電機(jī)拖動(dòng)第三章.

1、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式直線運(yùn)動(dòng)：直線運(yùn)動(dòng)： 由物理學(xué)知，質(zhì)量為由物理學(xué)知，質(zhì)量為 的物體作直線運(yùn)的物體作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)加在物體上的拖動(dòng)力為動(dòng)時(shí)，當(dāng)加在物體上的拖動(dòng)力為 ，阻，阻力為力為 ，速度為，速度為 時(shí)，在圖所示正方向時(shí)，在圖所示正方向下，描述此直線運(yùn)動(dòng)的方程式為下，描述此直線運(yùn)動(dòng)的方程式為dtdvmFFL單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)：?jiǎn)屋S電力拖動(dòng)系統(tǒng)：dtdJTTLem 與直線運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為與直線運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 的鋼體的鋼體做定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)加在鋼體上的拖動(dòng)做定軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)加在鋼體上的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩為 ，阻轉(zhuǎn)矩為，阻轉(zhuǎn)矩為 ，角速度為，角速度為

2、 時(shí)，在圖所示正方向下，描述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)，在圖所示正方向下，描述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的的方程式為的方程式為JLTemT2GDgGDDgGmJ44222旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量 ; 旋轉(zhuǎn)體的慣性半徑旋轉(zhuǎn)體的慣性半徑, m2D轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 與飛輪慣量與飛輪慣量 的換算關(guān)系為的換算關(guān)系為J2GDgGDDgGmJ44222又因?yàn)闄C(jī)械角速度和轉(zhuǎn)速之間有：60/2 n2375emLGD dnTTdt2GDG2D2Nm對(duì)于實(shí)際電力拖動(dòng)系統(tǒng)，考慮到（1）電機(jī)可能正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行；（2）電機(jī)可能運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；（3）負(fù)載轉(zhuǎn)矩也可能由上升過程中的制動(dòng)性變?yōu)橄陆颠^程中的驅(qū)動(dòng)性轉(zhuǎn)矩。因此，使用上式時(shí)需注意正、負(fù)號(hào)問

3、題。正負(fù)號(hào)一般正負(fù)號(hào)一般按如下慣例選取按如下慣例選取：（1 1）首先取轉(zhuǎn)速的方向?yàn)檎较?；）首先取轉(zhuǎn)速的方向?yàn)檎较颍唬? 2）對(duì)于電磁轉(zhuǎn)矩，若與轉(zhuǎn)速方向相同，）對(duì)于電磁轉(zhuǎn)矩，若與轉(zhuǎn)速方向相同，則取則取“+”+”；反之，則?。环粗?，則取“-”-”；（3 3）對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而言，若與轉(zhuǎn)速方向相）對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩而言，若與轉(zhuǎn)速方向相反，則取反，則取 “ “+”+”；方向相同則??；方向相同則取“-”-”；（1 1）若）若 時(shí)，則時(shí)，則 = =常值，系統(tǒng)穩(wěn)常值，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行；態(tài)運(yùn)行；（2 2）若）若 時(shí)，則時(shí)，則 ，正向加，正向加速或反向減速；速或反向減速；（3 3）若）若 時(shí)，則時(shí)，則 ，正向減，正向減速或反

4、向加速。速或反向加速。 emLTTnemLTT0dndtemLTT0dndtn問題的提出：?jiǎn)栴}的提出：n 在工業(yè)企業(yè)中，為了滿足工業(yè)過程的要在工業(yè)企業(yè)中，為了滿足工業(yè)過程的要求，在很多場(chǎng)合電機(jī)不直接和工作機(jī)構(gòu)相求，在很多場(chǎng)合電機(jī)不直接和工作機(jī)構(gòu)相聯(lián)，而是中間通過一些減速機(jī)構(gòu)，如齒輪聯(lián)，而是中間通過一些減速機(jī)構(gòu)，如齒輪箱、皮帶輪、蝸輪蝸桿等，這樣就構(gòu)成了箱、皮帶輪、蝸輪蝸桿等，這樣就構(gòu)成了多軸系統(tǒng)。多軸系統(tǒng)。 n為了簡(jiǎn)化計(jì)算，把多軸復(fù)雜系統(tǒng)等效成為了簡(jiǎn)化計(jì)算，把多軸復(fù)雜系統(tǒng)等效成一個(gè)單軸簡(jiǎn)單系統(tǒng)，方法是把電機(jī)軸后面一個(gè)單軸簡(jiǎn)單系統(tǒng)，方法是把電機(jī)軸后面的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)部分（如下圖中虛的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

