他励直流电动机调速multisim仿真设计

他励直流电动机调速multisim仿真设计

摘要：

一、引言

二、他励直流电动机的工作原理

三、他励直流电动机的调速方法

1.降低电枢端电压调速

2.电枢串联电阻调速

3.弱磁调速

四、multisim仿真软件介绍

五、他励直流电动机调速multisim仿真设计步骤

1.创建仿真电路

2.设定参数

3.进行仿真实验

4.分析结果

六、结论

正文：

一、引言

他励直流电动机广泛应用于各种电气设备中，如电动汽车、风力发电机等。调速是他励直流电动机的重要功能之一，通过调速可以满足不同工况下对电机转速的要求，提高系统的效率和稳定性。本文将介绍他励直流电动机的调速方法，并利用multisim仿真软件进行仿真设计。

二、他励直流电动机的工作原理

他励直流电动机是一种以直流电源为动力，通过电磁感应原理将电能转化为机械能的电机。在电机运行过程中，电枢电流产生的磁场与永磁体磁场相互作用，产生转矩，使电机旋转。

三、他励直流电动机的调速方法

1.降低电枢端电压调速

降低电枢端电压可以减小电枢电流，从而降低磁场强度，使电机转速下降。这种调速方法简单，但调速范围有限。

2.电枢串联电阻调速

在电枢回路串联电阻，可以限制电枢电流，从而改变磁场强度，实现调速。这种方法调速范围较大，但存在能量损耗。

3.弱磁调速

通过改变永磁体的磁化强度，可以调整磁场强度，实现调速。这种方法调速范围较大，且无能量损耗，但需要额外的弱磁设备。

四、multisim仿真软件介绍

multisim是一款强大的电路仿真软件，可以模拟各种电气系统的运行，包括模拟直流电动机调速过程。

五、他励直流电动机调速multisim仿真设计步骤

1.创建仿真电路

根据他励直流电动机的原理，构建仿真电路，包括直流电源、电枢、永磁体、调速器等元件。

2.设定参数

设定各元件的参数，如电源电压、电枢电阻、永磁体磁化强度等。

3.进行仿真实验

利用multisim软件进行仿真实验，分别采用降低电枢端电压、电枢串联电阻、弱磁调速三种方法进行调速，观察电机转速的变化。

4.分析结果

分析仿真实验的结果，比较三种调速方法的优缺点，以及电机在不同调速方法下的运行状态。

六、结论

通过multisim仿真软件，可以对他励直流电动机的调速方法进行模拟实验。

直流电动机调速设计

综述 直流电机是人类最早发明的和应用的一种电机。与交流电机相比，直流电机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，应用不如交流电机广发。但由于直流电动机具有优良的起动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。随着电力电子技术的发展，直流发电机虽有可能被可控整流电源取代的趋势，但从供电的质量和可靠性来看，直流发电机仍具有一定的优势，因此在某些场合，例如化学工业中的电镀、电解等设备，直流电焊机和某些大型同步电机的励磁电源仍然使用直流发电机作为供电电源。 直流电动机主要分为四类:1他励直流电动机，2并励直流电动机，3串励直流电动机，4复励直流电动机。本文对他励直流电动机的调速进行设计，主要介绍了他励直流电动机的调速原理以及调速方法。

1 直流电动机调速原理 1.1直流电动机的定义 输入为直流电能的旋转电动机，称为直流电动机，它是能实现直流电能向机械能转换的电动机。 1.2直流电动机的基本结构 直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。 图1-1直流电动机的基本结构 1—直流电机总图；2—后端盖；3—通风器；4—定子总图；5—转子（电枢）总图；6—电刷装置；7—前端盖。 1.3直流电动机的工作原理 直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。 电刷上不加直流电压，用原动机拖动电枢使之逆时针方向恒速转动，线圈两边就分别切割不同极性磁极下的磁力线，而在其中感应产生电动势，电动势方向按右手定则确定。这种电磁情况表示在图上。由于电枢连续地旋转，，因此，必须使载流导体在磁场中所受到线圈边ab和cd交替地切割N极和S极下的磁力线，虽然每个线圈边和整个线圈中的感应电动势的方向是交变的．线圈内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷A，B端的电动势却为直流电动势(说得确切一些，是一种方向不变的脉振电动势)。因为，电枢在转

毕业设计-基于MATLAB-SIMULINK的交流电动机调速系统仿真..-共27页

1 绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期内，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能； 从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述

