直流电动机起动仿真试验

直流电动机起动仿真试验

研究不同励磁方式直流电动机的直接起动过程,观察其中转速、电磁扭矩及电枢电流的变化规律。

1. 问题分析

直接启动是指额定工作电压直接加到电动机电枢绕组两端后电动机的起动方式。根据电机学的知识可知，这种起动方式起动设备简单，起动转矩大、速度快，但起动电流较大，因此适应于小负债起动。另外，起动过程属于电机的动态过程之一，相比M文件函数编程，使用Matlab/Simulink进行可视化仿真更具有优势。

在Matlab/Simulink中选择新建仿真文件，从Simulink/PowerSystem中依次选择直流电源、开关、直流电动机、示波器等模块并按照电路要求进行连接，即可建立仿真模型。

基本模块搭建完毕，同样需要对各模块进行参数设置，重点是其中的直流电机模块。其中参数主要涉及电枢电阻、电抗、励磁电阻、电抗、电枢与励磁之间的互感、初始转动惯量、摩擦系数、空载阻转矩、初始速度等。

2. 演示-他励直流电动机的直接起动模型。

3．实践-降压起动、串电阻起动方式下模型建立，起动特性分析。（提交模型文件、数据分析报告）

Matlab 建模分析

一、直接启动模型

1、直接启动基本电路分析

直接启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式，如图1所示。启动时，先合Q1建立磁场，然后合Q2全压启动。

图1 他励直流电动机的全压启动

启动开始瞬间，由于机械惯性，电动机转速0n = ，电枢绕组感应电动势

a a a U E I R =+，由电动势平衡方程式e C 0a E n Φ==

可知 启动电流N

st

a

U I

R =

， 启动转矩T C st st T I Φ=

2、他励直流电动机的直接启动模型如图1所示：

图2 直接启动模型

3、仿真结果如下图所示

图3 电机电压变化图

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时间（s ）

电机电压(V )

图4 电枢电流变化图

图5 电机转矩变化图

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电枢电流（A ）

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时间（s ）

电机转矩（N m ）

图6 电机转速变化图

4、实验结果分析：

显然直接启动时启动电流将达到很大的数值，将出现强烈的换向火花，造成换向困难，还可能引起过流保护装置的误动作或引起电网电压的下降，影响其他用户的正常用电；启动转矩也很大，造成机械冲击，易使设备受损。因此，除个别容量很小的电动机外，一般直流电动机是不容许直接启动的。

5、解决方案：

对于一般的他励直流电动机，为了限制启动电流，可以采用电枢回路串联电阻或降低电枢电压启动的启动方法。

20406080100

120140时间（s ）

电机转速(r a d /s )

二、电枢回路串电阻启动

1、电枢回路串电阻启动基本电路分析

电枢回路串电阻启动即启动时在电枢回路串入电阻，以减小启动电流 ,电动机启动后，再逐渐切除电阻，以保证足够的启动转矩。图7为三级电阻启动控制接线和启动工作特性示意图。电动机启动前，应使励磁回路附加电阻为零，以使磁通达到最大值，能产生较大的启动转矩。

图7 他励直流电动机串电阻启动的机械特性

启动开始瞬间，电枢电路中接入全部启动电阻，启动电流

123

N

st a U I R R R R =

+++ 达到最大值，随着电动机转速的不断增加，电枢电流和电磁转矩将逐渐减小，电动机沿着曲线1的箭头所指的方向变化。当转速升高至1n ，电流降至2st I （图中b 点）时，接触器1KM 触头闭合，将电阻1R 短接，由于机械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到特性曲线2上的c 点（c 点的位置可由所串电阻的大小控制），电动机又沿曲线2的箭头继续加速。当转速升高至2n

电流又降至2st I （图中d 点）时，接触器2KM 触头闭合，将电阻2R 短接，由于机械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到特性曲线3上的e 点，电动机又沿曲线3的箭头继续加速。当转速升高至3n

电流又降至2st I （图中f 点）时，接触器3KM 触头闭合，将电阻3R 短接，由于机械惯性转速不能突变，电动机将瞬间过渡到固有特性曲线

4

上的g点，电动机又沿曲线4的箭头继续加速，最后稳定运行在固有特性曲线上的h点，启动过程结束。

2、他励直流电动机的串电阻启动模型

图8串电阻启动

其中的分解如下：

图9串联电阻的详解图

3、仿真结果如下图所示

图10 电机电压变化图

图11 电枢电流变化图

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时间（s ）

电机电压（V ）

电机电压变化图

0510152025303540时间（s ）

电机电流（A ）

电机电流变化图

图12 电机转矩变化图

图13 电机转矩变化图

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时间（s ）

电机转矩（N m ）

电机转矩变化图

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时间（s ）

电机转速（r a d /s ）

电机转速变化图

4、实验结果分析

与直接启动相比，电枢串电阻很好的将启动电流过大和转矩过大的问题都解决了，由于采用串电阻启动，每切除一电阻，就会导致这一时刻的电压会突然升高，导致冲击电流很大，这样对设备是不利的，为避免这种情况，通常采用逐级切除启动电阻的方法来启动。电枢串电阻启动设备简单，操作方便，但能耗较大，它不宜用于频繁启动的大、中型电动机，可用于小型电动机的启动。

