磁感应和磁动势平衡关系上。通过空载和短路试验，可求得变压器励磁和短路等参数。变压器的电压调整率是表征负载运行时的二次电压稳定性和供电质量，效率特性表征负载运行时的经济性。通过对变压器的仿真实验，了解到变压器的基本工作原理和运行特性,有助于提高变压器的稳定性和经济性。

电动机的仿真实验中，由MATLAB/Simulink模块完成。此模块搭建了直流、交流电机的启动、调速与制动模型，由示波器显示出转速、电流、电压以及功率角等一系列波形变化。由此直观的研究不同类型、不同容量电机启动、调速和制动的各方面参数，从而找出适合于不同类型、不同容量电机的最优启动、调速和制动的方法，这样就使电机工作在最稳定、最有效、最经济的状态，提高了工作效率。

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