電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)--他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓與串電阻啟動(dòng)分析與設(shè)計(jì)

1、<p>　　《電機(jī)與拖動(dòng)》課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè) 計(jì) 題 目：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓與串電阻啟動(dòng)分析與設(shè)計(jì) </p><p>　　院（系、部）： 電氣與控制工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　通過降低電樞電壓或在電樞上串聯(lián)多級(jí)電阻，可以減小他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩。分析了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)多級(jí)降壓和串多級(jí)電阻的啟動(dòng)原理給出了多級(jí)啟動(dòng)電壓和多級(jí)啟動(dòng)電阻的計(jì)算選擇方法。以一個(gè)實(shí)際

3、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了該電動(dòng)機(jī)電樞十四級(jí)降壓和電樞串五級(jí)電阻的啟動(dòng)系統(tǒng)，通過MATLAB編程畫出了該直流電動(dòng)機(jī)十四級(jí)降壓和串五級(jí)電阻啟動(dòng)的機(jī)械特性圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī) 電樞降壓啟動(dòng) 電樞串電阻啟動(dòng) 機(jī)械特性 MATLAB</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

4、1 引言1</b></p><p>　　2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)1</p><p>　　2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)原理1</p><p>　　2.2 啟動(dòng)電壓的計(jì)算選擇2</p><p>　　2.3 實(shí)例分析3</p><p>　　3 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)6</p>&l

5、t;p>　　3.1 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)原理6</p><p>　　3.2 啟動(dòng)電阻的計(jì)算選擇7</p><p>　　3.3 實(shí)例分析8</p><p><b>　　4結(jié)論11</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p>&l

6、t;b>　　1 引言</b></p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)接入電源后，從靜止?fàn)顟B(tài)上升到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程，稱為啟動(dòng)過程。</p><p>　　對(duì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)有兩條基本要求：第一，要有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst（即轉(zhuǎn)速為零時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩），使電動(dòng)機(jī)在負(fù)載狀態(tài)下能夠順利啟動(dòng)，并且啟動(dòng)過程所需時(shí)間應(yīng)盡量縮短；第二，啟動(dòng)電流要盡量小，應(yīng)限制在換向允許的最大電流以內(nèi)，保證換向良好。

7、</p><p>　　直接啟動(dòng)時(shí)，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞加額定電壓UN，電樞回路不串任何電阻，此時(shí)由于n=0,Ea=0,所以啟動(dòng)電流如（1）所示</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p>　　由于電樞回路總電阻Ra較小，所以Ist可達(dá)額定電

8、流IN的十幾甚至幾十倍。這樣大的電流可造成電機(jī)換向嚴(yán)重不良，產(chǎn)生火花，甚至正、負(fù)電刷間出現(xiàn)電弧，燒毀電刷及換向器。另外，過大的啟動(dòng)電流使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst過大，會(huì)造成機(jī)械撞擊，因此是不允許的。一般只有微型直流電動(dòng)機(jī)，由于自身電樞電阻大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)時(shí)間短，可以直接啟動(dòng)，其他直流電機(jī)都不允許直接啟動(dòng)。</p><p>　　要限制啟動(dòng)電流Ist的大小，可有兩種方法：降低電樞電壓和在電樞回路串接附加電阻[1]。<

9、/p><p>　　2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)</p><p>　　2.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)原理</p><p>　　降低電源電壓U時(shí)，啟動(dòng)電流如（3）所示</p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL已知的條件下，根據(jù)啟動(dòng)條件要求，可以確定電壓U的大小.剛啟動(dòng)時(shí)