直流电动机开环调速系统仿真

直流电动机开环调速系统仿真 随着电动机在工业、交通等领域的广泛应用，开发一种高效可靠的电动机控制系统对 于提高整个工业的精度和效率至关重要。其中，直流电动机开环调速系统是电动机控制系 统中的一种基础环节，其使得直流电动机能够以合适的速度运行，完成工作任务。 一、调速系统的基本原理 1. 直流电动机的基本结构与原理 直流电动机由定子、转子、刷子、通电电源四个基本部分组成，其中，定子上包覆绕组，绕组所带的电流受到直流电源的控制，与转子上的永磁体受到的作用力相互作用，产 生电动力和电磁力，从而使转子旋转。 2. 直流电动机的调速 根据直流电动机的转矩-速度特性曲线可知，直流电动机的转速与电极数、电流和电 磁力等因素密切相关。因此，通过控制直流电动机的电流大小，可以达到调节直流电动机 转速的目的。 直流电动机开环调速系统主要由电动机本体、电流传感器、减速器以及驱动器等基 本组成部分组成。其中，电流传感器用于检测电动机电流的大小，而驱动器则输出一定的 电压或电流，控制直流电动机的运行。 二、仿真实现 1. 基本仿真模型 基于MATLAB/Simulink软件建立的直流电动机开环调速系统仿真模型主要由瞬时电压、转速检测、控制逻辑、直流电机、直流电阻负载以及电流检测等组成，实时进行电磁转矩 的计算，最终得到直流电机的运动状态，从而实现调速功能。 2. 仿真分析 通过此仿真模型，我们可以得到直流电动机的运行状态，理解不同负载下的转矩-转 速特性曲线以及电流在不同转速下的变化，从而通过调节电流、电压等参数，以达到理想 的调速效果。 三、结论 直流电动机的开环调速系统是一个重要的电动机控制系统组成部分，其能够有效地提 高电动机的自动控制能力，大大提升了直流电动机的工作效率和精度。本文通过介绍直流

(完整版)直流电动机建模及仿真实验

动态系统建模仿真 实验报告 姓名： 学号： 联系方式：（Tel） （Email）

2010年11月11日

目录 1直流电动机建模及仿真实验 (1) 1.1实验目的 .............................................................................................................. 1 1.2实验设备 .............................................................................................................. 1 1.3实验原理及实验要求 .......................................................................................... 1 1.3.1实验原理 ....................................................................................................... 1 1.3.2实验要求 ....................................................................................................... 2 1.4实验内容及步骤 .................................................................................................. 3 1.4.1求电动机的传递函数模型和频率特性 ....................................................... 3 1.4.2设计Simulink 框图求电机的调速特性 ....................................................... 5 1.4.3设计Simulink 框图求电机的机械特性 ....................................................... 7 1.4.4求电机转速的阶跃响应和机电时间常数 ................................................... 8 1.5实验结果分析 . (10) 2考虑结构刚度时的直流电动机-负载建模及仿真实验 (11) 2.1实验目的 ............................................................................................................ 11 2.2实验设备 ............................................................................................................ 11 2.3实验原理及实验要求 ........................................................................................ 11 2.3.1实验原理 ..................................................................................................... 11 2.3.2实验要求 ..................................................................................................... 13 2.4实验内容及步骤 ................................................................................................ 13 2.4.1求从a u 到m θ的传递函数模型和频率特性 ................................................ 13 2.4.2求从m θ到L θ的传递函数模型、频率特性和根轨迹 ............................... 15 2.4.3求不同刚度系数对应的从a u 到L θ的电机-负载模型的频率特性 ........... 17 2.5实验结果分析 . (18)

他励直流电动机调速multisim仿真设计

他励直流电动机调速multisim仿真设计 摘要： 一、引言 二、他励直流电动机的工作原理 三、他励直流电动机的调速方法 1.降低电枢端电压调速 2.电枢串联电阻调速 3.弱磁调速 四、multisim仿真软件介绍 五、他励直流电动机调速multisim仿真设计步骤 1.创建仿真电路 2.设定参数 3.进行仿真实验 4.分析结果 六、结论 正文： 一、引言 他励直流电动机广泛应用于各种电气设备中，如电动汽车、风力发电机等。调速是他励直流电动机的重要功能之一，通过调速可以满足不同工况下对电机转速的要求，提高系统的效率和稳定性。本文将介绍他励直流电动机的调速方法，并利用multisim仿真软件进行仿真设计。