三、降低电枢电压启动模型

1、降低电枢电压启动模型基本电路分析

降低电枢电压启动，即启动前将施加在电动机电枢两端的电源电压降低，以I，电动机启动后，再逐渐提高电源电压，使启动电磁转矩维持减小启动电流

st

在一定数值，保证电动机按需要的加速度升速，其接线原理和启动工作特性如图14所示。较早采用发电机-电动机组实现电压调节，现已逐步被晶闸管可控整流电源所取代。这种启动方法需要专用电源，投资较大，但启动电流小，启动转矩容易控制，启动平稳，启动能耗小，是一种较好的启动方法。

图14 他励直流电动机降压时的机械特性

2、他励直流电动机降低电枢电压启动模型

图15 降低电枢电压启动模型

3、仿真结果如下图所示：

图16 电机电压变化图

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时间（s ）

电机电压（V ）电机电压变化图

图17 电枢电流变化图

图18 电机转矩变化图

时间（s ）

电枢电流（A ）

电机转矩（N m ）时间（s ）

图19 电机转速变化图

4、实验结果分析

同电枢串电阻一样，降低电枢电压也较好的将启动电流过大和转矩过大的问题都解决了，由于电压是随着时间突变的，导致电流也会在同一时刻产生一过大的冲击电流，转矩随着电流的变化而变化。但是如果电压与时间呈线性关系，则前面的这些问题都不复存在。因此，降压启动虽然需要专用电源，设备投资大，但它启动电流小，升速平滑，并且启动过程中能量消耗也较少，因而得到广泛应用。

四、实验心得及体会

本次实验对他励直流电动机的降压启动进行了分析和仿真，通过分析可知：他励直流电动机直接启动时存在启动电流大、启动转矩大的缺点，通过降低电枢回路电压，可有效减小启动电流和启动转矩。如果启动级数、启动电阻大小、切换时刻设计合适，可把直流电动机启动电流限制在一定范围内，使电动机既能快速启动，又能限制启动电流和启动转矩。同时学会了用Matlab/Simulink 对电机不同启动方法模型进行仿真；也加深了我对直流电机的固有机械特性，人为机械特性，以及启动特性的进一步了解。

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电机转速变化图

电机转速（r a d /s ）

直流电动机实验报告

直流电动机实验报告 直流电动机实验报告 引言 直流电动机是一种常见的电动机类型，广泛应用于工业生产和日常生活中。本实验旨在通过实际操作和数据记录，探究直流电动机的工作原理和性能特点。实验目的 1. 了解直流电动机的基本结构和工作原理； 2. 掌握直流电动机的调速方法； 3. 研究直流电动机的性能特点，如转速、转矩和效率等。 实验器材 1. 直流电动机； 2. 直流电源； 3. 电流表和电压表； 4. 转速测量仪。 实验步骤 1. 将直流电动机与电源连接，确保电源开关处于关闭状态； 2. 通过电流表和电压表测量直流电动机的额定电流和额定电压； 3. 打开电源开关，观察直流电动机的运转情况； 4. 使用转速测量仪测量直流电动机的转速； 5. 调节电源电压，记录不同电压下的转速和电流数据。 实验结果与分析 通过实验记录的数据，我们可以得到直流电动机的转速和电流随电压变化的关

系。在低电压下，电动机的转速较低，电流较小；而在高电压下，电动机的转速较高，电流较大。这是因为直流电动机的转速与电压成正比，电流与负载有关。 此外，我们还可以计算直流电动机的效率。效率是指电动机输出的功率与输入的功率之比。通过测量电动机的输入电流和电压，以及输出的机械功率，我们可以计算出直流电动机的效率。实验结果显示，直流电动机的效率随着负载的增加而下降，这是因为在负载增加的情况下，电动机需要消耗更多的能量来克服摩擦力和阻力。 讨论与结论 本实验通过实际操作和数据记录，深入探究了直流电动机的工作原理和性能特点。通过分析实验结果，我们可以得出以下结论： 1. 直流电动机的转速与电压成正比，电流与负载有关； 2. 直流电动机的效率随着负载的增加而下降； 3. 直流电动机在不同电压下的运转情况各异，可以根据实际需求进行调速。在实际应用中，直流电动机具有广泛的用途，如工业生产中的机械传动、交通工具中的驱动系统以及家用电器中的电机等。了解直流电动机的性能特点对于正确选择和使用电动机至关重要。 结语 通过本次实验，我们对直流电动机的工作原理和性能特点有了更深入的了解。通过实际操作和数据记录，我们掌握了直流电动机的调速方法，并研究了其转速、转矩和效率等性能指标。这对于我们在工程实践中正确选择和使用直流电动机具有重要意义。

