它励直流电动机人为机械特性仿真分析

课程设计任务书2013/2014学年第二学期学校：计算机与控制工程学院专业化：自动化学生的姓和名是：jgu的学号：课程设计主题：电机与电气传动综合实验独立励磁DC电机人工机械特性仿真分析(串联电阻特性)从9月23日到9月27日课程设计地点：指讲师：转让发布日期：2013年9月23日：课程表和作业1.设计目的：通过掌握电机驱动技术的相关知识点，对其原理应用进行分析和说明，并利用MATLAB对其特性进行仿真，得出仿真结论。2.设计内容和要求1.独立励磁DC电机人工机械特性(串联电阻特性)的仿真与分析2、复习DC电机的知识，重点掌握DC电机的人工机械特性。3.学习MATLAB语言，运行M文件进行仿真。4.分析仿真结果。3.设计任务和工作量要求(包括课程设计和计算说明(论文)、图纸、实物样品等)。):(1)查阅资料，确定设计方案(2)分析电机工作原理，进行软件仿真，编写程序(3)编写课程设计说明课程表和作业4.主要参考资料：1 电机与拖动刘进波主编清华大学出版社20062 电机与电力拖动赵颖主编，国防工业出版社20103 MATLAB使用详解林东主编电子工业出版社20095.设计结果的形式和要求：1份课程设计说明一份原理分析和程序模拟结果程序清单6.工作计划和进展：从2013年9月23日至9月24日，收集并整理数据，确定控制方案。从9月25日到9月26日，程序被编译和模拟。9月27日，我写了一份课程设计手册。9月28日答复主席的审核意见：签名：一年中的月日第一章设计要求和内容复习DC电机的知识，重点是DC电机的人工机械特性。学习MATLAB语言，用MATLAB语言编写M文件，对独立励磁DC电机的人工机械特性(串联电阻特性)进行仿真分析，并对仿真结果进行分析。第二章DC汽车简介DC发动机是一种将DC能量转化为机械能的发动机。由于其良好的调速性能，被广泛应用于电力传动中。DC电机分为永磁、独立励磁和自励磁，其中自励磁分为并联励磁、串联励磁和复合励磁。2.1基本结构它分为两部分：定子和转子。请记住，定子和转子是由这些零件组成的。注意：不要混淆换向器和换向器，记住它们的作用。定子包括：主磁极、框架、换向极、电刷装置等。转子包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴、风扇等。DC电机的转子部分由电枢铁芯、电枢、换向器等装置组成。详细描述了结构中的以下部分。1.电枢铁芯部分：其功能是嵌入电枢绕组和顶部磁通，以减少电机运行过程中电枢铁芯产生的涡流损耗和磁滞损耗。2.电枢部分：功能是产生电磁转矩和感应电动势，并进行能量转换。电枢绕组有许多线圈或玻璃纤维包扁钢铜线或强度漆包线。3.换向器：也称为换向器。在直流的思想中，它的作用是将电刷上的直流电源电流转换成电枢绕组中的交流电流，并且电磁转矩的趋势是稳定的。在直流发电机中，它将电枢绕组的交流电动势转换成在电刷端输出的直流电动势。换向器在由许多片组成的圆柱体之间用云母绝缘，电枢绕组的每个线圈的两端分别连接到两个换向器片上。DC发电机中换向器的作用是将电枢绕组中的交流电转化为电刷间的DC电动势，电流将通过负载。DC发电机将输出电力给负载，电流肯定会通过电枢线圈。它与磁场相互作用产生电磁转矩，其趋势与发电机相反。最初的想法只是需要限制磁场扭矩来改变电枢。因此，当发电机向负载输出电能时，它也从最初的想法输出机械能，结束了DC发电机将机械能转换成电能的功能。2.2分类激励模式DC电机的励磁方式是指如何向励磁绕组供电并产生励磁磁动势来建立主磁场的问题。根据不同的励磁方式，DC电机可分为以下几种类型：1.单独激励的DC发动机励磁绕组与电枢绕组没有连接，而由其他DC电源供电的DC电机称为单独励磁DC电机。在图中，M表示电动机，如果它是发电机，G表示它。永磁DC电机也可视为单独励磁的DC电机。2.分流DC发动机并联DC电机的励磁绕组与电枢绕组并联。作为并联发电机，电机本身的端电压向励磁绕组供电。作为并联绕组电机，励磁绕组和电枢共用同一电源，其性能与并联绕组DC电机相同。3.串联励磁DC电机串联励磁DC电机的励磁绕组和电枢绕组串联后接入DC电源。这个DC电动机的励磁电流是电枢电流。4.复合励磁DC电机复合励磁DC电机有两个励磁绕组，并联励磁和串联励磁。如果串联绕组产生的磁动势与并联绕组产生的磁动势方向相同，则称为积复合励磁。如果两个磁动势方向相反，它们就叫做DC马达。不同励磁方式的DC电机具有不同的特性。一般来说，DC电机的主要励磁方式是并联励磁、串联励磁和复合励磁。