【正文】 原始數(shù)據(jù) ................................................... 11 分級(jí)起動(dòng)電阻的計(jì)算 ......................................... 11 第四章 MATLAB 及其仿真集成環(huán)境 SIMULINK ........................ 16 MATLAB 簡(jiǎn)介 .............................................. 16 仿真工具 SIMULINK 簡(jiǎn)介 ..................................... 18 用 SIMULINK 建立系統(tǒng)模型 ................................... 19 第五章 他勵(lì)直流電 動(dòng)機(jī)分五級(jí)起動(dòng)過程模擬 ............................ 21 繪制仿真線路 ................................................ 21 設(shè)置仿真參數(shù)和模塊參數(shù) ...................................... 22 仿真結(jié)果分析 ................................................ 23 總 結(jié) ............................................................... 26 參考文獻(xiàn) ........................................................... 27 致 謝 .............................................................. 28 附錄：外文科技文獻(xiàn)及翻譯 ........................................... 29 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 直流電機(jī)的工作原理及特性 直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。 安徽建筑大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 09 電氣 (2)班 學(xué)生姓名 樊 煜 東 學(xué) 號(hào) 09210020211 課 題 直流電機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真 指導(dǎo)教 師 朱 學(xué) 光 2021 年 6 月 14 日 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻啟動(dòng)過程各參數(shù)的變化情況一直是運(yùn)行部門十分關(guān)心的問題 ,但在設(shè)計(jì)過程中無法進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)。電機(jī)分為直流 電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能很好，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，特別是調(diào)速性能為交流電動(dòng)機(jī)所不及。 2．換向極 換向極又稱附加極或間極，裝在兩主磁之間。 4．端蓋 在機(jī)座的兩邊各有一個(gè)端蓋，端蓋的中心處裝有軸承，用來支持轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸，端蓋上還固定有電刷架。由于點(diǎn)蘇鐵心和主磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致鐵耗，因此為了減少鐵耗，電樞鐵心通常用 的厚硅鋼片的沖片疊壓而成，固定在轉(zhuǎn)子支架或轉(zhuǎn)軸上。 5． 風(fēng)扇 用來降低電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中的溫升。 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于換向器配合電刷對(duì)電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab 和 cd 流入，使線圈邊只要處于 N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷 A 流入的方向，而在 S 極下時(shí)，總是從電刷 B 流出的方向。永磁直流電機(jī)也可看作他勵(lì)直流電機(jī)。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 二、他勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 他勵(lì)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流是不受負(fù)載影響的，即：當(dāng)外加電壓一定時(shí) Φ為一常數(shù)。常用于電車、電氣機(jī)車、起重機(jī)等場(chǎng)合。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n 與轉(zhuǎn)矩 T 的關(guān)系 )(Tfn? .機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)力學(xué)性能的主要表現(xiàn)，它與運(yùn)動(dòng)方程式相聯(lián)系，將決定拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn) 定運(yùn)行及過渡過程的工作情況。在機(jī)械特性方程式中，當(dāng) U 、 R 、 ? 為常數(shù)是，可畫出一條向下傾斜的直線，就是上圖的機(jī)械特性圖線。改變磁通實(shí)際上是減弱勵(lì)磁。這樣大的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，分別將對(duì)供電電源和機(jī)械裝置形成強(qiáng)大的沖擊。減壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，起動(dòng)電流小，起動(dòng)過程平滑，能量損耗小。 額定功率較大的電動(dòng)機(jī)一般采用分級(jí)起動(dòng)的方法以保證起動(dòng)過程中既有比較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，有使啟動(dòng)電流不會(huì)超過允許值。 ④ 切除起動(dòng)電阻 3aR 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 當(dāng)工作 點(diǎn)到達(dá) k 點(diǎn)，即電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 2T 時(shí)，再合上開關(guān) 3K ，切除起動(dòng)電阻 3aR ，電樞電路的總電阻變?yōu)? 212 aaa RRRR ??? 這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)槿藶樘匦?bjn0 ，切除 3aR 的瞬間，轉(zhuǎn)速來不及改變，工作點(diǎn)由 j 點(diǎn)平移到 c 點(diǎn)，使這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩 T 仍等于 1T ，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)沿 c 點(diǎn)向 i 點(diǎn)移動(dòng)。 