实验四、直流电机实验

实验报告 系院电气与电子工程学院专业电气工程及其自动化班级 学生姓名 学号 指导教师 成绩 2020年06月10日 教务处印制

广东···实验报告 系：电气与电子工程学院专业：电气工程及其自动化年级： 姓名：学号：实验时间： 2020.06.10 指导教师签字：成绩：

（2）电流量程的选择 因为直流并励电动机的额定电流为1.2A，测量电枢电流的电表A3可选用直流安培表的5A量程档；额定励磁电流小于0.16A，选用直流毫安表的200mA量程档。 （3）电机额定转速为1600r/min，转速表选用1800r/min量程档。 （4）变阻器的选择 变阻器选用的原则是根据实验中所需的阻值和流过变阻器最大的电流来确定，电枢回路R1可选用D44挂件的1.3A的90Ω与90Ω串联电阻,磁场回路R f1可选用D44挂件的0.41A的900Ω与900Ω串联电阻。 4、直流他励电动机的起动准备 按图4-2接线。图中直流他励电动机M用DJ15，其额定功率P N=185W，额定电压U N=220V，额定电流I N=1.2A,额定转速n N=1600r/min,额定励磁电流I fN＜0.16A。校正直流测功机MG作为测功机使用，TG为测速发电机。直流电流表选用D31。R f1用D44的1800Ω阻值作为直流他励电动机励磁回路串接的电阻。R f2选用D42的1800Ω阻值的变阻器作为MG励磁回路串接的电阻。R1选用D44的180Ω阻值作为直流他励电动机的起动电阻，R2选用D42上的900Ω串900Ω加上900Ω并900Ω共2250Ω阻值作为MG的负载电阻。接好线后，检查M、MG及TG之间是否用联轴器直接联接好。 （1）检查按图2-2的接线是否正确，电表的极性、量程选择是否正确，电动机励磁回路接线是否牢固。然后，将电动机电枢串联起动电阻R1、测功机MG的负载电阻R2、及MG的磁场回路电阻R f2调到阻值最大位置，M的磁场调节电阻R f1调到最小位置，断开开关S，并确认断开控制屏下方右边的电枢电源开关，作好起动准备。 （2）开启控制屏上的钥匙开关，按下其上方的“启动”按钮，接通其下方左边的励磁电源开关，观察M及MG的励磁电流值，调节R f2使I f2等于校正值（100mA）并保持不变，再接通控制屏右下方的电枢电源开关，使M起动。 （3）M起动后观察转速表指针偏转方向，应为正向偏转，若不正确，可拨动转速表上正、反向开关来纠正。调节控制屏上电枢电源“电压调节”旋钮，使电动机电枢端电压为220伏。减小起动电阻R1阻值，直至短接。 （4）合上校正直流测功机MG的负载开关S，调节R2阻值，使MG的负载电流I F改变，即直流电动机M的输出转矩T2改变（调不同的I F值，查对应于I f2=100mA时的校正曲线T2=f(I F)，可得

(完整word版)直流无刷电机实验

电气工程及其自动化专业实验实验名称：直流无刷电机实验 实验报告书 科目：特种电机及其控制 专业：电气工程及其自动化 班级：05111001 学号：0511100110 姓名：陈祥杰 重庆邮电大学移通学院 2013年6月

直流无刷电机实验 一．实验目的 1.了解直流无刷电机的运行原理 2.掌握直流无刷电机的DSP控制。 二．实验内容 1.实现无刷直流电机的正反转控制 2.实现无刷的速度调节 3.实现无刷直流电机电流环和速度环双环闭环控制 三．原理简介 1.直流无刷电机的原理 无刷直流电动机的结构原理图如图2－1所示： 图1 直流无刷电动机的结构原理图 无刷直流电动机主要由电动机本体、位置传感器和电子开关电路三部分组成。电动机本体在结构上与永磁同步电动机相似，但没有笼型绕组和其他起动装置。其定子绕组一般制成多相(三相、四相、五相不等)，转子由永久磁钢按一定极对数(2p＝2，4，…)组成。图1中的电动机本体为三相两极，三相定子绕组分别与电子开关线路中相应的功率开关器件联接，在图1中A相、B相、C 相绕组分别与功率开关管V1、V2、V3相接。位置传感器的跟踪转子与电动机转轴相联接[2]。

定子绕组的某一相通电时，该电流与转子永久磁钢的磁极所产生的磁场相互作用而产生转矩，驱动转子旋转，再由位置传感器将转子磁钢位置变换成电信号，去控制电子开关线路，从而使定子各相绕组按一定次序导通，定子相电流随转子位置的变化而按一定的次序换相。由于电子开关线路的导通次序是与转子转角同步的，因而起到了机械换向器的换向作用。 所以，所谓直流无刷电动机，就其基本结构而言，可以认为是一台由电子开关线路、永磁式同步电动机以及位量传感器三者组成的“电动机系统”。其原理框图如图2所示。 图2 直流无刷电动机的原理框图 2. 直流无刷电机的控制 直流无刷电机的控制基本上类似于直流有刷电机的控制（PWM 调制），但由于无刷直流电机用电子换向器取代了机械电刷，所以无刷直流电机除了在控制各相电枢电流的同时还用对电子换向器进行控制。在无刷直流电机的运行过程中，霍尔位置传感器不断检测电机当前位置，控制器根据当前位置信息来判断下一个电子换向器的导通时序。如图3所示 H1 H3 ANC BNC BNA CNA H2 CNB ANB A Z X C y W B u V 旋转方向 反向 图1 电子换向器的工作原理

