机电一体化-学习笔记二

Posted 2020-06-18

  从直流电机，到交流同步电机、交流感应电机，再到交流电动机调速系统和由变频器供电的一体化电机，电机技术的每一步发展，都伴随着人类生产力水平的巨大进步。直流电机具有良好的启动性能和调速性能，但却很难制造出高压直流发动机用于远距离输电，随着单机容量的增大，直流电机的换向也越来越困难。异步交流电动机结构简单，具有较好的稳态和动态特性，广泛应用于工业生产中。

  对于功率交换的机电系统，我们可以引入多通口系统的概念和键合图的表示方法。一个机电系统里往往有多个子系统，子系统互相连接的位置也是功率传递经过的地方，这些位置称为通口，有一个或多个通口的物理系统则称为多通口系统。为了用统一语言描述各种多通口，我们用功率变量（包括势变量e和流变量f）及能量变量（包括广义动量p和广义位移q）来描述各种动态系统，这四类变量就可以完成物理系统的建模。当两个多通口连接在一起后，通口的势变量和流变量就变的相同，称两个通口有一个共同的键。当我们用键合图表示相互连接的多开口系统时，可以让我们更加清晰直观地看出它们之间的联系。

  Modelica简化的直流电机模型

（1）改变外部串接电阻

 

得到的Tm和n随时间变化的图像为：

  可以看出，当电机启动后，转速立即增加，并在很短时间达到稳态，体现了直流电机良好的启动特性；当改变外接电阻阻值时，电机转速立马响应，并在很短时间内到达稳态，体现了直流电机具有良好的调速性能；增大电阻阻值，电机转速降低，由于取值问题，下降的不是很明显。

  电机启动后，电磁转矩立马减小，并在很短时间内趋近于0。

(2)改变电枢端电压

得到的Tm和n随时间变化的图像为：

  经过多次修改电枢端电压值，我发现了一个规律，当电枢端电压值扩大为之前的n倍时，电机的稳态转速也变为之前的n倍，而电磁转矩Tm的初始值则变为以前的n-1倍。因此可以看出，通过改变电枢端电压的方式来调节转速十分的方便可行，是主要的调节方式。