10、電壓比較低，啟動(dòng)電流Ist不大，隨著轉(zhuǎn)速n的不斷升高，電樞感應(yīng)電勢(shì)Ea也逐漸加大，啟動(dòng)電流Ist變小，為保證啟動(dòng)過程中電磁轉(zhuǎn)矩一直較大，啟動(dòng)電流一直較小，可以逐漸升高電壓U，指導(dǎo)升至額定電壓UN，啟動(dòng)過程結(jié)束。在升壓的過程中，電壓U不能升的太快，否則電流還會(huì)發(fā)生較大的沖擊?，F(xiàn)在可以利用控制系統(tǒng)，使電源電壓連續(xù)升高，啟動(dòng)過程更短、更平穩(wěn)。降壓啟動(dòng)過程的機(jī)械特性曲線如圖1所示。</p><p>　　圖1 降壓啟動(dòng)機(jī)械

11、特性曲線</p><p>　　圖2 降壓啟動(dòng)電路圖</p><p>　　啟動(dòng)過程分析：電路圖如圖2所示。</p><p>　?、匐姌谢芈冯妷簽榈膯?dòng)：</p><p>　　沒加電源時(shí)，電樞回路中存在電樞電阻。在勵(lì)磁回路中加上勵(lì)磁電壓Uf，保持勵(lì)磁電流If為額定值不變，當(dāng)可調(diào)直流電壓源Ui將電壓調(diào)到U1時(shí)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖1中的n1。剛

12、啟動(dòng)時(shí)，電壓U1比較低，啟動(dòng)電流不大。由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械開始啟動(dòng)，工作點(diǎn)沿人為特性n1由3點(diǎn)向1點(diǎn)移動(dòng)。</p><p>　?、陔姌谢芈冯妷河蒛1切換到U2的過程：</p><p>　　當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)2點(diǎn)，即電磁轉(zhuǎn)矩T等于切換轉(zhuǎn)矩T2時(shí)，將可調(diào)直流電壓源Ui由U1調(diào)到U2，此時(shí)電樞回路兩端電壓為U2。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)槿藶樘匦詎0。切換的瞬間轉(zhuǎn)速來不

13、及改變，工作點(diǎn)由特性n1上的1點(diǎn)平移到特性n2上的2點(diǎn)，使得這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩T仍等于T1，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)沿特性n1由2點(diǎn)向4點(diǎn)移動(dòng)。</p><p>　　根據(jù)以上步驟可逐步升高電樞回路兩端電壓，直至升至額定電壓，啟動(dòng)過程結(jié)束。</p><p>　　在升壓的過程中，電樞回路兩端電壓不能升得太快，否則電流還會(huì)發(fā)生較大的沖擊。現(xiàn)在可以利用控制系統(tǒng)，使電源電壓連續(xù)升高，啟動(dòng)過程更短，更平穩(wěn)。

14、</p><p>　　2.2 啟動(dòng)電壓的計(jì)算選擇</p><p>　?、?選擇啟動(dòng)電流I1和切換電流I2</p><p>　　為保證與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流不會(huì)超過運(yùn)行的最大電樞電流Iamax，選擇</p><p><b>　　(4)</b></p><p><b>　　對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)

15、矩</b></p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　為保證一定的加速轉(zhuǎn)矩，減小啟動(dòng)時(shí)間，一般選擇切換轉(zhuǎn)矩為</p><p><b>　　(6)</b></p><p>　　若TL未知，可用TN代替。對(duì)應(yīng)的切換電流T2為</p><p>&l

16、t;b>　　(7)</b></p><p>　　IL是與TL對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電樞電流。若未知，可用IaN代替。</p><p>　?、?求出起切電流（轉(zhuǎn)矩）差β</p><p><b>　　(8)</b></p><p>　　③ 確定切換電壓源次數(shù)m</p><p><b>

17、　　m的計(jì)算公式為</b></p><p><b>　　(9)</b></p><p>　　式中，為m級(jí)啟動(dòng)時(shí)的電樞啟動(dòng)總電壓。</p><p><b>　　(10)</b></p><p>　　該公式的推導(dǎo)過程如下：由于，故，即</p><p><b>