(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)

实验一 他励直流电动机的起动与调速

上海开放大学 电气传动技术及应用 实验一他励直流电动机的起动与调速 实验报告 分校：_____ _____ 班级：__________________ 学生姓名：__________________ 学号：__________________ 实验成绩：__________________ 批阅教师：__________________ 实验日期年月日

实验一他励直流电动机的起动与调速 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、起动、改变电机转向与调速的方法。 二、实验项目 1、了解DD01电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机的电枢绕组的冷态电阻。 3、直流他励电动机的起动、调速及改变转向。 三、实验设备及控制屏上挂件排列顺序 1 2、控制屏上挂件排列顺序 D31、D42、D41、D51、D31、D44 四、实验说明及操作步骤 1、由实验指导人员介绍DDSZ-1型电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、用伏安法测电枢的直流电阻

图1-1 测电枢绕组直流电阻接线图 （1）按图1-1接线，电阻R 用D44上1800Ω和180Ω串联共1980Ω阻值并调至最大。A 表选用D31直流、毫安、安培表，量程选用5A 档。开关S 选用D51挂箱。 （2）经检查无误后接通电枢电源，并调至220V 。调节R 使电枢电流达到0.2A （如果电流太大，可能由于剩磁的作用使电机旋转，测量无法进行；如果此时电流太小，可能由于接触电阻产生较大的误差），迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I 。将电机分别旋转三分之一和三分之二周，同样测取U 、I 三组数据列于表1-1中。 （3）增大R 使电流分别达到0.15A 和0.1A ，用同样方法测取六组数据列于表1-1中。 取三次测量的平均值作为实际冷态电阻值 ) (3 1 321a a a a R R R R ++=

直流电动机的起动仿真

实验五直流电动机的起动仿真 实验目的： 直流电机直接起动时，起动电流很大，可达到额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩，实际运行时不允许直流电机直接起动。通过直接起动和串电阻起动比较它们的区别，起动电流和起动转矩的变化。 实验设备及器件： 计算机，一台（MATLAB）。 实验内容： 建立仿真模型；通过图形验证。 实验要求： 能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。 1.直流电动机直接起动仿真模型图 图中的模块有直流电源（DC Voltage Source）、理想开关、直流电动机、开关、增益、电阻（RLC branch）、示波器（scope）、信号分离模块（Demux）。仿真模型中通过理想开关模块控制直流电源的接通和断开，使用开关模块控制电机的转矩，使电机在起动过程中的转矩为空载起动，当转速达到设定值后，使电机工作再给定的负载转矩。

直流电机模块参数： 直流电源模块参数： 定时模块：0s时输出为0， 0.5s时输出为1

理想开关： 开关模块：增益模块

常量模块： 电阻设置： 仿真时间为5s 2.直流电动机电枢串电阻起动仿真与图1仿真模型相比较图中增加了电阻控制模块

子模块的建立采用从Simulink中拖入子系统模块（Subsystem）的方法。双击子模块打开在内部按下图增加所需要的模块，如增加输入、输出端口（connection port），子模块的原理图如下图所示。子模块中有阶跃模块（Step）、断路器（Breaker）、阻抗分支（RLC branch）组成。 开关门限的设置：即转速到1400r/min时再投入负载转矩。

无刷直流电机仿真教程

基于MATLAB／SIMULINK的无刷直流电动机系统仿真 0引言 无刷直流电机（Brushless DC Motor，以下简称BLDCM），是随着电力电子技术和永磁材料的发展而逐渐成熟起来的一种新型电机。为了有效的减少控制系统的设计时间，验算各种控制算法，优化整个控制系统，有必要建立BLDCM 控制系统仿真模型。本文在BLDCM数学模型的基础上，利用MATLAB的SIMULINK和S-FUNCTION建立BLDCM的仿真模型，并通过仿真结果验证其有效性。 1无刷直流电机仿真模型 本文在MATLAB的SIMULINK的环境下，利用其丰富的模块库，在分析BLDCM数学模型的基础上，建立BLDCM控制系统仿真模型，系统结构框图如图1所示。

图1 无刷直流电机控制原理框图 以图1为基础，按照模块化建模的思想搭建的系统的仿真模型如图2所示。整个控制系统主要包括电动机本体模块、逆变器模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等。 图2 无刷直流电机控制系统仿真模型框图 1.1电动机本体模块 在整个控制系统的仿真模型中，BLDCM本体模块是最重要的部分，该模块根据BLDCM电压方程求取BLDCM三相相电流，而要获得三相相电流信号i a，i b，

i c必须首先求得三相反电动势信号e a，e b，e c，整个电动机本体模块的结果如下图3所示。电机本体模块包括反动电势求取模块，中性点求取模块，转矩计算模块和位置检测模块。 图3 电机本体模块 1.反电势求取模块 本文直接采用了SIMULINK中的Lookup Table模块，运用分段线性化的思想，直观的实现了梯形波反电动势的模拟，具体实现如图4所示。

