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1、 学校代码：11517 学 号： HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 毕业设计 题 目 他励直流电动机仿真特性研究 学生姓名 张少侠 专业班级 机械设计制造及其自动化 学 号 系 （部） 机械工程学院 指导教师(职称) 赵 玲 （讲师） 完成时间 2013年 月 目 录 摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 引言11.2 选题背景与目的11.3 本文的结构内容22 他励直流电动机32.1 直流电动机概述32.1.1 直流电动机的基本方程42.1.2 他励直流电动机的原理62.1.3 他励直流电动机功率方程63 MATLAB 73.1 MATLAB背景和基本知识
2、73.1.1 MATLAB背景73.1.2 MATLAB基本知识73.2 Simulink 概述93.2.1 简述 Simulink 和 MATLAB集成93.2.2 仿真和分析104 直流电动机工作特性实验114.1 实验目的114.2实验设备114.3 实验内容114.4 注意事项134.5 实验报告135 他励直流电动机工作特性仿真155.1 他励直流电动机自激的仿真155.1.1 他励直流电动机的自励过程155.1.2 建立数学模型175.1.3 MATLAB程序设计185.1.4 仿真结果215.1.5 建立SIMULINK仿真模型225.1.6 仿真结果255.2他励直流电动机外特
3、性的仿真265.2.1他励直流电动机外特性分析265.2.2 建立数学模型265.2.3 MATLAB程序设计275.2.4 仿真结果295.3他励直流电动机调整特性的仿真305.3.1建立数学模型305.3.2 MATLAB程序设计305.3.3 仿真结果326 电站自并励同步发电机的起励仿真研究336.1 摘要336.2 研究意义336.3同步发电机起励的数学方程336.4同步发电机空载特性的数学模型346.5起励仿真结构图346.6仿真结果36结 论38致 谢39参考文献40II他励直流电动机特性仿真他励直流电动机特性仿真摘 要本文首先详细介绍了直流电动机的原理以及他励直流电动机的工作特
4、性，在进行他励直流电动机特性实验之后运用MATLAB来仿真他励直流电动机的特性。两者对比得出实验与仿真结果相符。利用MATLAB/SIMULINK进行仿真过程中包括：他励直流电动机电枢串电阻启动过程的仿真、他励直流电动机突然短路的仿真、直流电动机的转矩特性的仿真和直流电动机机械特性的仿真。论文分六大部分，第一部分是对电机的应用发展做了相关的描述。第二是对直流电动机的结构和原理做了详细的介绍，通过对他励直流电动机结构的了解，为进行他励直流电动机特性仿真做了基础。第三，对MATLAB仿真软件的发展史、基础知识等做了相关介绍，尤其对SimPowerSystems做详细阐述，在Simulink的仿真中
5、，主要是运用到SimPowerSystems里的相关模块。第四，在老师的指导下做他励直流电动机特性实验，得出实验数据。第五，利用MATLAB编程及MATLAB中的SIMULINK模块对他励直流电动机特性进行仿真并调试得出最佳仿真结果。关键词: 直流电动机/启动/短路/转矩特性/机械特性/MATLAB Simulation Study on characteristics of separately excited DC motorABSTRACTThis paper introduces in the principle of DC generator and excitation DC ge
6、nerator operating characteristics, in Shunt DC generator characteristic test after using MATLAB to analyze the characteristic of Shunt DC generator. The contrast between the two that the experiment and simulation results. The use of MATLAB/SIMULINK simulation, excitation DC generator external charac
7、teristic simulation and DC generator regulation characteristic simulation. Thesis is divided into four parts, the fist of the motor application development has made the related description. Second on the structure and the principle of the DC generator is introduced in detail, through to the excitati
8、on DC generator structure of understanding, for excitation DC generator simulation done foundation. In third, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. On the MATLAB simulation software development beginning, basic knowledge such as rela
9、ted to introduce, especially on the Sim Power Systems done in detail, in the Simulink simulation, is mainly applied to Sim Power Systems in the relevant module. In fourth, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. Fifth, the use of MATLA
10、B programming and MATLAB SIMULINK module of DC generator characteristic simulation and debugging simulation results. Key Words: DC motor;boot ;short;torque; mechanical properties1 绪论1.1 引言电能是能量的一种形式，且电能与其他形式能量相比，电能具有明显的优势。在现代生产和生活中，电能已经成为使用最为广泛的一种能源。因为它便于自动控制、集中管理和远距离输送。在电力工业、机械工业、冶金工业、工矿企业、化学工业、交通运
11、输业、农业及日常生活等方面都用到电动机，电动机是将电能转化为机械能，为各种工作机械提供动力来源的一种设备。由此可见，电动机在我国国民经济的建设中起着举足轻重的作用，随着社会生产力的不断发展以及科学技术的不断创新，电动机的种类日益繁多。但直流电机因结构复杂、维护困难、价格较贵等缺点制约了它的发展，应用不如交流电机广泛。但由于直流电动机具有优良的启动、调速和制动性能，因此在工业领域中仍占有一席之地。另外在科学研究和工程应用的过程中，往往需要大量的数学计算，传统的纸笔和计算机已经不能从根本上满足海量计算的要求，一些技术人员尝试使用Basic，Fortran；C/C+等语言编写程序来减轻工作量。但编程
12、不仅仅需要掌握所用语言的语法，还需要对相关算法进行深入分析，这对大多数科学工作者而言有一定的难度。与这些语言相比，Matlab的语法更简单，更贴近人的思维方式。Matlab问世以来，凭借其强大的数值计算能力、出色的数据图形可视化技术及日益丰富的Simulink动态仿真模型库，迅速占领了工程技术领域各学科的仿真高地，成为首屈一指的计算机仿真平台。在电机电气自动化领域，很多教师、学生和工程技术人员也把Matlab作为教学、学术活动和工程设计的重要仿真工具。1.2 选题背景与目的直流电动机是社会生活中人们最先发明并使用的一种电机，直流电动机在和交流电动机的对比下，直流电动机由于一下几个方面的原因而制
13、约了其发展，分别是直流电动机的结构比较复杂，有时维护起来却比较困难，而且相对交流电机，直流电机的价格也比较昂贵。但直流电动机自身也有很多的优点，比如优良的启动特性，调速和制动性能。因此在现代生产的许多场合下，直流电动机的应用很广泛。例如化工中的电镀和电解等设备，以及直流电焊机和某些特殊场合下使用的大型同步电机的励磁电源还有一些在移动运输场合下使用的机械，在没有交流电源情况下它们所需要的直流电源，依然可以使用直流发电机来为其提供电源。根据电动机工作原理的不同，直流电动机包括他励直流电动机、并励直流电动机、串励直流电动机以及复励直流电动机。直流电动机是把电能转化为机械能的机器。随着MATLAB软件的问世以来，凭出色的借该软件强大的数值计算能力，还有其出色的数据图形可视化技术以及越来越丰富而完善的Simulink动态仿真模型库，以迅雷不及掩耳之势占领了目前第一位的计算机仿真平台。尤其是在电机和电器自动化领域，绝大多数的教授、老师、学生还有工程技术人员，他们都不约而同的把Marlab软件作为课堂授课，平时的学术交流还有工程设计的重要的仿真工具。本课题的主要研究对象是他励直流电动机中最基本的工作特性曲线，如他励直流电动机的机械特性、人为特性、起动、制动以及调速等特性的研究。通过查阅相关内容的资料，以及了解学习直流电动机的工作原理和Matlab仿真软件的发展及现