二、他励直流电动机的工作原理 他励直流电动机是一种以直流电源为动力，通过电磁感应原理将电能转化为机械能的电机。在电机运行过程中，电枢电流产生的磁场与永磁体磁场相互作用，产生转矩，使电机旋转。 三、他励直流电动机的调速方法 1.降低电枢端电压调速 降低电枢端电压可以减小电枢电流，从而降低磁场强度，使电机转速下降。这种调速方法简单，但调速范围有限。 2.电枢串联电阻调速 在电枢回路串联电阻，可以限制电枢电流，从而改变磁场强度，实现调速。这种方法调速范围较大，但存在能量损耗。 3.弱磁调速 通过改变永磁体的磁化强度，可以调整磁场强度，实现调速。这种方法调速范围较大，且无能量损耗，但需要额外的弱磁设备。 四、multisim仿真软件介绍 multisim是一款强大的电路仿真软件，可以模拟各种电气系统的运行，包括模拟直流电动机调速过程。 五、他励直流电动机调速multisim仿真设计步骤 1.创建仿真电路 根据他励直流电动机的原理，构建仿真电路，包括直流电源、电枢、永磁体、调速器等元件。 2.设定参数

直流电动机综合仿真设计一

直流电动机综合仿真设计一 一、设计目的： 1.掌握SIMULINK仿真环境常用模块库和电力系统模块库； 2.对直流电动机起动进行仿真设计。 二、设计内容： 1.并励直流电动机直接起动，观察转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩变化规律； 2.并励直流电动机三级串阻起动，观察转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩变化规律；问题分析： 1.直接起动：起动设备简单，起动转矩大、起动速度快，但起动电流大。起动过程属于动 态过程理论分析复杂。 2.串阻起动，可以达到限制起动电流同时保证起动转矩的目的。 三、SIMULINK仿真模型： 1.电机参数及基本计算 并励直流电动机，P N=17kW，UN=220V，I N=88.9A，n N=3000r/min，电枢回路总电阻R a=0.087Ω，电枢回路电感L a=0.0032H，励磁回路总电阻R f=181.5Ω，磁场和电枢绕组互感L af=0.56H，电动机转动惯量J=0.76kgm2。 励磁电流为If=Uf/Rf=220/181.5Ω,励磁电感为L f=0 电枢回路电压平衡方程：U N=E aN+R a I aN 额定电枢电动势：E aN=CeΦN n N 额定电磁转矩：T N=9.55CeΦN I aN，T N=60.1Nm 2.直接起动SIMULINK仿真模型 在新建的simulink仿真窗口中，拖入直流电机、直流电压源、常数、增益、分解、示波器等模块，然后按照下图进行连接，建立仿真模型。 3.串阻起动SIMULINK仿真模型 采用三级串阻起动，起动电流在200~100A之间，通过仿真设计选择起动电阻和切换时间。

三、设计报告要求 1、相关内容理论分析； 2、构建仿真结构框图（包括说明语句）； 3、图形输出及说明； 4、设计总结。

直流电机开环调速系统的仿真

直流电动机开环调速系统仿真 直流电动机开环调速系统原理 1原理 直流开环调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L供电，并通过改变触发器移相控制信号U c调节晶闸管的控制角，从而改变整流器的输出电压实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图2所示。 在仿真中为了简化模型，省略了整流变压器和同步变压器，整流器和触发同步使用同一交流电源，直流电动机励磁由直流电源直接供电。 图1 直流开环调速系统电气原理 图3 移相特性 2个参数的理论计算值 Generator)的同步电压连接。触发器的控制角（alpha—deg端）通过了移相控制环节（shifter），移相控制模块的输入是移相控制信号Uc（图2中Uc），输出是控制角，移相控制信号Uc由常数模块设定。移相特性如图3所示。移相特性的数学表达式为

Uc Uc a a max min 9090-︒+ ︒= 在本模型中取︒=30min a ，V Ucm 10±=，所以Uc a 690+︒=。在电动机的负载转矩输入端TL 接入了斜坡（Ramp ）和饱和(Satutration)两个串联模块，斜坡模块用于设置负载转矩上升速度和加载的时刻，饱和模块用于限制负载转矩的 2仿真过程 2.1仿真原理如图2 根据实验原理图在Matlab 软件环境下查找器件、连线，接成入上图所示的线路图。 图2 直流电动机开环调速系统的仿真模型 1、具体步骤 a 、点击桌面Matla b 图标，打开Matlab 软件，在工具栏里根据提示点击， 再点击matlab help ，打开一个对话框，点击里的new model ，创建一个 文件头为 的新文件。 b 、点击View ，Library Browser ，打开元器件库查找新的元器件。