四相绕组全桥式90°导通方式无刷直流电动机启动过程的仿真分析剖析

四相绕组全桥式90°导通方式 无刷直流电动机起动过程的仿真分析 摘要：本文主要研究了四相绕组无刷直流电机在全桥90°导通方式下的仿真过程，主要内容包括四相无刷直流电机结构和工作原理，以及由此推导出的四相无刷直流电机的数学模型，机用此数学模型并借助Matlab仿真软件，建立了四相无刷直流电机的仿真模型，根据Matlab仿真结果验证了建模方法的有效性和该模型的准确性、并分析了参数变化对起动过程的影响。 关键词：无刷直流电动机；数学模型；Matlab Abstract：This paper mainly studies the simulation process of four-phase permanent magnetism brushless DC motor (BLDCM) under the 90 degree conduction mode of the full bridge. Main contents include the structure and the working principle of the BLDCM, and deduced the mathematical model of the BLDCM. By using the mathematical model based on the MATLAB simulation software, established the simulation model of the BLDCM. According to MATLAB simulation results verify the effectiveness of the modeling methods and the accuracy of this model And analyzes the influence of parameter variation on the starting process. Key words: BLDC motor；mathematical model；MATLAB

他励直流电动机的启动

实验报告 实验名称他励直流电动机的启动指导教师 实验类型验证实验学时 2 实验时间2015年10月29 日 一、实验目的 1、学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项。 2、认识在直流电机实验中所用的电机、仪表、变阻器等组件及使用方法。 3、熟悉他励电动机(即并励电动机按他励方式)的接线、启动、改变电机转向的方法。 二、预习要点 1、如何正确选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表的量程。 2、直流电动机启动时，为什么在电枢回路中需要串接启动变阻器? 不串接会产生什么严重后果? 3、直流电动机启动时，励磁回路串接的磁场变阻器应调至什么位置? 为什么? 若励磁回路断开造成失磁时,会产生什么严重后果?

三、实验项目 1、了解电源控制屏中的电枢电源、励磁电源、校正过的直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机的使用方法。 2、直流他励电动机的启动、调速及改变转向的方法。 四、实验步骤 1、由实验指导老师介绍电机及电气技术实验装置各面板布置及使用方法，讲解电机实验的基本要求，安全操作和注意事项。 2、直流仪表、转速表和变阻器的选择 直流仪表、转速表量程是根据电机的额定值和实验中可能达到的最大值来选择，变阻器根据实验要求来选用，并按电流的大小选择串联、并联或串并联的接法。 （1）电压量程的选择 如测量电动机两端为220V的直流电压，选用直流电压表为500V或1000V 量程档。 （2）电流量程的选择 选用安培表测量电枢电流，选用毫安表测量励磁电流。 （3）电机额定转速为1500r/min，转速表选用激光转速测量表。 （4）变阻器的选择 测量各个变阻器的最大值，选择合适的变阻器作为发电机负载电阻与励磁电阻、电动机启动电阻与励磁电阻。 3、他励直流电动机启动步骤 （1）按图1.1接线，检查电表的极性（+，-）是否正确，量程是否正

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。

实验一 直流电动机

实验一 直流电动机 一、实验目的 1．熟悉他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．用实验方法测取他励直流电动机的工作特性和机械特性。 3．学习测取他励直流电动机调速特性的方法。 二、实验内容 1．他励直流电动机的启动、调速和改变转向的方法。 2．他励直流电动机额定工作点的求取和测取他励直流电动机的工作特性n =f (P 2)、T =f (P 2)、 =f (P 2)，机械特性n =f (T )。 3．测取他励直流电动机调速特性。 4．他励直流电动机的能耗制动实验。 三、实验线路 说明： 1．为了测量直流电机的转矩和转速大小，转矩/转速测量仪表LDSP 的I a +、I a -必须串接到直流电机的电枢回路，U a +、U a -要并接到直流电机的电枢绕组两端，并且测量仪表的接线正负极性要与使用说明书中的规定一致。 2．接线时注意选择合适量程的仪表。 合 分 + - 直流机电枢电源 220V/20A 合 分 + - 同步机励磁电源 40V/4A A1 A3 A2 A4 V1 M — LDSP V3 V2 合 分 + - 直流机励磁电源 220V/2A G ～ 实验负荷箱 交流接触器 W W 图1-1 他励直流电动机实验线路原理图

