他励直流电机串电阻启动

他励直流电动机串电阻启动仿真一、工作原理

电动机的起动是指电机合上电源后，从静止状态加速到所要求的稳定转速时的过程。起动时把电动机电枢直接加上额定电压是不允许的，因为在起动前，电机转速为零，由电枢电势公式可知，Ea也为零，电枢绕组电阻Ra又很小，若此时加上额定电压，会引起过大的起动电流Is，Is = UN/Ra,其值可达额定值的10～20倍。这样大的启动电流会产生强烈火花，甚至烧毁换向器；还会加剧电网电压的波动，影响同一电网上其他设备的正常运行，甚至可能引起电源开关跳闸。

直流电动机在电枢回路中串联电阻起动是限制起动电流和起动转矩的有效方法之一。建立他励直流电动机电枢串联电阻起动的仿真模型，仿真分析其串联电阻起动过程，获得起动过程的电枢电流、转速和电磁转矩的变化曲线。

二、参数计算

有一台他励直流电动机，参数如下：

PN=100KW

UaN=440V

IaN=497A

nN=1500r/min

Ra=0.076Ω

若采用串电阻启动，所串电阻计算如下：

（1）选择I1和I2

I1=（1.5～2.0）IaN=(1.5～2.0)497A=(745.5~994）A I2=（1.1～1.2）IaN=(1.1～1.2)497A=(546.7~596.4）A 选择I1=850A ，I2=550A

（2）求出起切电流比β

5.1550

85021===I I β （3）求出启动时的电枢电路电阻Ram Ω=Ω==518.0850

4401I U R aN am (4)求出启动级数m 74.45

.1lg 076.0518.0lg lg lg ===βa aN R R m

故取m=5

（5）重新计算β，校验I 2

A A I I A A R R m a aN 57847

.185047.1076

.0518.0512======ββ 由上可知，I 2在规定的范围内。

（6）求出各级启动电阻

Ω=Ω⨯-=-=Ω=Ω⨯-=-=Ω=Ω⨯-=-=Ω=Ω⨯-=-=Ω

=Ω⨯-=-=1668.0076.0)47.147.1()(1135.0076.0)47.147.1()(0772.0076.0)47.147.1()(0525.0076.0)47.147.1()(0357.0076.0)147.1()1(4

545534344232332221a st a st a st a st a st R R R R R R R R R R βββββββββ 三、仿真原理图 （1）仿真原理图如下图所示

（2）模块参数设置

1、他励直流电机模块

直流电动机的参数设置窗口如图2所示，其中：

Preset model -预设模型选项，有一些模块中预先设定好参数的模型可以使用，本例没有使用预设模型，所以选定了No 选项；

电枢回路电阻Ra =0.076，电感H 002.0La =

励磁回路电阻Ω=240Rf

励磁绕组和电枢之间的互感H 185.0Laf =

电动机的转动惯量2m kg 33.0J ∧•=

初始角速度 1=ωs /rad

2、直流电源模块（DC Voltage Source ）

3、其它参数设定

①Step时间从1~5分别为2.8S、4.8S、6.8S、8.8S、10.8S；

②timer时间设定为0.5S，另一参数为1；

③电阻按照计算值依次给定。

四、仿真结果

若直接启动，仿真图如下：

由以上两图对比可知，串电阻启动的启动电流小于直接启动时的启动电流。从串电阻启动的仿真结果中可以看出，通过设定合适的串联起动电阻的投入时间，起动电流可以控制在一定的范围内，同时电磁转矩也能够得到有效的降低，但转速需要在较长的时间内才能达到稳定。