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运动控制系统（课程设计）

教师：段志梅 姓名：杨绍军 学号：201013050207 班级：10电气1班

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摘 要

直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。并通过Simulink进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。

与单向异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用。当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕阻，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

一、三相异步工作原理

三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场。转速的大小由电动机极数和电源频率而定。旋转磁场的转速n1称为同步转速。它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为：

n1=60f1∕p

对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。

交流异步电动机机械特性的参数表达式如下：

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'R3Us2rST???Rr'???12Lls?L'lr2??1??RS?S????变压调速是异步电动机调速方法中的一种，由三相异步电动机机械特性

参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速下，电磁转矩Te与定子电压US的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可以机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下的转速。 本实验即采用定子调压调速系统，就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。如下图画出了定

\子电压为U1、U1'、U1\ (U1?U1'?U1)时的机械特性。

s a b c 通风机负载特U”1 cb’ ’ a’ U1>U1’>U” Temax Sm nm TL 二、设计流程

1电动机的选型:

假设电动机工作于普通机床主轴传动系统中，设定最大转速为1440r/min，可选出电动机型参数如下：

型号：Y132S-4 额定功率：5.5KW 满载时定子电流：12A 满载时转速：1440r/min 满载时效率：85.5% 满载时功率因数：0.84 堵转电流/额定电流：7A 堵转转矩/额定转矩：2.2N.m 铁芯长度：115mm 气隙长度0.4mm 定子外径：210mm 定子内径：136mm 定子线规根数-d：1-0.9mm

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