四、实验说明 在通电实验之前，请仔细阅读附录中有关直流电源和转矩/转速表LDSP的使用说明。 1．他励直流电动机的启动和改变转向 实验步骤： （1）请参照实验线路图1-1正确接线。 （2）检查实验台左侧的三个电源箱的开关应在断开位置。 （3）合上总电源开关和操作电源开关，按下操作电源合闸按钮，对应的红色指示灯亮；检查台面上所有的按钮处于断开位置，均为绿灯亮；所有数字表显示无错误。 （4）按下实验台直流机励磁电源（220V/2A）合闸按钮，合上直流机励磁电源箱（220V/2A）的电源开关，点击“增”按钮将直流电动机的励磁电压调到额定值220V； （5）按下实验台直流机电枢电源（220V/20A）合闸按钮，合上直流机电枢电源箱（220V/20A）的电源开关，点击“增”按钮将电枢电源电压从零逐渐升高，观察“LDSP转矩/转速表”上的直流电机转速显示值逐渐上升至空载额定转速（约1500r/min），注意电机转向应与标定转向相同。 如果希望改变他励直流电动机的转向，只须改变电动机的电磁转矩方向，同学们自拟改变转向的方法。 2．额定工作点求取和测取他励电动机工作特性、机械特性 实验步骤： （1）实验接线参考图1-1，启动直流电动机步骤参考实验1。 （2）按下实验台同步机励磁电源（40V/4A）合闸按钮，合上发电机励磁电源箱（40V/4A）的电源开关，点击“增”按钮将同步发电机端电压逐渐升高，因为发电机以灯泡作负载，实验时其线电压不要超过额定电压380V。 （3）合上实验台交流接触器，依次将实验负荷箱上KM1~KM7按钮按下；注意每投入一组负载，需要同时调节直流电动机的电枢电压或励磁电流以便保持电动机转速为额定转速。同样，由于负荷的变化，同步发电机机端电压也会发生变化，需要随时调节同步发电机励磁电流，以保证机端电压不变。直流电动机的负载为同步发电机，改变同步发电机的输出功率，即改变电动机的负载，电动机负载变化影响转速变化，因此需要相互配合反复调节才能找到额定工作点。 （注意：当转速与额定转速相差较大时调节电枢电压，当转速与额定转速相差较小时调节励磁电流。每次操作后应观察转速表上的转速稳定后再进行下一次操作，并且调节量与点击“增” 、“减”按钮的时间长短有关）

直流电机实验报告

实验题目类型：设计型 《电机与拖动》实验报告 实验题目名称：直流电动机实验 实验室名称：电机及自动控制实验室 实验组号：1组指导教师： 报告人：学号：201317104022 实验地点：科技楼605 实验时间：2015年5月30日指导教师评阅意见与成绩评定 指导教师评阅意见： 成绩评定： 实验设计方案 30% 实验操作与数据处理 40% 实验结果陈述与总结 30% 总分 说明：1.本次试验题目没有实验方案者不允许参加实验，记零分。 2.严重违反实验操作规程，有重大安全隐患者，终止实验，记零分。

一、实验目的 （1）掌握直流电动机电枢电路串电阻启动的实验方法 （2）掌握直流电动机改变电枢电阻和改变励磁电流调速的方法 二、实验预备知识 （1）他励直流电动机的启动 ①、降低电枢电压起动 此方法需要一台可以调节电压的专用直流电源给电动机的电枢电路供电。例如用直流发电机、晶闸管可控整流电源或直流斩波电源等。启动时，加上励磁电压Uf，保持励磁电流If为额定值，电枢电Ua 从零逐渐升高到额定值。 ②、增加电枢电阻起动 a、无极起动额定功率较小的电动机可采用在电枢电路内串联起动变阻器的无极起动方法起动。起动前先把起动变阻器调到最大值，加上励磁电压Uf，保持励磁电流为额定值不变。再接通电枢电源，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除。 b、有极起动功率较大的电动机一般采用有级（分级）起动的方法起动以保证起动过程中既有比较大的起动转矩，又使起动电流不会超过允许值。 （2）直流电动机的调速 三、实验内容 （1）电动机数据和主要实验设备的技术数据 序号型号名称数量编号 1 DQ-1 电源控制屏1套DQ01-1 DQ01- 2 DQ01- 3 DQ01-4 2 DQ24 交流电压表1件DQ24-1 DQ24-2 3 DQ23 交流电流表2件DQ23-1 DQ23-2 DQ23-3 DQ23-4 4 滑线变阻器2块DQ27-1 DQ27-2 DQ27-3 DQ27-4 5 串励直流电动机1块DQ08-1 DQ08-2 DQ08-3 DQ08-4

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。

直流电动机起动仿真试验

直流电动机起动仿真试验 研究不同励磁方式直流电动机的直接起动过程,观察其中转速、电磁扭矩及电枢电流的变化规律。 1. 问题分析 直接启动是指额定工作电压直接加到电动机电枢绕组两端后电动机的起动方式。根据电机学的知识可知，这种起动方式起动设备简单，起动转矩大、速度快，但起动电流较大，因此适应于小负债起动。另外，起动过程属于电机的动态过程之一，相比M文件函数编程，使用Matlab/Simulink进行可视化仿真更具有优势。 在Matlab/Simulink中选择新建仿真文件，从Simulink/PowerSystem中依次选择直流电源、开关、直流电动机、示波器等模块并按照电路要求进行连接，即可建立仿真模型。 基本模块搭建完毕，同样需要对各模块进行参数设置，重点是其中的直流电机模块。其中参数主要涉及电枢电阻、电抗、励磁电阻、电抗、电枢与励磁之间的互感、初始转动惯量、摩擦系数、空载阻转矩、初始速度等。 2. 演示-他励直流电动机的直接起动模型。 3．实践-降压起动、串电阻起动方式下模型建立，起动特性分析。（提交模型文件、数据分析报告）

