单独励磁直流电动机|启动，调速，制动原理和Simulink仿真

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两种启动方式：直接启动，分级启动；

3种速度控制方式：电阻速度控制，电压速度控制，弱磁速度控制；

2种制动方式：动态制动，反向制动

内容

0电机参数和负载条件

铭牌额定参数：

UN = 24V，IN =6.1A，PN = 137W，nN = 4200r / min，励磁电路的总电阻Rf =182Ω。

估算电机参数：

电枢电路的电阻Ra =0.126Ω;

电枢回路的电感La =3.578×10-3 H;

励磁回路电阻Rf =182Ω;

励磁回路电感Lf = 120 H;

励磁绕组与电枢绕组之间的互感系数Laf =0. 406 H

1开始1.1直接开始

将单独励磁的直流电动机的电枢绕组直接连接至额定电压的电源。此启动方法称为直接启动。在开始的时刻：

Ist = UNRa I_ {s t} = \ frac {U_ {N}} {R_ {a}} Ist = Ra UN

电枢回路电阻Ra {R_ {a}} Ra非常小，因此启动电流非常大。

1.2分层开始

对比相同条件下的直接启动，可以发现启动电流明显降低：

2速度控制

情况：现在，我希望电动机以2000r / min的速度驱动负载。三种方法用于完成计算和仿真直流电动机调速原理，如下所示：

2.1阻力速度调节

Rc——电枢电路的串联电阻，待计算；

已解决，Rc =2.01Ω

因此，如果电动机以2000r / min的速度驱动负载，则电枢电路中应串联电阻Rc =2.01Ω。

在这种情况下，仿真结果如下：

此时的机械特性曲线为

绘制此时的机械特性曲线和原始机械特性曲线。调整串联电阻速度后发那，机械特性曲线的斜率发生变化，与纵轴的交点不变。

2.2电压速度调节

U'-调整后的电枢电压；

已解决，U'= 1 1.83V

因此，如果希望电动机以2000r / min的速度驱动负载，则应调整电枢电压U'= 1 1.83V。为了便于调整，此处大约为U'= 12V。

此时的机械特性曲线为

在这种情况下，仿真结果如下：

绘制此时的机械特性曲线和原始的机械特性曲线，调整电压后机械特性曲线的斜率不会改变，速度沿纵轴方向移动。

2.3弱磁速度调节

在励磁电路中串联一个电阻以改变励磁电流，从而改变磁通量。通常直流电动机调速原理，它只能减弱磁通量并将速度调整到额定速度以上。因此，不可能单独使用弱磁调速来使电动机拖动负载以2000r / min的速度运行。

场景：在1 1.83V的电枢电压下，拖曳负载以2000r / min的速度运行，并在0s处将100Ω电阻连接到励磁电路以观察速度变化。

3制动3.1动态制动

场景：现在，电动机电枢电压1 1.83V博世力士乐变频器，降压调速，以2000r / min的速度运行，增加了阻力负载。现在需要电动机以500r / min的速度释放重物，这是通过动态制动实现的。

已解决，Rc =0.33Ω

因此，有必要连接Rc =0.33Ω电阻进行动态制动。

Matlab仿真结果如下：

3.2反向连接制动器

（[1）速度反向连接

方案：电动机电枢电压为1 1.83V，降低电压并调整速度，并以2000r / min的速度运行以增加阻力负载。现在要求电动机以500r / min的速度释放重物，然后反转以实现制动。

已解决，Rc =2.283Ω

此时绘制机械特性曲线

（[2）电压反向连接

场景：电动机电枢电压为1 1.83V，降低电压并调整速度，并以2000r / min的速度运行以增加阻力负载。现在要求电动机换向以3000r / min的速度释放重物，并将电压反向制动。

已解决，Rc =0.786Ω

绘制机械特性曲线，

参考资料

[1]陆建康。电动机和电驱动简明教程[M]。西北工业大学出版社：西安，201 2.3

[2]乃钢。电力电子与电力驱动控制系统的MATLAB仿真[M]。机械工业出版社：北京，2006.1

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