他励直流电动机模型的仿真与设计

目录 摘要 (1) 1数学模型的建立 (2) 2仿真模型建立与设计 (2) 3电路仿真输出 (3) 4总结 (7) 参考文献 (8)

摘要 的特点，在造纸，印刷，纺织，冶金等多种领域被大量使用。 本次基础强化训练在初始条件给定的情况下，通过Matlab软件，运用Simulink画出该他励直流电动机运行的电路图，并进行仿真操作。 关键词：他励直流电动机，仿真设计，matlab

1数学模型的建立 （1）他励直流电动机动态过程中电枢电流i a 、励磁电流i f 、转速Ω可用下列方程描述： ⎪⎪⎪⎩ ⎪⎪⎪⎨⎧+Ω+Ω==+=Ω++=++=ΩL a f af e f f f f f f af a a a a a a a a a a T R dt d J i i G T dt di L R i u i G dt di L R i e dt di L R i u 相应的上述时域方程在零初始条件下，其拉式变换，即频域数学模型为： ⎪⎩ ⎪⎨⎧+Ω+Ω=+=Ω++=ΩL f af f f f f f f af a a a a a T s R s Js s Ia s I G s sI L R s I s U s s I G s sI L R s I s U )()()()()()()()()()()()( （2）此模型中励磁电流保持常值不变，即梳控。在此前提下相应的频域数学模型简化为： ⎩ ⎨⎧+Ω+=+Ω+Ω=Ω++=Ω++=ΩΩL L f af f af a a a f af a a a a a T s R Js T s R s Js s Ia I G s I G s I s L R s I G s sI L R s I s U )()()()()()()()()()()()(000 本模型中有：T L =2Ω+Ωdt d 变成频域方程即：)()12()(s S s T L Ω+= 2仿真模型建立与设计 本次基础强化训练的题目是他励直流电动机模型与仿真设计，其重点在于搭建模拟仿真电路。他励直流电动机正常运行需要稳定的电源与励磁电源以及反馈，而我们需要观测的数据可用电表或者示波器进行观测。综合以上信息，可以设计出电路图，如图1所示

他励直流电动机调速multisim仿真设计

任务名称：他励直流电动机调速multisim仿真设计 一、引言 在现代工业领域中，电动机作为一种重要的动力装置，广泛应用于各种机械设备中。而直流电动机由于具有调速范围广、响应快等优点，被广泛应用于需要精确控制转速的场合。为了实现直流电动机的调速控制，我们可以利用Multisim软件进行仿 真设计。本文将详细介绍他励直流电动机调速Multisim仿真设计的方法与步骤。 二、他励直流电动机调速原理 他励直流电动机调速是通过改变电动机的励磁电流来实现的。在他励直流电动机中，励磁电流的大小决定了磁场的强弱，进而影响电动机的转速。通过控制励磁电流的大小，我们可以实现对电动机转速的精确调节。 三、Multisim软件简介 Multisim是一种基于电路仿真的软件，可以模拟和分析各种电路的性能。它提供 了直观的界面和丰富的元件库，方便用户进行电路设计与仿真。在本次任务中，我们将利用Multisim软件进行他励直流电动机调速的仿真设计。 四、他励直流电动机调速Multisim仿真设计步骤 4.1 创建电路图 首先，我们需要在Multisim中创建一个新的电路图。在电路图中，我们需要添加 电动机、电源和控制电路等元件。 4.2 连接电路 在创建电路图后，我们需要根据他励直流电动机的调速原理，将电动机、电源和控制电路等元件进行连接。确保电路连接正确，以确保仿真结果的准确性。 4.3 设置电动机参数 在进行仿真之前，我们需要设置电动机的参数，包括电动机的额定电压、额定转速等参数。这些参数将影响电动机的仿真结果。 4.4 添加控制电路 为了实现对电动机的调速，我们需要添加一个控制电路。控制电路可以根据输入的控制信号，调节励磁电流的大小，从而实现对电动机转速的调节。在控制电路中，我们可以使用电阻、电容、晶体管等元件来实现。

