55KW直流電機實驗報告

2013專業(yè)綜合實驗學院:工程科技學院班級:電氣工程及其自動化姓名:許建(1027419131)余秋雨(1027419130)

75KW直流電機系統(tǒng)的仿真報告實驗目的本次實驗主要對75KW直流電機系統(tǒng)結構進行仿真驗證，通過仿真結果及硬件試驗選擇器件，并再次驗證所選器件的合理可靠性。實驗原理MATLAB/SIMULINK簡介應用于電力電子系統(tǒng)的仿真軟件主要有三種：MATLAB、saber和PSPICE。本實驗選用了計算分析能力比較好的MATLAB作為仿真工具。MATLAB中的Simulink庫中，具有多種電力電子器件和信號發(fā)生器及電機模型等，能夠很簡便的產生脈沖觸發(fā)信號去控制開關器件，能比較直觀地實時觀察負載狀態(tài)以及電力電子開關的電壓和電流波形。MATLAB是由MathWorks公司開發(fā)的一種計算機語言，通常稱為M語言。在電力電子仿真和半實物仿真中應用非常廣泛。下面列舉幾點MATLAB/simulink的優(yōu)點：1．計算功能強大。包括數(shù)值計算和符號計算，計算結果和編程可視化，數(shù)學和文字統(tǒng)一處理，離線和在線皆可計算；2.編程界面友好，語言通俗易懂。MATLAB以復數(shù)矩陣為計算單元，語言表達與高校教科書的數(shù)學表達式相近，更加專業(yè)化；3.軟件開放性強。MATLAB的可擴充性很強，應當把它當作一種高級語言掌握好，使用M語言能更方便的編寫各種通用或專用應用程序。本實驗主要使用MATLAB中電機模型實驗板塊，來模擬電機運行。實驗內容打開MATLAB，調出直流電機運行模型，電路圖如下圖1：圖1直流電機運行模型直流電機給定參數(shù)選用型號為Z2-92直流電機，其參數(shù)如下：電機型號額定功率（千瓦）額定電壓（伏）額定轉速（轉∕分）額定電流（安培）最高轉速（轉∕分）飛輪矩（牛平方米）重量（千克）Z2-9255.02201500287.0020005.9647勵磁電壓Uf=220V，勵磁電流If=0.69A。根據(jù)已知參數(shù)計算電樞電阻Ra，電樞電感La，勵磁電阻Rf，勵磁電感Lf及轉動慣量J。電樞電阻Ra=12~13UNIN-在整流電源供電系統(tǒng)中，電動機電樞電感量的大小，對電流波形、電動機的發(fā)熱以及電動機的換向性能都有很大影響。為了保證電動機的正常運行，在給定整流線路的情況下，就需要根據(jù)電樞電感大小來確定是否需要外接電抗器，和所接電抗器的大小，因此，電樞電感值在設計整流電源供電系統(tǒng)時即需要預先給定的。由于鐵磁材料的非線性。電感與其此話特性的工作點有關，也即是與電機磁路的飽和程度有關，再加上氣隙、齒、工藝波動的影響，所以比較難以準確地用解析式來表達。一般采用下面的經驗公式來計算電樞電感（無補償不飽和電感）電樞電感La=K其中K為一系數(shù)，一般在8~12范圍內。則電樞電感La=8×2202×2×1500×287=0.001022Ce=UN-RaINnKE=60Ce/2π=60*0.138/2*3.14=1.318互感Laf=KE/If=1.318/0.69=1.91轉動慣量J=GD2/4g=5.9/4*9.8=0.151Kg*m2勵磁電阻Rf=Uf/If=220/0.69=318.8Ω勵磁電感在恒定磁場控制時可取0.將以上計算好的數(shù)據(jù)填入電機設定參數(shù)表中，如下圖2：電機參數(shù)設定運行電機，查看轉速和轉矩波形圖圖w(rad\s)versusIa(A)波形圖轉速波形由圖可知，電機穩(wěn)定轉速n=165rad/s=1576r/min轉矩波形由圖可知，轉矩T=38Nm由額定功率PN=0.105nNTN可得PN=0.105*1576*370=61KW。而實際中額定功率為55KW，符合要求。驗證了所選器件的合理性。實驗小結在這次實驗中，前期的數(shù)據(jù)計算至關重要，一個數(shù)據(jù)的微小差別都可能導致實驗向錯的方面發(fā)展，所以一般數(shù)據(jù)小數(shù)點后面多留幾位，計算過程謹慎點。其次在實驗結