他励直流电机（起动、调速、制动（原理与Simulink仿真）） simulink

2种起动方式：直接起动、分级起动；
3种调速方式：电阻调速、电压调速、弱磁调速；
2种制动方式：能耗制动、反接制动

目录
0 电机参数与负载情况
1 起动
1.1 直接起动
1.2 分级起动
2 调速
2.1 电阻调速
2.2 电压调速
2.3 弱磁调速
3 制动
3.1 能耗制动
3.2 反接制动
参考资料
0 电机参数与负载情况

铭牌额定参数：
UN=24V、IN=6.1A、PN=137W、nN=4200r/min，励磁回路总电阻Rf=182Ω。

估算电机参数：
电枢回路电阻 Ra=0.126Ω；
电枢回路电感 La=3.578×10-3 H；
励磁回路电阻 Rf=182Ω；
励磁回路电感 Lf=120 H；
励磁绕组与电枢绕组互感 Laf=0.406 H

1 起动 1.1 直接起动将他励直流电动机的电枢绕组直接接到额定电压的电源上，这种启动方法称为直接启动，在启动瞬间：
Ist=UNRa I_{s t}=\frac{U_{N}}{R_{a}} Ist?=Ra?UN??
电枢回路电阻 Ra{R_{a}}Ra? 很小，因此启动电流非常大。

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1.2 分级起动

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再对比相同条件下的直接起动，可以发现起动电流减小显著：

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2 调速

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情境：现在希望电动机拖动负载以2000r/min的转速运行，用三种方法分别完成计算仿真如下：
2.1 电阻调速

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Rc——电枢回路串电阻，待计算量；
解得，Rc=2.01Ω
故，如果要使电动机拖动负载以2000r/min转速运行，应该在电枢回路串接电阻 Rc=2.01Ω。
在此条件下仿真结果如下：

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此时的机械特性曲线为

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绘制此时的机械特性曲线与原机械特性曲线，串电阻调速时，机械特性曲线的斜率发生变化，与纵坐标的交点不变。

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2.2 电压调速

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U '——调节后的电枢电压；
解得，U '=11.83V
故，如果要使电动机拖动负载以2000r/min转速运行，应该调节电枢电压U '=11.83V。为了方便调节，这里近似U '=12V。
此时的机械特性曲线为

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在此条件下仿真结果如下：

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绘制此时的机械特性曲线与原机械特性曲线，调压调速时机械特性曲线斜率不变，在纵坐标方向上移动。

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2.3 弱磁调速在励磁回路中串接电阻，改变励磁电流，从而改变磁通。一般只能减弱磁通，调节额定转速以上的转速。所以这里无法单独使用弱磁调速使电动机拖动负载以2000r/min的转速运行。
情景：电动机在11.83V电枢电压下，拖动负载以2000r/min的转速运行，在0s时刻在励磁回路中接入100Ω电阻，观察转速变化。