直流电机负载PLECS仿真结果

直流电机负载PLECS仿真结果

一、系统构建

 

二、系统仿真与计算

1. 计算额定工况下该电机的额定励磁电压为多少伏？

解：

 

2. 计算该电机的额定转速为多少（单位用转/分钟表示）？

解：

 

3. 在（转矩，转速）坐标系下画出该电机的固有机械特性。

解：

计算过程：

坐标曲线：

 

4. 在仿真模型中，给电机加上额定励磁电压和额定电枢电压，负载转矩为额定负载转矩，观察电机电枢电流、电磁转矩、转速及其他感兴趣物理量的波形，看是否与上述计算结果一致。

仿真波形：

如图所示，角速度为195.83 rad/s

 

5. 先后将电枢电压降低一半，电枢回路串联4欧姆电阻，励磁电压降低一半，先计算在这三种情况下额定负载条件下的稳态转速，然后用仿真实验验证结果是否正确。

解：（1）电枢电压降低一半：

如图所示，稳态角速度为95.83 rad/s

 

（2）电枢回路串联4欧姆电阻：

如图所示，稳态角速度为162.5 rad/s

 

（3）励磁电压降低一半：

如图所示，稳态角速度为383.333 rad/s

 

6. 利用教材上给出的直流电机启动和制动方法，在仿真模型中添加必要的元件（电阻、开关等），仿真直流电机通过绳轮带动一个重力负载上升和下降的过程（电机转速为正时表示重物上升，转速为负时重物下降），要求电机速度波形随时间如下变化：静止-》加速正转-》匀速正转-》减速正转-》加速反转-》匀速反转-》减速反转-》静止。在加减速过程，电机电枢电流不能超过额定电枢电流的3倍。重力负载等效转矩为12牛米。

解：

（1）在电枢回路内串接外加电阻启动；

（2）制动、反转时，断开电源，采用能耗制动；

（3）接入正向电压减小反转速率并且最终停机。

 

转速曲线：