Matlab 建模分析 一、直接启动模型 1、直接启动基本电路分析 直接启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式，如图1所示。启动时，先合Q1建立磁场，然后合Q2全压启动。 图1 他励直流电动机的全压启动 启动开始瞬间，由于机械惯性，电动机转速0n = ，电枢绕组感应电动势 a a a U E I R =+，由电动势平衡方程式e C 0a E n Φ== 可知 启动电流N st a U I R = ， 启动转矩T C st st T I Φ=

控制系统直流电动机直接起动的仿真实验报告

控制系统仿真与设计综合实验报告 实验题目：直流电动机直接起动的仿真 实验性质：综合性 实验时间：2020年12月13日 班级： 姓名： 学号： 指导教师：陈晓云 大连民族大学机电工程学院

1 实验目的及要求 （1）练习MATLAB的SIMULINK和SimPowerSystem模块库的使用，熟悉两个模块库中模块的内容和模块的用途。 （2）掌握系统的建模方法。 （3）用MATLAB的SIMULINK对直流电动机直接起动进行仿真分析。 2 电路原理 通常，加全压起动，起动电流Ia = U/Ra达十倍以上额定电流，仅用于小型电机。 优点：直流电动机起动不需要附加起动设备，操作方便。 缺点：起动电流很大，最大冲击电流可达额定电流的15——20倍。因此，电网将受到电流冲击，对电网电压产生影响；所传动的机组将受到机械冲击，电动机的换向不良等对电机本身产生影响。 图2.1 直流电动机直接起动电路原理图 3 建立仿真模型 图3.1为本实验直流电机起动仿真模型。图中主要包括直流电动机模块（DC Machine）、直流电源模块（DC Voltage Source）、理想开关模块（Ideal Switch）、开关模型（Switch）、增益模块（Gain）、电阻模块（RLC branch）、示波器模块（Scope）等。仿真模型中，通过理想开关模块控制直流电源的接通和断开。使用开关模块控制电机的转矩，使电机在起动过程中的转矩为空载起动，当转速达到设定值之后，使电机工作在给定的负载转矩。

图3.1 直流电动机直接起动仿真模型 4 设置仿真参数 (一)按照图4.1对常数模块的参数进行设置。 图4.1 常数模块参数设置图

“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验

“双闭环控制直流电动机调速系统”数字仿真实验2 4、SIMULINK建模 我们借助SIMULINK，根据上节理论计算得到的参数，可得双闭环调速系统的动态结构图如下所示： 图7 双闭环调速系统的动态结构图 （1）系统动态结构的simulink建模 ①启动计算机，进入MATLAB系统 检查计算机电源是否已经连接，插座开关是否打开，确定计算机已接通，按下计算机电压按钮，打开显示器开关，启动计算机。 打开Windows开始菜单，选择程序，选择MATAB6.5.1，选择并点击MATAB6.5.1，启动MATAB程序，如图8，点击后得到下图9：

图8选择MATAB程序 图9 MATAB6.5.1界面 点击smulink 中的continuous,选择transfor Fc n（传递函数）就可以编辑系统的传递函数模型了，如图10。

图10 smulink界面 ②系统设置 选择smulink界面左上角的白色图标既建立了一个新的simulink模型，系统地仿真与验证将在这个新模型中完成，可以看到在simulink目录下还有很多的子目录，里面有许多我们这个仿真实验中要用的模块，这里不再一一介绍，自介绍最重要的传递函数模块的设置，其他所需模块参数的摄制过程与之类似。将transfor Fc n（传递函数）模块用鼠标左键拖入新模型后双击transfor Fc n（传递函数）模块得到图11， 开始编辑此模块的属性。

图11参数表与模型建立 参数对话栏第一和第二项就是我们需要设置的传递函数的分子与分母，如我们需要设置电流环的控制器的传递函数：0.01810.0181()0.2920.0180.062ACR s s W s s s ++=⋅=，这在对话栏的第一栏写如：[0.018 1]，第二栏为：[0.062 0]。点击OK ，参数设置完成。如图12。 图12传递函数参数设置 设置完所有模块的参数后将模块连接起来既得到图7所示的系统仿真模型。 在这里需要注意的是，当我们按照理论设计的仿真模型得到的实验波形与理想的波形有很大的出入。图13为按照理论设计得到的转速输出波形。

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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！ == 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ == 起动机实验报告 篇一：实验二起动机试验报告 实验报告二起动机结构与试验 班级姓名学号小组实验日期成绩 一、 实验目的 1．熟悉起动机的构造； 2．通过解剖图，进一步巩固对起动机工作原理的理解，要求能清楚地说出每个零部件的作用； 3．学会使用起动机对起动机进行性能检测； 5．能够根据相关的标准对检测结果做出正确的结论。二、 实验设备、仪器、工具或药品 1．起动机解剖模型一台; 2．QD133起动机 3．FYCS3015型起动机出厂性能测试装置三、 实验原理 （一）起动机的结构 起动机主要由直流串励式电动机（产生转矩,将蓄电池输入的电能转换为机械运动）、传动机构(啮合机构)和电磁开关）起动机的控制装置，控制电路的通断）组成。 （二）起动机实验 1．空载试验 测量起动机的空载电流和空载转速并与标准值比较

