直流电动机串电阻分级启动仿真实验设计

直流电动机串电阻分级启动仿真实验

电路图搭建：

如果电动机直接启动的话，设置Step1/ Step2 /Step3的起始值为0，并且step time 设为0，也就是在0时刻开始以后一直都为0值，也就是三个电阻开关保持闭合，使所串电阻短路，仿真得到转速和电枢电流的启动图形：

可以发现，启动电流在很短的时间里就冲击到很大的值，我们将电流波形横坐标和纵坐标分别放大看看：

从图中可以看到，在时间约为0.08s时刻电流冲击到了大约1840A，这很显然不符合要求，电机一启动就烧，或者启动瞬间熔断丝就烧断。

如果这时候串一个1Ω的电阻，也就是讲三个电阻值都串进电路，设置Step1/ Step2 /Step3的step time 设置为20s，得到以下波形：

可以发现启动电流变小了很多，在200A左右，这也就满足启动电流限制的要求了，但是串联的电阻不能一直在电路中，这样会造成能量损耗，因为虽然电阻很小，但是电流很大，电流平方得到损耗电功率就很大了，即使是在额定运行时，额定电流大约在88.8A，而且我们还发现在时间t=10s时刻，电机还没有达到额定运行状态，也就是启动过程太慢，这主要是串了启动电阻的原因。

现在我们采用分级启动，下次电阻降低是在电流约为额定的1.2倍时，这样我们选t=3.5s时，把串的0.518Ω的电阻去掉，使所串电阻为0.482Ω，设置step3的step time 为3.5s，得到如下仿真图：

可以发现电流会在3.5s时又有一个冲击电流，大约是210V左右，一般也能满足要求，

也就是说，二次所串的电阻0.482欧姆能够满足要求，现在我们试试如果去掉0.838Ω的电阻，只剩一只0.162Ω时仿真的波形：

很显然看出，在时间3.5s时刻，冲击电流很大，大约460V(底下的放大波形可以清楚地看出)，这也就不能满足电机的启动电流的要求。所以我们在去电阻时候要选择大小，不能一次性完全去掉，而是一次一次的分级去掉。下面就是我们进行的第二次去电阻。

这次去掉0.32Ω的电阻，保留0.168Ω小电阻，而且是在5s时刻去掉，设置step2的step time 为5s就行，得到如下波形：

我们发现，这时候的电流的冲击大小大约有273V左右，虽然不是很大，但是也不能满足要求，这时候要么选择所去电阻变小，要么选择推迟去除电阻的时间，现在我们选择在时间6s时刻去除0.32欧姆的电阻，得到波形：

可以发现，在6s时刻的冲击电流要小于5s时刻的冲击电流，大约为227V左右，在这时候如果我们选取所去电阻变为0.3Ω，看看仿真波形：

我们发现，6s时刻的冲击电流又变小了，大约为218V左右。

下面我们去除剩余的0.168+0.02=0.188Ω的电阻，选择在9s时刻，得到如下波形：

可以发现，最后一级所去电阻过大，产生冲击电流达到了约232V左右。

在仿真中试图找到合适的电阻分级模式，选择最合适的电阻模式。大致过程就是这样。