毕业设计-基于MATLAB-SIMULINK的交流电动机调速系统仿真设计

1绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能；

从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述 在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度。电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。因此，调速技术一直是研究的热点[1][2]。而交流调速系统凭着其绝对的优势，最终必将取代直流调速系统[3]。近几年来，科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。交流电动机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样，而且成本和维护费用比直流电动机系统更低，可靠性更高[4]。目前，国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势，交流变频调速装置的生产大幅度上升。在日本，1975年在调速领域，直流占80%，交流占20%；1985年交流占80%,直流占20％[5]。到目前为止，日本除了个别的地方还继续采用直流电机外，几乎所有的调速系统都采用变频装置[6][7]。 计算机仿真技术在交流调速系统的应用，使得对交流调速的性能分析和研究变的更为方便。传统的计算机仿真软件包用微分方程和差分方程建模，其直观性、灵活性差，编程量大，操作不便。随着一些大型的高性能的计算机仿真软件的出现，实现交流调速系统的实时仿真可以较容易地实现[8]。如：matlab软件已经能够在计算机中全过程地仿

直流电动机仿真研究报告

一、绪论 1、本课题研究意义 直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在较大围平滑调速。长期以来，在电动机调速领域中，直流调速方法一直占主要地位。与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高;调速方法简便，工作可靠。 在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。 Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模和仿真。 目前，电机控制系统越来越复杂，不断有新的控制算法被采用。仿真是对其进行研究的一个重要的不可缺少的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地应用到各种科研过程中。 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，通过这次课程设计使我学会用MATLAB进行基本仿真，通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用MATLAB进行仿真，提高对直流电机知识的理解能力，解决实际问题的能力。学习使用MATLAB的一般方法、步骤，掌握Simulink的使用方法，以及其强大的仿真功能。学会用MATLAB仿真软件仿真直流电动机的机械特性，直流电动

机的起动和制动，直流电动机调速仿真，其中包括直流电动机的直接起动仿真，直流电动机电枢串联电阻起动仿真，直流电动机的能耗制动仿真，直流电动机反接制动仿真，直流电动机改变电枢电压调速仿真和直流电动机改变励磁电流调速仿真。 通过此次设计，增强了我的自我动手能力，了解直流电动机的各种人为改变参数的操作特性，理论联系实际，在实际的工作过程中积极地去发现问题、解决问题。 2、课题的主要容 了解直流电机工作原理、结构、基本电磁关系的基础上，对直流电动机的人为机械特性进行绘制，并且通过运用不同的起动和制动、调速方法对直流电动机的暂态过程进行仿真研究。而更好的理解直流电动机的的控制特性、控制规律、和工作特性。 1.学习并掌握直流电机的基本理论，理解直流电动机的基本工作原理与工作特性。 2.通过改变电枢电压、电枢电阻、改变磁通等方法获得各种人为机械特性，并 通过仿真得出结果。 3.直流电动机的起动运用直接起动或减压起动、电枢串电阻起动等方式，制动 运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对直流电动机的起动和制动进行仿 真分析，建立仿真模型同时给出仿真结果。 4.调速分析主要是通过串联电阻、改变电枢电压或改变励磁电流调速方式来实现。建立仿真模型。

直流电动机调速设计

直流电动机调速设计

直流电动机调速设计 一、要点： 加深对《电机与拖动》这门学科的理解，拓展知识面，并了解直流电动机调速在实际生产中的应用。 要在设计的过程中充分利用已经掌握的《电机与拖动》的知识来解决问题，要做到理论联系实践。 通过计算和绘图，学会运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术指标资料等，培养电机设计的基本技能。 掌握对直流电动机的三中调速方法； 掌握各种方法对直流电机调速的原理和步骤； 理解各种方法电机调速的优缺点； 培养独立思考问题和独立解决问题的能力。 二、原理： (一)、直流电动机的物理模型： 直流电动机的物理模型图 这是分析直流电机的物理模型图。 其中，固定部分有磁铁，这里称作主磁极；固定部分还有电刷。转动部分有环形铁心和绕在环形铁心上的绕组。(其中2个小圆圈是为了方便表示该位置上的导体电势或电流的方向而设置的) 上图表示一台最简单的两极直流电机模型，它的固定部分（定子）上，装设了一对直流励磁的静止的主磁极N和S，在旋转部分（转子）上装设电枢铁心。定子与转子之间有一气隙。在电枢铁心上放置了由A和X两根导体连成的电枢线圈，线圈的首端和末端分别连到两个圆弧形的铜片上，此铜片称为换向片。换向片之间互相绝缘，由换向片构成的整体称为换向器。换向器固定在转轴上，换向片与转轴之间亦互相绝缘。在换向片上放置着一对固定不动的电刷B1和B2，当电枢旋转时，电枢线圈通过换向片和电刷与外电路接通。 （二）、直流电动机的工作原理

