Vol.36No.62016.6
船电枝应用研究
基于 Simulink的交磁式电机扩大机运行特性仿真
高立夫,刘轶强,孙良友
(海车驻湖南地区军事代表室,湖南洲潭410111)
摘要:分析了交磁式扩人机以及普通直流申机的基本方程,使用 MATLAB Simulink对某型舰用交磁式扩大机
及他励直流发电机进行仿真,对仿真结果进行了对比。并运用仿真结果解释了该型扩大机曾出现的批次性质量问
题的原因并解决了该问题,保证了产品质量,为交磁式扩大机的故障分析提供了理论基础。
关键词:交磁扩大机直流电机仿真
中图分类号:TM33
文献标识码
文章编号:1003-4862(2016)06-006103
)perating Characteristics Simulation of Cross Magnetic-type Expansion
Motor by Simulink
Gao Lifu, Liu Yiqiang, Sun Liangyou
(Naval Representatives Office in Hunan, Xiangtan 411101, Hunan, China)
Abstract: The basic equation of cross magnetic type expansion motor and DC motor is analyzed. A kind of cross
magnetic-bpe expansion motor and DC motor used on ship are simulated by the Simulink, and the simulation
result are compared with each other: The reason of the batch quality problem of the motor is explained by use
the simulation results, and the problem is solved, that ensures the product quality and provides a thearetical basis
to analyze the problem of the cross magnetic type expansion motor.
Keywords: cross magnetic type expansion motor, simulation
引言
父磁式电机扩大机是一种特殊的直流发电机,
它的工作原理与普通直流电机的区别主要在于交
磁式扩大机利用了交轴电枢反应磁场,从而可用
套
电枢绕组实现两级放大作用“。这类电机在早期
图1父磁式扩人机原理图
有较广泛的应用,如今虽然大部分被电力电子设备
替代,但在舰船上仍有一定的应用。为了便于对该
K ap +rat
型电机进行故障分析,采 MATLAB/Simulink模块
时该型电机进行运行特性仿真。
un =- Yra trilat
(3)
1交磁式扩大机的基本方程
Vna trial
(4)
交磁式护大机原理图如图1所示,根据其各绕
V n Lnaiy Dali
组分布情沈,可得出基本方程如下
ya =Laia Maoi
V。-Ko9+
Li, +M
M
收稿日期:2016-03-01
作者简介:高立大(1989),男,助理程。研究方向:其中M、M分別为纵、横轴励磁绕组与电枢绕组
电气工程。
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船史枝应用研究
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的互感系数,L、L分别为纵、横轴励磁绕组白感
系数,Wa、v分别为纵横紳励做绕组总磁链,L
X:2283
分别为纵、横轴电枢绕组自感系数,ッ、分别
200…
ーー………ー……ーーー………-…Y:2284…m
为纵横Q势比例常数,q小q,为气隙中的纵、横轴
中的磁通。
a显然与a、ia具有一定线性比例关系,q2同
理,故可写作
K?=Ma+Ma
(9)
K。=Mia+Mia
假定气隙磁场沿电枢表面正弦分布、电枢绕组
没有漏磁通并忽略电枢电势脉动的条件下,可推导
图2zみk400扩大机输出电压
出
对于普通他励白流发电机,采用上述同样的方
法可求得:
V==K向
。=的=K小
(12)
uci(s) re+s
将其与式(7)-(10)比较,可得
其中a为电机内电势
选择的他励直流发电机参数为:
L,=M,L=M
(13)
0D=1050×2r60=35 T rad/,ra=2002,电枢电感
M,=Mn、M.=M
L。-0.024H,励磁绕组电感La-0.6H,互感M-6.2
显然交磁式扩大机无9轴励磁绕组,且q納电刷被H,z~440V
短接,故Mn,=0且x,=0对于有补偿绕组的扩大机,
其输出电压(内电势)的仿真结果如下图所示:
在完全补偿的情况下,由电枢电流ia产生的磁通被
1600
完全抵消,可认为M=0。在给定负载电阻,负
载电抗L的情況下,将M=0及4=0及(10)
(13)式代入(1)~(8)式,运用特征矢量法最
终求解得
田母丑
M
M
(14
S
q fd
+SL
该式就是交磁式扩大机在将电枢及补偿绕组
00.02.040.060.080.10.120.14
的电阻电感考虑为负载电阻电感的一部分时,输出
电压与輸入电压的传递函数表达式。
图3普通直流发电机输出电压
显然,交磁式扩大机的输出电压相对于控制电
2交磁式扩大机的与普通直流电机的仿真压经过2级放大,其电压放大系数为
对比
、OoM。oMd
选用zk400型电机作为仿真对象,
0=15002T/60=50nrad/s,r-17.7292,L-0.017H,
而普通直流电机的相当于一阶惯性放大环节
M-0042H,La-0.12H,,=r。+r=0.034+0011=?,其电压放大系数为:
0.045Ω,其中r。为电枢绕组,rh为电刷接触电阻。
OM
k
其额定励磁电流为610mA,额定输出电压为230
其输出电压的仿真结果如下图所示:
3运用仿真结果解决实际问题
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