直流电机制动matlab,他励直流电机:起动、调速、制动(原理与Simulink仿真)
2種起動方式: 直接起動、分級起動;
3種調速方式: 電阻調速、電壓調速、弱磁調速;
2種制動方式: 能耗制動、反接制動
目錄
0 電機參數與負載情況
銘牌額定參數:
UN=24V、IN=6.1A、PN=137W、nN=4200r/min,勵磁回路總電阻Rf=182Ω。
估算電機參數:
電樞回路電阻 Ra=0.126Ω;
電樞回路電感 La=3.578×10-3 H;
勵磁回路電阻 Rf=182Ω;
勵磁回路電感 Lf=120 H;
勵磁繞組與電樞繞組互感 Laf=0.406 H
1 起動
1.1 直接起動
將他勵直流電動機的電樞繞組直接接到額定電壓的電源上,這種啟動方法稱為直接啟動,在啟動瞬間:
Ist=UNRa I_{s t}=\frac{U_{N}}{R_{a}} Ist?=Ra?UN??
電樞回路電阻 Ra{R_{a}}Ra? 很小,因此啟動電流非常大。
1.2 分級起動
再對比相同條件下的直接起動,可以發現起動電流減小顯著:
2 調速
情境:現在希望電動機拖動負載以2000r/min的轉速運行,用三種方法分別完成計算仿真如下:
2.1 電阻調速
Rc——電樞回路串電阻,待計算量;
解得,Rc=2.01Ω
故,如果要使電動機拖動負載以2000r/min轉速運行,應該在電樞回路串接電阻Rc=2.01Ω。
在此條件下仿真結果如下:
此時的機械特性曲線為
繪制此時的機械特性曲線與原機械特性曲線,串電阻調速時,機械特性曲線的斜率發生變化,與縱坐標的交點不變。
2.2 電壓調速
U'——調節后的電樞電壓;
解得,U'=11.83V
故,如果要使電動機拖動負載以2000r/min轉速運行,應該調節電樞電壓U'=11.83V。為了方便調節,這里近似U'=12V。
此時的機械特性曲線為
在此條件下仿真結果如下:
繪制此時的機械特性曲線與原機械特性曲線,調壓調速時機械特性曲線斜率不變,在縱坐標方向上移動。
2.3 弱磁調速
在勵磁回路中串接電阻,改變勵磁電流,從而改變磁通。一般只能減弱磁通,調節額定轉速以上的轉速。所以這里無法單獨使用弱磁調速使電動機拖動負載以2000r/min的轉速運行。
情景:電動機在11.83V電樞電壓下,拖動負載以2000r/min的轉速運行,在0s時刻在勵磁回路中接入100Ω電阻,觀察轉速變化。
3 制動
3.1 能耗制動
情景:現在電動機電樞電壓,11.83V,降壓調速,以2000r/min的轉速運行,拖動負載提升。現在要求電動機以500r/min的轉速下放重物,用能耗制動實現。
解得,Rc=0.33Ω
故,需要接入Rc=0.33Ω 的電阻進行能耗制動。
Matlab仿真結果如下:
3.2 反接制動
(1)轉速反接
情景:電動機電樞電壓為11.83V,降壓調速,以2000r/min的轉速運行,拖動負載提升。現在要求電動機以500r/min的轉速下放重物,用轉速反接制動實現。
解得,Rc=2.283Ω
繪制此時的機械特性曲線
(2)電壓反接
情景:電動機電樞電壓為11.83V,降壓調速,以2000r/min的轉速運行,拖動負載提升。現在要求電動機換向以3000r/min的轉速下放重物,用電壓反接制動實現。
解得,Rc=0.786Ω
繪制機械特性曲線,
參考資料
[1] 盧健康.電機與電力拖動簡明教程[M].西北工業大學出版社:西安,2012.3
[2] 洪乃剛.電力電子和電力拖動控制系統的MATLAB仿真[M].機械工業出版社:北京,2006.1
總結
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