改变电枢电阻调速时缺点甚多，所以只适用于调速范围不大，调速时间不长的小容量电动机中。改变电枢电阻调速 B、改变电枢电压调速： 以直流电动机拖动通风负载为例，其特性如图5-3： 这种调速方法的调速性能如下： ⑴、调速方向是往下调。 ⑵、调速的平滑性好，只要均匀的调节电枢电压就可以实现平滑的无级调速。 ⑶、调速的稳定性比改变电枢电阻调速要好的多，但是随着电压的减小，转速的降低，稳定性会逐渐的变差。这是因为电枢电压减小时，机械特性的硬度虽然不变，但是理想空载转速降低，静差率逐渐增大。 ⑷、调速的经济性方面初期投资较大，需要专用的可调压直流电源。 ⑸、调速范围大，比改变电枢电阻调速的范围大的多。 改变电枢电压调速时这是一种性能优越的调速方法，广泛应用于对调速性能要求较高的电力拖动系统中调速时的允许负载为恒转矩负载。

单闭环直流电机调速Simulink仿真

直流调速系统及其仿真 首先，我先大致讲一下电机调速的基本原理： 01()d d n a U E I R R R =+++（1） e e E C n K n ==Φ（2） 3） 直流他励电动机供电原理图 （1） （2） （3） V-M n U n n U U =放大器p n U K U 晶闸管整流器及触发装置U V-M 式中，p K 为放大器的电压放大系数；s K 为晶闸管整流器及触发装置的电压放大系数； 2α为反馈电位器分压比；etg C 为测速发电机额定磁通下的电动势转速比；2etg C αα=为转速反馈系数。 以上就是单电机比较简单的理论，下面我要向大家介绍一下无静差转速负反馈调速系统的构成、建模及仿真。单闭环无静差转速负反馈调速系统的电气原理图如图所示： 系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模两部分。 该系统由给定、速度调节器、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机、速度给定环节、限流环节等部分组成。 （一） 三相交流电源

A 超前C120度，C 超前B120度。 同步脉冲触发器和封装之后的子系统符号 六脉冲触发器需要用三相线电压同步，所以同步电源的任务是将三相交流电源的相电压转换成线电压。图中 触发器开关信号block 为0时，开放触发器；为1时，封锁触发器。 晶闸管整流桥及其参数设置 直流电机模块 PID 模块及其参数设置 PI 的控制器可以通过现有的PID 模块进行设置。 限幅器模块及其参数设置 通过对ct U 参数变化范围的探索而知：在单闭环无静差系统中，当ct U 在110~207范围内变化时，同步脉冲 为样。 （二） （三）

实验一 直流他励电动机调压调速和调磁调速实验

实验一 直流他励电动机调压调速和调磁调速实验 一、实验目的 1.深入了解直流他励电动机的调速性能； 2.进一步学习PLC 控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。 二、实验原理 2.1.直流他励电动机的调速原理、调速方法 电动机的调速就是在一定的负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。 从直流他励电动机机械特性方程式 T K K R R K U n t e ad a e 2 φφ+-= 式（1.1） 可知，改变串入电枢回路的电阻Rad ，电枢供电电压U 或主磁通Φ，都可以得到不同的人为机械特性，从而在负载不变时可以改变电动机的转速，以达到速度调节的要求，故直流电动机调速的方法有以下三种。 （1）改变电枢回路外串电阻Rad 如图1.1所示为串电阻调速的特性曲线，从图中可看出，在一定的负载转矩T L 下，串入不同的电阻可以得到不同的转速，如在电阻分别为R a 、R 3、R 2、R 1的情况下，可以得到对应于A 、C 、D 和E 点的转速n A 、n C 、n D 和n E 。在不考虑电枢回路的电感时，电动机调速时的机电过程（如降低转速）见图中沿A →B →C 的箭头方向所示，即从稳定转速n A 调至新的稳定转速n C 。这种调速方法存在不少缺点，如机械特性较软，电阻愈大则特性愈软，稳定度愈低；在空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；在调速电阻上消耗大量电能等。

图1.1 电枢回路串电阻调速的特性曲线 （2）改变电动机电枢供电电压U 改变电枢供电电压U可得到人为机械特性，如图1.2所示，从图中可看出，在一定负载转矩T L下，加上不同的电压U N、U1、U2、U3、…，可以得到不同的转速n a、n b、n c、n d、…，即改变电枢电压可以达到调速的目的。 这种调速方法的特点是： ①当电源电压连续变化时，转速可平滑无级调节，一般只能在额定转速以下调节； ②调速特性与固有特性互相平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大； ③当T L=常数时，稳定运行状态下的电枢电流Ia与电压U无关，且Φ=ΦN，故电动机转矩T=KtΦN Ia不变，属于恒转矩调速，适合于对恒转矩型负载进行调速； ④可以靠调节电枢电压来启动电动机，而不用其他启动设备。 图1.2 改变电枢供电电压调速的特性