DC发电机的主要励磁方式有单独励磁、并联励磁和复合励磁。5.特征(a)良好的调速性能。所谓的“调速性能”是指在一定的负载条件下，根据需要人为改变电机的速度。DC电机可实现重载条件下平稳无级调速，调速范围广。直流电动机(2)启动扭矩大。速度调节可以均匀而经济地实现。因此，所有在重载下启动或需要匀速调节的机器，如大型可逆式轧机、起锚机、电力机车、电车等。由DC汽车公司驱动。第三章分开励磁DC电机2.1单独激励DC的机械特性在U1=Un，电枢电路不连接任何电阻的情况下，转子转速与电磁转矩的关系曲线称为机械特性。它反映了电机在不同转速下提供的扭矩。为方便起见，电势和扭矩之间的基本关系以及电势平衡方程如下：结合独立励磁DC电机的速度特性方程；从DC电机的机械特性方程的定义中，我们可以得到单独励磁的DC电机的机械特性如下：其中，是直线的斜率。这是理想的怠速。电机的实际空载速度为：相应的空载扭矩为。可以看出，随着扭矩的增加，电机的转速降低，因此机械特性可以进一步表示为：转速。这个公式越小，转速变化越慢。我们现在称马达为硬机械特性。相反，我们称电机在机械性能上是软的。2.2电枢回路串联电阻的人工机械特性当公式(2-5)用于推导时，获得了单独激励的DC电机的人工机械特性MATLAB是矩阵实验室两个词的组合，意思是矩阵工厂(矩阵实验室MATLAB的工作界面)。这是一个由美国mathworks公司发布的主要面向科学计算、可视化和交互式编程的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化、非线性动态系统建模和仿真等许多强大功能集成到一个易于使用的窗口环境中，为科学研究、工程设计和许多需要有效数值计算的科学领域提供了一个全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式编程语言(如C和Fortran)的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB、Mathematica和Maple被称为三大数学软件。在数学科技应用软件中，数值计算是首屈一指的。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等。主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通信、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等。MATLAB的基本数据单元是矩阵。它的指令表达式与数学和工程中常用的非常相似。因此，用MATLAB解决问题比用C、FORTRAN和其他语言完成同样的事情要简单得多。此外，MATLAB还吸收了Maple等软件的优点，使其成为一款功能强大的数学软件。新版本中还增加了对C、FORTRAN、C和JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库，方便他以后调用，另外，很多MATLAB爱好者都编写了一些经典程序，用户可以直接下载。3.2用MATLAB绘制串联电阻的人工机械特性曲线MATLAB仿真需要给出电机的相关参数，这里我们可以假设单独励磁的DC电机的一些参数是：为了研究DC电机人工串联电阻的力学特性，我们依次将串联电阻设为Ra1=0.0。Ra2=0.45Ra3=0.9Ra4=1.35 .图3.1可以通过结合MATLAB编程获得。图3.1单独励磁DC电机的人工机械特性图从MATLAB绘制的图像可以看出，随着外串联电阻的增加，直线斜率减小，机械特性的硬度降低。考虑到理想空载转速不变，因此，电枢电路串联电阻的所有人工机械特性都移交给纵坐标上的理想空载转速点。第五章MATLAB程序程序代码如下：%金2013.11.29完成clc清楚的独立励磁DC电机的额定值和参数pn=5.5 * 1e 3；Un=220In=282。Nn=1500。ra=0.045%W、V、A、r/min、欧姆计算通量和常数头孢菌素=(Un-In * ra)/Nn；Ctfai=9.55 *头孢；计算额定电磁转矩Tn=Ctfai * In% 4个真实值Ra1=0.0。Ra2=0.45Ra3=0.9Ra4=1.35对于m=1:4如果m=1Ro=Ra1elseif m=2Ro=Ra2elseif m=3Ro=Ra3其他Ro=Ra4目标i=1:400Tem(i)=4*Tn*i/400。rpm(I)=Un/Cefi-(ra Ro)/(Cefi * Ctfai)* Tem(