5、和工作機(jī)構(gòu)部分（如下圖中虛線框部分所示）都折算到電機(jī)軸上，用一線框部分所示）都折算到電機(jī)軸上，用一個(gè)等效負(fù)載來(lái)代替它，這樣就可以用單軸個(gè)等效負(fù)載來(lái)代替它，這樣就可以用單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式來(lái)研究多軸系統(tǒng)，這時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式來(lái)研究多軸系統(tǒng)，這時(shí)運(yùn)動(dòng)方程式為運(yùn)動(dòng)方程式為 dtdnGDTTLem3752折算折算 折算方向：一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動(dòng)機(jī)軸折算。原因是研究對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。且電動(dòng)機(jī)軸一般是高速。根據(jù)傳送功率不變的原則，高速軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值小。折算的原則是：確保折算前后系統(tǒng)所傳折算的原則是：確保折算前后系統(tǒng)所傳遞的功率或系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能不變。遞的功率或系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能不變。定義： 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)

6、矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 即為生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，它與電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相對(duì)應(yīng)。()Lnf T大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械可歸納為： A、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性特點(diǎn)： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩不受轉(zhuǎn)速變化的影響。在任何轉(zhuǎn)速下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩總是保持恒定或大致恒定。 1 1、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不隨轉(zhuǎn)速的變化而變負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，但其方向總是與運(yùn)動(dòng)的方向相反。例化，但其方向總是與運(yùn)動(dòng)的方向相反。例: :電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。 將負(fù)載特性畫在平面坐標(biāo)圖上，根據(jù)將負(fù)載特性畫在平面坐標(biāo)圖上，根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的符號(hào)規(guī)定法，反抗

7、性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的符號(hào)規(guī)定法，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性在第載特性在第和第和第象限，如圖所示。象限，如圖所示。 由圖可見，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的由圖可見，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向總是相反，亦即負(fù)載轉(zhuǎn)矩總是阻礙電機(jī)的運(yùn)方向總是相反，亦即負(fù)載轉(zhuǎn)矩總是阻礙電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 2、位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性特點(diǎn)：特點(diǎn)： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩具有固定的大小和方向，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩具有固定的大小和方向，即 n n的大小和方向改變時(shí)，的大小和方向改變時(shí)， T TL L的大小和方的大小和方向都不變。屬于這一類的生產(chǎn)機(jī)械有起重向都不變。屬于這一類的生產(chǎn)機(jī)械有起重機(jī)的提升和下放機(jī)構(gòu)、高爐料車卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)機(jī)的提升和下放機(jī)構(gòu)、高爐料

8、車卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)等。等。 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性在第位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性在第和第和第象限，如圖所示象限，如圖所示 由圖可見，位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速由圖可見，位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速方向的改變而改變。無(wú)論電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，負(fù)載轉(zhuǎn)方向的改變而改變。無(wú)論電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終為單一方向。矩始終為單一方向。特點(diǎn)特點(diǎn): : 負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比，負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比，即即例：通風(fēng)機(jī)、水泵及油泵等，負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，例：通風(fēng)機(jī)、水泵及油泵等，負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，其中空氣、水、油等介質(zhì)對(duì)機(jī)器葉片的其中空氣、水、油等介質(zhì)對(duì)機(jī)器葉片的阻力基本上和阻力基本上和 成正比。成正比。2n2LTKnB B

9、、通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性、通風(fēng)機(jī)負(fù)載特性C C、恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性、恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性1LTkn恒功率負(fù)載：如車床、恒張力卷取機(jī)，隨著卷取直徑增大，力矩增大。但為了保持張力不變，線速度應(yīng)不變，相應(yīng)地轉(zhuǎn)速就要降低，結(jié)果是功率不變。常數(shù)KnnKTPLL602602定義：定義： 由電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式由電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 可可知，當(dāng)知，當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 為恒速，稱這時(shí)電力拖動(dòng)系統(tǒng)為恒速，稱這時(shí)電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于處于平衡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)平衡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。 若將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性繪制在若將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性繪制在同一坐標(biāo)平面上，則兩條曲線的交點(diǎn)必為電力拖動(dòng)同一坐標(biāo)平面上，則兩條曲線的交點(diǎn)