说明：电流值>标准值，n<标准值，表明装配过紧或电枢绕组和励磁绕组内有短路或搭铁现象。 电流值<标准值，n<标准值，表明内部电路有接触不良的地方。 2．全制动试验 在空载试验后，通过测量起动机完全制动时的电流和转矩来检验其动机的性能 良好与否，需进行全制动试验。 说明：电流大，转矩小，表明此磁场绕组或电枢绕组有短路或搭铁的不良现象。电流小，转矩小，表明起动机接触内阻过大。 四、 实验数据或现象记录、处理、分析 五、思考题或讨论题 1．减速起动机的工作原理。 2．减速起动机与一般起动机的区别. 六．写出心得体会 实验报告二发电机与调节器的试验 班级姓名学号小组实验日期成绩 一、实验目的 二、实验设备、仪器、工具或药品 三、实验原理 四、实验数据或现象记录、处理、分析 1．发电机的检测记录 1．交流发电机与蓄电池的关系。 2．交流发电机电子调节器的工作原理 3．交流发电机的检修方法 4．交流发电机与直流发电机的区别。 六．写出心得体会 实验报告三点火系统 班级姓名学号小组实验日期成绩 一、实验目的 二、实验设备、仪器、工具或药品

直流电动机试验基础指导书

实验一直流电机实验 一、实验目旳 1、学习电机实验旳基本规定与安全操作注意事项。 2、结识在直流电机实验中所用旳电机、仪表、变阻器等组件及使用措施。 3、熟悉她励电动机(即并励电动机按她励方式)旳接线、起动、变化电机转向与调速旳措施。 二、预习要点 1、如何对旳选择使用仪器仪表。特别是电压表电流表旳量程。 2、直流电动机起动时，为什么在电枢回路中需要串接起动变阻器？不串接会产生什么严重后果？ 3、直流电动机起动时，励磁回路串接旳变阻器应调至什么位置？为什么？若励磁回路断开导致失磁时，会产生什么严重后果？ 4、直流电动机调速及变化转向旳措施。 三、实验项目 1、理解DD01电源控制屏中旳电枢电源、励磁电源、直流电机、变阻器、多量程直流电压表、电流表及直流电动机旳使用措施。 2、用伏安法测直流电动机和直流发电机旳电枢绕组旳冷态电阻。 3、直流她励电动机旳起动、调速及变化转向。 四、实验设备 1、实验设备

2、控制屏上挂件排列顺序：D31、D42、D41、D51、D31、D44(为便于接线) 五、实验内容 1、熟悉实验装置 根据实验指引教师旳简介，熟悉所用电机及电气技术实验装置各面板布置及使用措施，掌握电机实验旳基本措施，掌握安全操作和注意事项。 2、直流仪表、转速表和变阻器旳选择 直流仪表、转速表量程是根据电机旳额定值和实验中也许达到旳最大值来选择，变阻器根据实验规定来选用，并按电流旳大小选择串联、并联或串并联旳接法。 （1）电压量程旳选择 电压表旳量程应不小于被测电路电压旳最大值。如测量电动机两端为220V 旳直流电压，选用直流电压表为1000V 量程档。 （2）电流量程旳选择 由于直流电动机旳电枢电流较大，因此应选用较大量程旳表。直流并励电动机旳电枢电额定电流为1.2A ，测量电枢电流旳电表A 3可选用有5A 量程档旳直流电流表，同样测功机旳电枢回路电流表A 4也选用有5A 量程档旳直流电流表；额定励磁电流不不小于0.16A ，电流表A 1选用200mA 量程档。 （3）电机额定转速为1600r/min ，转速表选用1800r/min 量程档。 （4）变阻器旳选择与扩展使用(串并联) 变阻器选用旳原则是根据实验中所需旳阻值和流过变阻器最大旳电流来拟定。电枢回路R 1可选用D44挂件上旳额定电流1.3A 旳90Ω与90Ω串联电阻，励磁回路R f1 图1-1变阻器旳构造 + －图1－2 测量电枢电阻旳电路

直流电机的实验报告

直流电机的实验报告

2-2直流发电机 一、实验目的 1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。 2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。 二、预习要点 1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。 2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？ 3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？ 4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？ 三、实验项目 1、他励发电机实验 （1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。 （2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。 （3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。 2、并励发电机实验 （1）观察自励过程 （2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。 3、复励发电机实验 积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。 四、实验设备及挂件排列顺序 1、实验设备

2、屏上挂件排列顺序 D55-4，D31、D44、D31、D42、D51 五、实验方法 1、他励直流发电机（必做） 按图1-2-1接线。图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN ＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。直流电动机DJ23-1作为G的原动机（按他励电动机接线）。涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。 开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。R1选用D44的180Ω变阻器。R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。直流电流表、电压表选用D31、并选择合适的量程。 励磁电源 S