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。

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