10、必為電力拖動(dòng)系統(tǒng)的系統(tǒng)的平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)（見下圖中的（見下圖中的A A和和 點(diǎn)）。點(diǎn)）。 2375emLGD dnTTdtemLTTnA在交點(diǎn)處，在交點(diǎn)處， 穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)在交點(diǎn)之上，在交點(diǎn)之上， 系統(tǒng)減速系統(tǒng)減速在交點(diǎn)之下，在交點(diǎn)之下， 系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速 只有機(jī)械特性和負(fù)載特性的交點(diǎn)為平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。只有機(jī)械特性和負(fù)載特性的交點(diǎn)為平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。LemTTAnn LemTT0dtdnLemTT0dtdn定義：定義： 所謂穩(wěn)定運(yùn)行，是指電力拖動(dòng)系統(tǒng)原所謂穩(wěn)定運(yùn)行，是指電力拖動(dòng)系統(tǒng)原來(lái)處于平衡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在某種干擾下，來(lái)處于平衡運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在某種干擾下，離開了原來(lái)的平衡狀態(tài)，若系統(tǒng)有能力離開了原來(lái)的平

11、衡狀態(tài)，若系統(tǒng)有能力達(dá)到新的平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)；或者當(dāng)干擾消除達(dá)到新的平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)；或者當(dāng)干擾消除后，能夠回到原平衡狀態(tài)點(diǎn)，就說(shuō)系統(tǒng)后，能夠回到原平衡狀態(tài)點(diǎn)，就說(shuō)系統(tǒng)原來(lái)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。原來(lái)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。例例3-23-2： 用穩(wěn)定運(yùn)行的概念判斷圖中用穩(wěn)定運(yùn)行的概念判斷圖中的的A A點(diǎn)是否為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)？點(diǎn)是否為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)？系統(tǒng)原在系統(tǒng)原在A A點(diǎn)平衡運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)平衡運(yùn)轉(zhuǎn) ， 突加干擾，假定負(fù)載轉(zhuǎn)矩突加干擾，假定負(fù)載轉(zhuǎn)矩 ，由于機(jī)，由于機(jī)械慣性，開始時(shí)，械慣性，開始時(shí)， 不能突變，不能突變， 不變，不變， 不變，不變， 不變，這時(shí)不變，這時(shí)Ann 1LemTT21LLTTnnCEeaaaaaREUIaTem

12、ICT21LLTTaTemaaaaaLemICTREUIEndtdnTT02 直至直至 ，系統(tǒng)有能力達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，系統(tǒng)有能力達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)點(diǎn)，所以所以A點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。2LemTTAAnn例例3-33-3： 判斷圖中的判斷圖中的B B點(diǎn)是否為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)？點(diǎn)是否為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)？ 假定原狀態(tài)假定原狀態(tài) 突加干擾突加干擾 ，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速不能，由于機(jī)械慣性轉(zhuǎn)速不能突變，電磁轉(zhuǎn)矩突變，電磁轉(zhuǎn)矩 也不變，這時(shí)也不變，這時(shí)系統(tǒng)不能達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)，所以系統(tǒng)不能達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)，所以A A點(diǎn)是不點(diǎn)是不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。nTndtdnTTemLem0221LLTTaTemICTAnn

13、1LemTT假定原系統(tǒng)在假定原系統(tǒng)在A點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，加干擾后偏離了點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，加干擾后偏離了A點(diǎn)，點(diǎn)，當(dāng)干擾消除后當(dāng)干擾消除后 ，這時(shí)各個(gè)參量為：，這時(shí)各個(gè)參量為：BCnn LLALememAemATTTTTTnnndtndGDTTLem)(3752LAemATTdtndGDTTLem3752則有則有: dtnndGDTTTTALLAememA3752當(dāng)電機(jī)工作在當(dāng)電機(jī)工作在A點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)時(shí)，考慮到微小增量為在考慮到微小增量為在A A點(diǎn)的偏點(diǎn)的偏導(dǎo)數(shù)乘上導(dǎo)數(shù)乘上 ，上式為，上式為ndtndGDnnTnnTAAnLnem3752dtndnGDnTnTAAnLnem3752整理為線性微分方程整理為線性微