18、;　　(11)</b></p><p><b>　　由于，故，即</b></p><p><b>　　(12)</b></p><p>　　可見若 m級(jí)啟動(dòng) ，由于 ，故，即</p><p><b>　　(13)</b></p><p>　　

19、對(duì)式（11）（12）（13）求和，可得</p><p><b>　　(14)</b></p><p>　　式（14）兩邊進(jìn)行整理變得到了式（9）。</p><p>　　若式（9）求出的m不是整數(shù)，可取相近整數(shù)。若m已知，上述步驟中除求外，其余都可省略。</p><p>　?、?重新計(jì)算β，校驗(yàn)是否在規(guī)定范圍內(nèi)</p

20、><p>　　若m是取相近整數(shù)，則需重新計(jì)算β。由式（13）可知計(jì)算β的公式為</p><p><b>　　(15)</b></p><p>　　根據(jù)重新求得的β，由式（8）重新求出，并校驗(yàn)是否在式（7）所規(guī)定的范圍之內(nèi)。若不在規(guī)定范圍之內(nèi)，需調(diào)整或加大啟動(dòng)級(jí)數(shù)m，重新計(jì)算β和I2，直到滿足要求為止。</p><p><

21、;b>　　⑤求出各級(jí)啟動(dòng)電壓</b></p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電壓的一般公式為</p><p><b>　　(16)</b></p><p>　　式中，i=1，2，……，m[2]。</p><p><b>　　2.3 實(shí)例分析</b></p>

22、<p>　　一臺(tái)Z4-112/4-1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=5.5kW，UaN =160V，IaN =42.5A，nN =1520r/min，Ra =0.38Ω ，采用降低電樞電壓起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)切換時(shí)電樞回路電壓大小。</p><p><b>　?、?啟動(dòng)電阻計(jì)算</b></p><p><b>　　(1) 選擇和</b>&

23、lt;/p><p>　　=(63.75~85)A</p><p>　　=(46.75~51)A</p><p>　　取=74A，=49A。</p><p>　　(2) 求出起切電流差 </p><p>　　(3) 求出切換電壓源次數(shù)m</p><p><b>　　取m=14。</b&

24、gt;</p><p><b>　　重新計(jì)算，校驗(yàn)I2</b></p><p>　　I2在規(guī)定的范圍之內(nèi)。</p><p>　　求出各級(jí)切換時(shí)電樞回路電壓大小</p><p><b>　?、?啟動(dòng)特性分析</b></p><p>　　他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即機(jī)械特

25、性關(guān)系式為</p><p><b>　　(17)</b></p><p>　　已知，PN=5.5kW，UaN=160V，IaN=42.5A，nN=1520r/min，Ra=0.38Ω。</p><p><b>　　額定狀態(tài)時(shí)，有</b></p><p><b>　　(18)</b&g

26、t;</p><p><b>　　可得</b></p><p>　　當(dāng)電樞回路兩端的電壓不同時(shí)，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也不同。當(dāng)電樞電壓分別為時(shí)，代入式（17），使用如下指令：</p><p><b>　　clear</b></p><p>　　UaN=160; CEFai=0.0946; CTFai

27、=0.9034; Ra=0.38; </p><p>　　U0=27;U1=36.5;U2=46;U3=55.5;U4=65;U5=74.5;U6=84;U7=93.5;U8=103;U9=112.5;U10=122;U11=131.5;U12=141;U13=150.5; I1=74;I2=49.21;</p><p>　　T=0:5:100;</p><p>　

28、　n= UaN/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n0= U0/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n1= U1/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n2= U2/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p>

29、<p>　　n3= U3/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai)</p><p>　　n4= U4/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n5= U5/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n6= U6/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai)

30、;</p><p>　　n7= U7/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n8= U8/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n9= U9/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n10= U10/CEFai-Ra.*T./

31、( CEFai*CTFai);</p><p>　　n11= U11/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n12= U12/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n13= U13/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　pl

