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昆明学院实验报告册
专业：电气工程及其自动化
班级： 2014级电气 1班
姓名：杨元
学号： 201404170216
课程：交直流调速控制系统
昆明学院自动控制与机械工程学院
实验项目名称： 开环直流调速系统的仿真实验 实验时间： 2017.6 同组人： 实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
1． 掌握开环直流调速系统的原理；
2． 掌握利用simulink 编程进行仿真的方法。
2、实验原理（简述）：
直流电动机的转速方程为：
a a
e U RI n C -=
Φ
(1)
从转速方程可以看出，调节电枢供电电压U a 即可实现调速，这种调速方法的优点是既能连续平滑调速，又有较大的调速范围，且机械特性也很硬。
开环直流调速系统的电气原理图如图1所示。三相晶闸管桥式整流电路经平波电抗器L 为直流电动机电枢供电，通过改变触发器移相控制信号U c ，可以调节晶闸管的触发角α，从而改变整流电路的输出电压平均值U d ，实现直流电动机的调速。
1-5 V-M 系统的结构示意图AC
~
图1 开环直流调速系统电气原理图
3、实验步骤：
1．掌握直流电动机调压调速的原理。
2．分析三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值之间的关系。
3．根据开环直流调速系统电气原理图，编制Simulink 实验程序，上机调试，记录结果。 4．分析实验结果，完成书面实验报告，并完成相应的思考题。
二、实验数据（记录相应的表格或图表）：
1、实验仿真结果：
图1-1 开环直流调速系统simulink仿真图
2、实验图表：
开环直流调速系统数据
直流电动机额定参数：U N=220V，I N=136A，n N=1460r/min，四极，R a=0.21Ω，GD2=22.5N·m2。励磁电压U f=220V，励磁电流I f=1.5A。三相桥式整流器内阻为R rec=0.5Ω。平波电抗器L d=20mH。
参数:
①供电电源电压
②电动机参数
励磁电阻：
励磁电感在恒定磁场控制是可取“0”。
电枢电阻：
电枢电感由下式估算：
电枢绕组和励磁绕组互感：
因为
所以
电动机转动惯量
③额定负载转矩
图1-2直流电动机开环调速系统模型参数
图1-3直流电动机转速与转矩之间的关系曲线
电动机转速
图1-4
电动机转矩
图1-5
电枢电流 图1-6
7
整流输出电压
图1-7
三、实验思考（完成相应的实验思考题，提出实验的改进方法）：
1、总结三相桥式整流电路中触发角α与输出直流电压平均值U d 之间的关系。
2
cos 145.0)cos 1(22)(sin 221
2
22α
ατ
τ
τ
α
+=+=
=⎰U U U U
wt wtd d
2、总结开环直流调速系统转速n 与转矩T e 之间的关系。
系统机械特性方程式为：)(1
I U K
d s e
R n -=
γ
或用转矩表示：T
K
K n T K
K K
U e
T
e
e T
e
e
s
R
R
n -
=-
=
0γ
式中
-K
T
电动机在额定磁通下的转矩系数，Φ=N T T C K ;
-n 0
理想空载转速，与电压系数γ成正比，C
U n
e
s
γ=
。
3、假设开环直流调速系统允许的最低转速为500r/min ，根据所给电动机参数计算开环直流调速系统的静差率δ和调速范围D 。
解：电动机的电动势系数：
n
R I U
K
N
a
N N
e
-=
1460
21
.0*136220-=
v.min/r =0.1311 v.min/r
则 1311
.021
.0*136=
=
∆
K
R I n
e
N
N
r/min
85.217= r/min
静差率 85
.21750085
.217min
+=
∆+∆=
n n
n N
N
δ =30%
调速范围：
)
3.01(*85.2173.0*1460)1(-=
-∆=δδn n N
N D =2.87
实验项目名称： 转速闭环控制的直流调速系统仿真实验 实验时间： 2017.6 同组人： 实验报告评分：
一、预习报告（实验课前了解实验目的，预习实验原理、实验步骤）：
1、实验目的（简述）：
1． 掌握转速闭环控制的直流调速系统原理； 2． 掌握利用simulink 编程进行仿真的方法。