基于Multisim的PWM直流电机调速控制电路设计与仿真 精品

基于Multisim 的PWM 直流电机调速控制电路设计与仿真 李容，谢东，李俊凡，唐俊斌，何佳盈 重庆科技学院，电气与信息工程学院，重庆，400050 摘要：以Multisim 仿真软件为平台设计PWM 直流电机调速控制电路，对电机驱动电路和脉宽控制电路的设计原理及构成方法作了详细的介绍。使用Multisim 仿真软件的虚拟示波器、逻辑分析仪等虚拟元件，完成电路的设计与仿真。 关键词：Multisim PWM 直流电动机 电机驱动 脉宽控制 Design and Simulation of PWM DC Motor Speed Based on Multisim Abstract: The paper presents a PWM DC motor speed control circuit based on Multisim simulation software. The circuit principle and its composition for the motor drive and the pulse width control are introduced detailedly. Using Multisim simulation software of virtual oscilloscope, logic analyzer and some virtual element, the circuit design and simulation has been completed. Keywords: Multisim PWM dc motor driving pulse width control 1 引言 电子设计自动化(EDA)技术是电子设计领域的一场革命,它改变了以变量估算和电路实验为基础的电路设计方法。Multisim 是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA 工具软件, 内台有数万种元器件和l3种常用的虚拟仪嚣仪表，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。并且它不需要真实电路环境的介入，通过对电路的各种参数的调整，将整个实验过程在虚拟实验室进行，具有仿真速度快、精度高、准确及形象等优点。从而为电子系统的设计、电子产品的开发和电子系统工程提供了一种全新的手段和便捷途径。下面以PWM 直流电机调速控制电路的设计为例，介绍基于Multisim 的PWM 直流电机调速控制电路设计与仿真[1]。 2基于PWM 直流电动机调速控制系统的设计 2.1设计要求 （1）使用Multisim 仿真软件的虚拟示波器、逻辑分析仪等虚拟元件，完成电路的设计与仿真。 （2）通过调整PWM 的占空比和频率，控制电机的电枢电压，进而控制转速。 （3）逻辑门电路设计，实现电机的正反转控制。 2.2结构框图 图（1）PWM 直流电动机调速控制系统总框图 PWM 波形 产生电 路 H 桥 驱 动 电 路 直 流电 动机

运动控制-直流电动机开环调速系统仿真

天津城建大学 课程设计任务书 控制与机械工程 学院 电气工程及其自动化 课程设计名称： 运动控制系统课程设计 设计题目： 直流电动机开环调速系统仿真 完成期限 设计依据、要求及主要内容： 一、已知条件及控制对象的基本参数： 已知直流电动机额定参数为nom =220V U ，nom I =136A ，nom n =1460r/min ，4极，a R =0.21 Ω，22=GD 22.5m N 。励磁电压f =220V U ，励磁电流f =1.5I A 。采用三相桥式整流电路，整流器内阻 rec =1.3R Ω。平波电抗器p =200L mH 。n =5V U 二、 设计要求 （1）分析系统结构、原理 （2）利用matlab/simulink 绘制系统的仿真模型并对模块参数进行设置。 （3）对该晶闸管-整流电动机开环调速系统进行仿真，并观察电动机在全压启动和启动后加额定负载时电动机的转速、转矩和电流的变化情况。 三、 参考文献 1.王兆安，等.电.力电子技术[M 〕.北京:机械工业出版社，2000. 2.张广溢，等.电机学[M]。重庆:重庆大学出版社，2002. 3.王军.自动控制原理[M]。重庆:重庆大学出版社，2008. 4.周渊深.交直流调速系统与Flat 1 ab 仿真[M].俨比京:中国电力出版社，2004. 5.陈伯时，电力拖动自动控制系统(第2版)[M].北京:机械工业出版社.2005 6.陈伯时.电力拖动自动控制系统一一运动控制系统(第3版)机械工业出版社 指导教师（签字）： 系（教研室）主任（签字）： 批准日期： 2015年 1 月19 日