32、ot(T, n, T,n0,T, n1, T, n2, T, n3, T, n4, T, n5, T, n6, T, n7, T, n8, T, n9, T, n10, T, n11, T, n12, T, n13)</p><p>　　title('他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)械特性圖'), xlabel('電磁轉(zhuǎn)矩T(或電樞電流Ia)'), ylabel('轉(zhuǎn)速n')&

33、lt;/p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　T1= CTFai*I1;</p><p>　　T2= CTFai*I2;</p><p>　　plot(T1, n13,T2,n13)</p><p>　　hold off[3]</p><p>　　

34、圖3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)機(jī)械特性圖</p><p>　　3 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)</p><p>　　3.1 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)原理</p><p>　　電樞回路串電阻R時(shí)，啟動(dòng)電流為（19）所示</p><p><b>　　(19)</b></p><p>　　若負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL已知，

35、根據(jù)啟動(dòng)要求，可以確定所串入電阻R的大小。剛啟動(dòng)時(shí)，電阻R較大，隨著轉(zhuǎn)速n的上升，電樞感應(yīng)電勢(shì)Ea逐漸加大，啟動(dòng)電流Ist逐漸減小，同樣，為保證啟動(dòng)過程中電磁轉(zhuǎn)矩一直較大，啟動(dòng)電流一直較小，可以逐段切除啟動(dòng)電阻，直到全部切除，完成啟動(dòng)過程。</p><p>　　為使直流電動(dòng)機(jī)有較均勻的加速度，并能改善換向，切除電阻時(shí)，應(yīng)使每一級(jí)的轉(zhuǎn)矩T1與T2大小一致，電樞回路串電阻啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性曲線如圖4所示。</p&

36、gt;<p>　　圖4 電樞回路串電阻啟動(dòng)機(jī)械特性曲線</p><p>　　圖5 電樞回路串電阻啟動(dòng)電路圖</p><p>　　啟動(dòng)過程分析，電路圖如圖5所示。</p><p>　?、?串聯(lián)啟動(dòng)電阻R1和R2啟動(dòng)</p><p>　　啟動(dòng)前開關(guān)Q1和Q2斷開，使得電樞電路中串入電阻R1和R2，加上電樞電路自身的電阻Ra，電樞電路

37、的總電阻為</p><p><b>　?。?0）</b></p><p>　　加上勵(lì)磁電壓Uf，保持勵(lì)磁電流If為額定值不變，然后加上電樞電壓，這是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖4中的認(rèn)為特性a。由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械開始啟動(dòng)，工作點(diǎn)沿人為特性a由1點(diǎn)向2點(diǎn)移動(dòng)。</p><p>　?、?切除啟動(dòng)電阻R2</p>

38、;<p>　　當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)2點(diǎn)，即電磁轉(zhuǎn)矩T等于切換轉(zhuǎn)矩T2時(shí)，合上開關(guān)Q2，切除起動(dòng)電阻R2，電樞電路的總電阻變?yōu)?lt;/p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)槿藶樘匦詁，切除R2的瞬間，轉(zhuǎn)速來不及改變，工作點(diǎn)由特性a上的2點(diǎn)平移到特性b上的3點(diǎn)，使得這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩T仍等于T1，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)沿特性

39、b由3點(diǎn)向4點(diǎn)移動(dòng)。</p><p>　?、?切除啟動(dòng)電阻RST1</p><p>　　當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)4點(diǎn)，即電磁轉(zhuǎn)矩T又等于切換轉(zhuǎn)矩T2時(shí)，合上開關(guān)Q1，切除起動(dòng)電阻R1，電樞電路的總電阻變?yōu)?lt;/p><p><b>　?。?2）</b></p><p>　　這時(shí)機(jī)械特性變?yōu)楣逃刑匦詁，通過不斷的切除電阻，最后使電動(dòng)機(jī)達(dá)

