《机电传动控制》（2017）第三周作业

• 1）结合教学进度自主阅读，并复习直流电机有关机械特性，预习交流电机工作原理，在博客笔记上重点记录学习心得、难点和疑点。
• 2）仿真和计算作业：

首先在PLECS上建立如下图所示的直流电机系统：

设置电机的参数如下图：

其中：
电枢绕组电阻Ra为0.5欧姆；
电枢绕组电感La为0.004亨；
励磁绕组电阻Rf为200欧姆；
励磁绕组电感Lf为0.2亨；
电枢绕组和励磁绕组的互感Laf为2亨；
电机转动惯量J为0.088牛米秒平方。
参数的含义可参见PLECS帮助文档中直流电机模型的介绍：

（模型中没有给出教科书中的转矩和电动势常数，但给出了等效的量。）

现已知该电机的额定参数如下：

• 额定励磁电流If=0.6安；
• 额定电枢电压为240伏；
• 额定负载转矩为12牛米。

请完成如下计算、仿真和设计工作：

• 计算额定工况下该电机的额定励磁电压为多少伏？
• 计算该电机的额定转速为多少（单位用转/分钟表示）？
• 在（转矩，转速）坐标系下画出该电机的固有机械特性。
• 在仿真模型中，给电机加上额定励磁电压和额定电枢电压，负载转矩为额定负载转矩，观察电机电枢电流、电磁转矩、转速及其他感兴趣物理量的波形，看是否与上述计算结果一致。
• 先后将电枢电压降低一半，电枢回路串联4欧姆电阻，励磁电压降低一半，先计算在这三种情况下额定负载条件下的稳态转速，然后用仿真实验验证结果是否正确。
• 利用教材上给出的直流电机启动和制动方法，在仿真模型中添加必要的元件（电阻、开关等），仿真直流电机通过绳轮带动一个重力负载上升和下降的过程（电机转速为正时表示重物上升，转速为负时重物下降），要求电机速度波形随时间如下变化：静止-》加速正转-》匀速正转-》减速正转-》加速反转-》匀速反转-》减速反转-》静止。在加减速过程，电机电枢电流不能超过额定电枢电流的3倍。重力负载等效转矩为12牛米。