目录 一、绪论 0 二、直流电动机开环调速系统仿真的原理 (1) 2.1晶闸管整流器-电动机系统组成及原理 (1) 2.2直流电动机开环调速系统仿真的原理 (1) 三、数学模型建立与动态结构图 (3) 3.1晶闸管传递函数 (4) 3.2 直流电动机数学模型 (4) 3.3直流开环调速系统稳态结构图 (5) 3.4 直流开环调速系统的开环传函 (5) 3.5参数的选择 (5) 四、系统仿真 (6) 4.1仿真原理图 (6) 4.2 仿真结果 (6) 4.3 仿真结果分析 (8) 五、总结 (8) 参考文献： (9)

他励直流电动机课程设计

指导教师评定成绩： 审定成绩： 课程设计报告 设计题目：他励直流电动机 学校：重庆邮电大学移通学院 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师：

一、设计题目 一台4级直流电动机，已知数据为：额定功率P N = 10kW，I N =53.8A,U n = 220 V，n N= 1500r/min，R a =0.29Ω，L a=0.012H，a=2,匝数为398，励磁电压：U f =220 L a=120H，最大电流为启动电流的2倍。忽略铁耗。试求： 1.若维持转轴上的负载为额定转矩，使电机串电阻启动，计算电阻和其它参数，做出机械特性图， 2.分析能量的传递。用Matlab中的SIMULINK设计调速仿真模型(其余仿真参数可自行设定)，并仿真串励、并励的不同区别。 3.对比直接启动和串电阻启动的区别 （psi=0.0103;Cpsi=0.0013;）

目录 一、设计题目 (2) 一、课程设计任务 (5) 二、设备的介绍 (6) 1.设备的名称 (6) 2.设备的基本结构 (6) 3.交流电机定子结构 (7) 4.转子结构 (8) 5．设备的工作原理 (9) 6.电路原理图 (10) 图6电路原理图 (10) 三、设备的工作特性 (10) 1、转动率特性 (10) 2、转矩特性 (11) 3、电流特性 (11) 4、效率特性 (11) 5、功率因数特性 (11) 四、课程设计所用的基本知识 (12) 1、串电阻启动 (12) 2、直接启动 (14) 3、铭牌 (17) 五、参数计算、电路设计 (17) 1.他励直流电动机空载测试 (17) 2.负载特性及能量传递分析 (19) 3、调速前后对比 (20) 六、心得体会 (24) 七、参考文献 (25)

他励直流电动机调速系统设计与仿真-电气工程及其自动化毕业论文.docx

昆明学院 2016 届毕业论文（设计）论文（设计）题目他励直流电动机调速系统设计与仿真子课题题目 姓名浦同云 学号 201204170221 所属院系自动控制与机械工程学院 专业年级电气工程及其自动化12级 指导教师杨祖元 2016 年 5 月

摘要 在本文中，我们首先介绍了直流电动机的工作特性的原理和他励直流电动机的工作特性，进行他励直流电动机特性的MATLAB仿真。两者对比实验和仿真结果相匹配。利用Matlab/Simulink仿真过程包括：他励直流电动机电枢串电阻启动过程的仿真，直流电动机的转矩特性的仿真和直流电动机机械特性的仿真。 论文分为六个部分，第一部分是关于电机应用与发展的描述。其次，详细介绍了直流电机的结构和工作原理，基于他励直流电机的结构，对直流电机进行了仿真。第三、在MATLAB仿真软件的发展历史、基本知识的介绍，尤其对SimPower Systems做详细阐述，在Simulink的仿真中，主要是运用到SimPowerSystems 里的相关模块。第四，他励直流电动机特性实验。第五、利用MATLAB编程及MATLAB 中的SIMULINK模块对他励直流电动机特性进行仿真并调试得出最佳仿真结果。 关键词：直流电动机；启动；机械特性； MATLAB

Abstract This paper introduces in the principle of DC generator and excitation DC generator operating characteristics, in Shunt DC generator characteristic test after using MATLAB to analyze the characteristic of Shunt DC generator. The contrast between the two that the experiment and simulation results. The use of MATLAB/SIMULINK simulation, excitation DC generator external characteristic simulation and DC generator regulation characteristic simulation. Thesis is divided into four parts, the fist of the motor application development has made the related description. Second on the structure and the principle of the DC generator is introduced in detail, through to the excitation DC generator structure of understanding, for excitation DC generator simulation done foundation. In third, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. On the MATLAB simulation software development beginning, basic knowledge such as related to introduce, especially on the Sim Power Systems done in detail, in the Simulink simulation, is mainly applied to Sim Power Systems in the relevant module. In fourth, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. Fifth, the use of MATLAB programming and MATLAB SIMULINK module of DC generator characteristic simulation and debugging simulation results. Key Words: DC motor ；Boot ；Mechanical characteristics ；MATLAB