40、到額定轉(zhuǎn)矩，然后電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，整個(gè)啟動(dòng)過程結(jié)束。</p><p>　　3.2 啟動(dòng)電阻的計(jì)算選擇</p><p>　?、?選擇啟動(dòng)電流I1和切換電流I2</p><p>　　為保證與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流不會(huì)超過運(yùn)行的最大電樞電流Iamax，選擇</p><p><b>　　(23)</b></p>

41、<p><b>　　對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　(24)</b></p><p>　　為保證一定的加速轉(zhuǎn)矩，減小啟動(dòng)時(shí)間，一般選擇切換轉(zhuǎn)矩為</p><p><b>　　(25)</b></p><p>　　若TL未知，可用TN代替。對(duì)應(yīng)的

42、切換電流T2為</p><p><b>　　(26)</b></p><p>　　IL是與TL對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電樞電流。若未知，可用IaN代替。</p><p>　　② 求出起切電流（轉(zhuǎn)矩）比β</p><p><b>　　(27)</b></p><p><b>　?、?/p>

43、 確定啟動(dòng)級(jí)數(shù)m</b></p><p><b>　　m的計(jì)算公式為</b></p><p><b>　　(28)</b></p><p>　　式中，Ram為m級(jí)啟動(dòng)時(shí)的電樞啟動(dòng)總電阻</p><p><b>　　(29)</b></p><p&

44、gt;　　該公式的推導(dǎo)過程如下：由于nb2=nc1，故Eb2=Ec1，即</p><p>　　由于na2=nb1，故Ea2=Eb1，即</p><p>　　可見，若為m級(jí)啟動(dòng)，則啟動(dòng)的總電阻為</p><p><b>　　(30)</b></p><p>　　兩邊取對(duì)數(shù)，便得到了式（28）。</p><

45、;p>　　若式（28）求出的m不是整數(shù)，可取相近整數(shù)。若m已知，上述步驟中除求I1外，其余都可省略。</p><p>　?、?重新計(jì)算β，校驗(yàn)I2是否在規(guī)定范圍之內(nèi)。</p><p>　　若m是取相近整數(shù)，則需重新計(jì)算β。由式（30）可知計(jì)算β的公式為</p><p><b>　　(31)</b></p><p>

46、　　根據(jù)重新求得的β，由式（27）重新求出I2，并校驗(yàn)I2是否在式（26）所規(guī)定的范圍之內(nèi)。若不在規(guī)定范圍之內(nèi)，需調(diào)整I1或加大啟動(dòng)級(jí)數(shù)m，重新計(jì)算β和I2，直到滿足要求為止。</p><p>　　⑤ 求出各級(jí)啟動(dòng)電阻。</p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻的一般公式為</p><p><b>　　(32)</b></

47、p><p>　　式中，i=1，2，……，m[4]。</p><p><b>　　3.3 實(shí)例分析</b></p><p>　　一臺(tái)Z4-112/4-1他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，PN=5.5kW，UaN =160V，IaN =42.5A，nN =1520r/min，Ra =0.38Ω ，采用電樞串電阻起動(dòng)，求起動(dòng)級(jí)數(shù)和各級(jí)起動(dòng)電阻。</p>&l

48、t;p><b>　?、?啟動(dòng)電阻計(jì)算</b></p><p><b>　　(1) 選擇和</b></p><p>　　=(63.75~85)A</p><p>　　=(46.75~51)A</p><p>　　取=74A，=49A。</p><p>　　(2) 求出起切

49、電流比</p><p>　　(3) 求出啟動(dòng)級(jí)數(shù)m</p><p><b>　　取m=5。</b></p><p>　　(4) 重新計(jì)算，校驗(yàn)I2。</p><p>　　I2在規(guī)定的范圍之內(nèi)。</p><p>　　(5) 求出各級(jí)啟動(dòng)電阻</p><p>　　R1=(β-1

