串励电机仿真

1、 了解并掌握串励电动机的工作特性和机械特性的特点； 2、 了解磁路饱和对电动机特性的影响。

二．基本知识

串励直流电动机由于有一些独特的特性，最突出的就是其输出的自适应恒功率特性，因而在一些领域有特殊应用。串励直流电动机的特点之一是电枢电流、线路电流和励磁电流三者相等，即：

IaIsI

串励电动机的运行特性分为工作特性和机械特性。

串励电动机的工作特性是指 UUN时，各工作参数与输出参数的关系，即n，

Te，f(P2)或n，Te，f(I2)。

串励电动机的工作特性是指 UUN时两个机械量（转速和转矩）之间的关系，即nf(Te)。

下面给出串励电动机运行特性满足的公式 1.串励电动机的转速公式

UIa(RoRs) nCe2.串励电动机的转矩公式

TeCTKsIa2

3.串励电动机的机械特性

1CTKsn[U(RaRs)]CeKsTe

三．实验内容

▲实验体描述：

2p4，一台串励直流电动机，IN65A，nN670rpmUN220V，PN12kW，

电枢总电阻Ra0.20，空载机械转矩T01.0Nm，（未Ks0.0011435Rf0.12，计交流电枢反应），电枢并联支路对数aN1，Za120。试分析该电动机的工作特性和机械特性。

▲实验步骤：

（1）绘制转速特性曲线； （2）绘制转矩特性曲线； （3）绘制机械特性曲线。

实验源程序：

%串励直流电动机的运行特性

%转速特性曲线 p=2; z=120; a=1; U=220; Ra=0.2; Rs=0.12;

Ks=0.0011435;

Ia=linspace(20,120,10000); R=Ra+Rs; Ce=p*z/60;

Ct=p*z/(2*pi);

n=U./(Ce*Ks*Ia)-R/Ce*Ks; plot(Ia,n)

ylabel('n/(r/min)') xlabel('Ia/(A)')

title('串励电动机转速特性曲线')

%转矩特性曲线 p=2; z=120; a=1; U=220; Ra=0.2; Rs=0.12;

Ks=0.0011435;

Ia=linspace(20,120,10000); R=Ra+Rs; Ce=p*z/60;

Ct=p*z/(2*pi); Te=Ct*Ks*Ia.^2; plot(Ia,Te)

ylabel('Te/(N.m)') xlabel('Ia/(A)')

title('串励电动机转矩特性曲线')

%机械特性曲线 p=2; z=120; a=1; U=220; Ra=0.2; Rs=0.12;

Ks=0.0011435; R=Ra+Rs; Ce=p*z/60;

Ct=p*z/(2*pi);

Te=linspace(10,300,10000);

n=1/(Ce*Ks)*(U*sqrt((Ct*Ks)./Te.*1)-R); plot(Te,n)

ylabel('n/(r/min)') xlabel('Te/(N.m)')

title('串励电动机机械特性曲线')

五．实验结果

1．绘制转速特性曲线

串励电动机转速特性曲线250020001500n/(r/min)10005000203040506070Ia/(A)80901001101202．绘制转矩特性曲线

串励电动机转矩特性曲线700

600500Te/(N.m)4003002001000203040506070Ia/(A)80901001101203．绘制机械特性曲线

串励电动机机械特性曲线350030002500n/(r/min)200015001000500050100150Te/(N.m)200250300分析结论：

首先看转速特性，n和Ia大体上呈双曲线关系。当Ia增大时，不仅电枢回路的电阻压降增大，而且串联磁动势和主磁场也同时增大，这两个因素使得转速迅速下降。转速随负载增加迅速下降是串励电动机的一大特点。

再看转矩特性，Te和Ia上半段大体上呈抛物线关系，下半段接近直线。随着负载增大，串励磁动势增大，磁路出现饱和。

最后看机械特性。由图可见，随着转矩增加，串励电动机的转速迅速下降，这种特性也叫做软特性。