电力拖动课程设计--并励式直流发电机软启动设计

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1、并励式直流发电机软启动设计目录1课题简介42设计思路53并励式直流电机原理53.1并励式直流电机原理53.2并励直流电动机的运行特性64硬件连接图85MATLAB/simulink软件仿真95.1仿真原理9受控源9限流电阻如下10电容10测试受控源输出对地电压11直流电动机的输出11示波器125.2数据分析125.36设计总结：167参考文献：17141课题简介设计一个并励式直流电机软启动系统,利用受控源方式给电机上电；设计一个简单的电机软启动，在启动过程中使电枢中冲击电流不能太大，必须满足一定条件。设计时，在MATLA

2、B/simulink平台上建立模型仿真，验证软启动方式的正确性，合理的设计参数，正确的调整系统各个模块的参数使之兼容，使系统满足稳定性，准确性，快速性。2设计思路并励式直流电机启动，有三种方式：1直接启动；2变压启动（一般用到受控源）；3弱磁启动（一般串联电阻）；由设计要求可知，选用第二种方式，变压启动。这种方式启动的思路如下：并励式直流电机启动使电枢电压缓慢变化使冲击电流小方法：1在电枢绕组上并大电容2在电枢绕组上串大电感3启动时直接改变电压设计要求简单，稳定性高，产生冲击电流小，即使烧坏电感，电机则停止，容易发现故障

3、，则选用方法1。方法2缺点：只对交流电起作用，电枢绕组中冲击电流较大，如果在不知道烧坏电容时启动，产生很大地冲击电流，会烧坏电机。或者造成较大事故。14方法3缺点:要改变电压，设备要求高，并且电路复杂，不满足设计要求——简单。3并励式直流电机原理3.1并励式直流电机原理并励直流电机的励磁绕组与电枢绕组相并联，接线如3-1图所示。作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。输入电流：I=Ia+If电动机效率：工作特性求出转速变化

4、率：图3-13.2并励直流电动机的运行特性直流电动机的运行特性主要有两条，一条是工作特性，另一条是转矩特性（或称为机械特性）。141、工作特性：时，（1）、转速特性据转速公式得出转速特性曲线如图3-2中所示。转速调整率：%并励电动机在运行中，励磁绕组绝对不能断开。（2）、转矩特性据转矩方程得出转矩特性曲线如图3-2中所示。（3）、效率特性并励电动机的效率特性和其他电机相类似。如图3-2中所示图3－2并励电动机的工作特性图3－3并励电动机的转矩－转速特性2、转矩—转速特性励磁回路当电阻等于常值时，转速与转矩的关系表达式为得

5、特性曲线如上图3-3所示。144硬件连接图145MATLAB/simulink软件仿真5.1仿真原理利用电容限制冲击电流。受控源14限流电阻如下主要防止冲击电流过大。电容可以加平衡电阻，防止电路中电流波形紊乱，电阻阻值大可以减小电压波动。和电容串联。本设计中用来缓冲电流，缓慢改变电压的原件——电容，阻值应大于1e-6F，小于1F。14测试受控源输出对地电压直流电动机的输出示波器显示需要观察的图像：在以上设置数据下，其结果如下：14图5-15.2数据分析由可以得到直流电机的输出信号数据。第一：当电容大于100F时。输出图5

6、-1所示。1、由图5-1中第一个波形可知在0s开始启动的时候，转速由0开始平滑增大。2、电枢电流（图5-1中第二个波形）在电容的作用下，使冲击电流是稳定增大电流，符合条件，直到稳定运行。3、由图5-1中第三个波形可知：在电机启动的时候电磁转矩缓慢增大，和电枢绕组中的电流波形基本一样。4、由图5-1中第四个波形可以看到输出的电压一直保持不变。5、在电机启动5s后，转速、电枢绕组的电流、励磁转矩趋于平稳。第二：当电容小于100F时。14不能有效的抑制冲击电流的增大，波形图如图5-2所示。此时可能烧毁电机。不符合条件。电容值如

7、下：图5-25.3用电感抑制冲击电流14在处添加平衡电阻，并用电感代替电容来缓冲电流，缓慢改变电压，电阻及电感设置分别如下图所示，其余设置不变。则可得到波形如图5-3所示:14图5-3数据分析如下：1、由示波器的图可知道在0s开始启动的时候，转速由0开始平滑增大。2、电枢电流（图5-3中第二个波形）在电感的作用下，缓慢的增加，知道稳定运行。3、由图5-3中第三个波形可知：在电机转速很低的时候，这时，需要给很大的电磁转矩，让电机迅速地加速，随着速度慢慢地加大，电磁转矩慢慢减小，速度缓慢减小。4、由图5-3中第四个波形可以看

8、到输出的电压一直保持不变。5、在电机启动5s后，转速、电枢绕组的电流、励磁转矩趋于平稳。146设计总结：通过本次试验，使我学会了分析问题，针对问题，利用自己所学的知识来处理问题，在此过程中主要是要找到问题的关键，本课程设计最主要的就是，让电枢绕组中的电压（电流）缓慢上升，防止在受控源启动时，电枢绕组中产生冲击电流而烧