50、)Ra=(1.4158－1)×0.38Ω=0.1580Ω</p><p>　　R2=(β2-β)Ra=(1.41582－1.4158)×0.38Ω= 0.2237Ω</p><p>　　R3=(β3-β2)Ra=(1.41583－1.41582)×0.38Ω=0.3167Ω</p><p>　　R4=(β4-β3)Ra=(1.41584

51、－1.41583)×0.38Ω= 0.4484Ω</p><p>　　R5=(β5-β4)Ra=(1.41585－1.41584)×0.38Ω= 0.6349Ω</p><p><b>　?、?啟動(dòng)特性分析</b></p><p>　　他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即機(jī)械特性關(guān)系式為</p><p&g

52、t;<b>　　(33)</b></p><p>　　已知，PN=200kW，UaN=440V，IaN=497A，nN=1500r/min，Ra=0.076Ω。</p><p><b>　　額定狀態(tài)時(shí)，有</b></p><p><b>　　(34)</b></p><p>&

53、lt;b>　　可得</b></p><p>　　當(dāng)電樞上串聯(lián)不同電阻時(shí)，他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也不同。當(dāng)電樞電阻分別為Ra1、Ra2、Ra3、Ra4、Ra5時(shí)，代入式（17），使用如下指令：</p><p><b>　　clear</b></p><p>　　UaN=160; CEFai=0.0946; CTFai=0.9034

54、; Ra=0.36; </p><p>　　Ra1=0.5380;Ra2=0.7617;Ra3=1.0784;Ra4=1.5268;Ra5=2.1617;I1=74;I2=52.267;</p><p>　　T=0: 1:100;</p><p>　　n= UaN/CEFai-Ra.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　

55、n1= UaN/CEFai-Ra1.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n2= UaN/CEFai-Ra2.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n3= UaN/CEFai-Ra3.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　n4= UaN/CEFai-Ra4.*T./( CEFai*CTFai);<

56、;/p><p>　　n5= UaN/CEFai-Ra5.*T./( CEFai*CTFai);</p><p>　　plot(T, n, T, n1, T, n2, T, n3, T, n4, T, n5)</p><p>　　title('他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)械特性圖'), xlabel('電磁轉(zhuǎn)矩T(或電樞電流Ia)'), ylabe

57、l('轉(zhuǎn)速n')</p><p><b>　　hold on</b></p><p>　　T1= CTFai*I1;</p><p>　　T2= CTFai*I2;</p><p>　　plot(T1, n5,T2,n5)</p><p>　　hold off[5]</p&g

58、t;<p>　　圖6他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)機(jī)械特性圖</p><p><b>　　4結(jié)論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的降壓和串電阻啟動(dòng)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，通過分析可知，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)存在啟動(dòng)電流大、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的缺點(diǎn)，通過降低電樞回路電壓或在電樞回路中串聯(lián)多級(jí)啟動(dòng)電阻，可有效減小啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如果啟動(dòng)級(jí)數(shù)、啟動(dòng)電阻大

59、小、降壓范圍、切換時(shí)刻設(shè)計(jì)合適，可把直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流限制在一定范圍內(nèi)，使電動(dòng)機(jī)既能快速啟動(dòng)，又能限制啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。最后實(shí)例分析并用MATLAB得出機(jī)械特性圖，與理論分析相吻合。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李曉竹．電機(jī)與拖動(dòng)[M]．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2009．</p><p>　　[

60、2] 唐介．電機(jī)與拖動(dòng)[M]．北京：高等教育出版社，2007．</p><p>　　[3] 劉鳳春，孫建忠，牟憲民．電機(jī)與拖動(dòng)MATLAB仿真與學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008．</p><p>　　[4] 韓松．基于MATLAB的直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的仿真研究[J]．科技信息，2011.</p><p>　　[5] 馬天兵，杜菲．他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞串電阻啟