- 1)结合教学进度自主阅读,并复习直流电机有关机械特性,预习交流电机工作原理,在博客笔记上重点记录学习心得、难点和疑点。
- 2)仿真和计算作业:
首先在PLECS上建立如下图所示的直流电机系统:
设置电机的参数如下图:
其中:
电枢绕组电阻Ra为0.5欧姆;
电枢绕组电感La为0.004亨;
励磁绕组电阻Rf为200欧姆;
励磁绕组电感Lf为0.2亨;
电枢绕组和励磁绕组的互感Laf为2亨;
电机转动惯量J为0.088牛米秒平方。
参数的含义可参见PLECS帮助文档中直流电机模型的介绍:
(模型中没有给出教科书中的转矩和电动势常数,但给出了等效的量。)
现已知该电机的额定参数如下:
- 额定励磁电流If=0.6安;
- 额定电枢电压为240伏;
- 额定负载转矩为12牛米。
请完成如下计算、仿真和设计工作:
- 计算额定工况下该电机的额定励磁电压为多少伏?
- 计算该电机的额定转速为多少(单位用转/分钟表示)?
- 在(转矩,转速)坐标系下画出该电机的固有机械特性。
- 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。
- 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。
- 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。