目前 MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行： 數(shù)值分析、數(shù)值和符號(hào)計(jì)算、工程和科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號(hào)處理、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真、財(cái)務(wù)與金融工程。 SIMULINK 提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且 SIMULINK 還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用 SIMULINK 幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模工作。 另外， MATLAB 開放性的可擴(kuò)充體系允許用戶開發(fā)自定義的系統(tǒng)目標(biāo)，利用 RealTime Workshop Embedded Coder 能夠直接將 SIMULINK 的模型轉(zhuǎn)變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級(jí)代碼。除此之外， SIMULINLK 還支持 Stateflow，用來仿真事件驅(qū)動(dòng)過程。仿真結(jié)果可以在運(yùn)行的同時(shí)通過示波器或者圖形窗口顯示。 即在 MATLAB的命令窗口中直接鍵入如下命令： 如下圖便是 SIMULINLK 的模塊庫瀏覽器： SIMULINK 模塊庫瀏覽器主要用于瀏覽及選擇模塊。 三．連接信號(hào)線。 2． Workspace I/O 頁，作用是管理模型從 MATLAB 工作空間的輸入和對(duì)它的輸出。 一．電流與轉(zhuǎn)速關(guān)系仿真結(jié)果： 圖 電流與轉(zhuǎn)速關(guān)系仿真結(jié)果圖 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 由電流與轉(zhuǎn)速關(guān)系仿真結(jié)果可看出電流 Ia 與轉(zhuǎn)速 w 成線性關(guān)系變化，當(dāng)電流 Ia 增大時(shí)，會(huì)促使反電動(dòng)勢(shì)增加，因此轉(zhuǎn)速 w 隨之增大，起動(dòng)后達(dá)到穩(wěn)定。這說明了本方法的有效性。最后是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)論文的修改與整理。而這些應(yīng)該歸功于我的學(xué)校。 an electrical power source is connected to the rotor coil through the mutator and its brushes, causing current to flow in it, producing electromagism. The mutator causes the current in the coils to be switched as the rotor turns, keeping the magic poles of the rotor from ever fully aligning with the magic poles of the stator field, so that the rotor never stops (like a pass needle does) but rather keeps rotating indefinitely (as long as power is applied and is sufficient for the motor 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 to overe the shaft torque load and internal losses due to friction, etc.) Many of the limitations of the classic mutator DC motor are due to the need for brushes to press against the mutator. This creates friction. Sparks are created by the brushes making and breaking circuits through the rotor coils as the brushes cross the insulating gaps between mutator sections. Depending on the mutator design, this may include the brushes shorting together adjacent sections— and hence coil ends— momentarily while crossing the gaps. Furthermore, the inductance of the rotor coils causes the voltage across each to rise when its circuit is opened, increasing the sparking of the brushes. This sparking limits the maximum speed of the machine, as toorapid sparking will overheat, erode, or even melt the mutator. The current density per unit area of the brushes, in bination with their resistivity, limits the output of the motor. The making and breaking of electric contact also causes electrical noise , and the sparks additionally cause RFI. Brushes eventually wear out and require replacement, and the mutator itself is subject to wear and maintenance (on larger motors) or replacement (on small motors). The mutator assembly on a large machine is a costly element, requiring precision assembly of many parts. On small motors, the mutator is usually permanently integrated into the rotor, so replacing it usually requires replacing the whole rotor. Large brushes are desired for a larger brush contact area to maximize motor output, but small brushes are desired for low mass to maximize the speed at which the motor can run without the brushes excessively bouncing and sparking (parable to the problem of valve float in internal bustion engines).Small brushes are also desirable for lower cost. Stiffer brus