14、分方程tGDnTnTstAnemAnemenn375/2當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) ， （按指數(shù)規(guī)律下降）（按指數(shù)規(guī)律下降） ，擾動(dòng)消失，擾動(dòng)消失后經(jīng)過一段時(shí)間，后經(jīng)過一段時(shí)間， 系統(tǒng)回到系統(tǒng)回到A點(diǎn)，點(diǎn)，A點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。AAnLnemnTnTnt0n當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) ， （按指數(shù)規(guī)律上升）（按指數(shù)規(guī)律上升） ， 不可能使系不可能使系統(tǒng)回到統(tǒng)回到A點(diǎn)點(diǎn) ，A點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。AAnLnemnTnTnt電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件為：電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件為：AAnLnemnTnT機(jī)械特性和負(fù)載特性必須有交點(diǎn)機(jī)械特性和負(fù)載特性必須有交點(diǎn)(如：如：A點(diǎn)點(diǎn))在交點(diǎn)處，若在交點(diǎn)處，若

15、斜率 則交點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，則交點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，否則就不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。否則就不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。 A點(diǎn)：點(diǎn)：0AnemnT0AnLnTAAnLnemnTnT因?yàn)橐驗(yàn)樗运訟點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。B點(diǎn)：點(diǎn)：BBnLnemnTnT因?yàn)橐驗(yàn)樗运訠點(diǎn)不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。點(diǎn)。C點(diǎn)：點(diǎn)：0CnemnT0CnLnT因?yàn)橐驗(yàn)镃CnLnemnTnT所以所以C點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。點(diǎn)是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。0BnemnT0BnLnT動(dòng)態(tài)過程動(dòng)態(tài)過程: : 當(dāng)人為的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的某些參數(shù)或當(dāng)人為的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的某些參數(shù)或負(fù)載波動(dòng)時(shí)，引起系統(tǒng)從某一穩(wěn)態(tài)過負(fù)載波動(dòng)時(shí)，引起系統(tǒng)從某一穩(wěn)態(tài)過渡到另一穩(wěn)態(tài)，這個(gè)過程叫做動(dòng)態(tài)過渡到另

16、一穩(wěn)態(tài)，這個(gè)過程叫做動(dòng)態(tài)過程程, ,也稱作過渡過程。也稱作過渡過程。 研究動(dòng)態(tài)過程的意義：研究動(dòng)態(tài)過程的意義：研究過渡過程可以分析各物理量隨時(shí)間是如研究過渡過程可以分析各物理量隨時(shí)間是如何變化的，而其變化規(guī)律為電力拖動(dòng)運(yùn)行的負(fù)何變化的，而其變化規(guī)律為電力拖動(dòng)運(yùn)行的負(fù)載圖，這些負(fù)載圖是正確選擇與校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)功載圖，這些負(fù)載圖是正確選擇與校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)功率的依據(jù)；率的依據(jù)；研究過渡過程可以分析如何縮短過渡過程的研究過渡過程可以分析如何縮短過渡過程的時(shí)間以提高生產(chǎn)率；時(shí)間以提高生產(chǎn)率；探討減少過渡過程能耗的途徑，以提高電動(dòng)探討減少過渡過程能耗的途徑，以提高電動(dòng)機(jī)的利用率；機(jī)的利用率；研究如何改善電力拖動(dòng)的

17、運(yùn)行情況，使設(shè)備研究如何改善電力拖動(dòng)的運(yùn)行情況，使設(shè)備能安全運(yùn)行。能安全運(yùn)行。電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般存在有電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般存在有三種慣性三種慣性：（1）機(jī)械慣性機(jī)械慣性：由于系統(tǒng)有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，或者：由于系統(tǒng)有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，或者說(shuō)系統(tǒng)有飛輪慣量，使得說(shuō)系統(tǒng)有飛輪慣量，使得n不能突變不能突變;（2）電磁慣性電磁慣性：由于電樞回路和勵(lì)磁回路都：由于電樞回路和勵(lì)磁回路都存在著電感，使得電樞電流，勵(lì)磁電流等都不存在著電感，使得電樞電流，勵(lì)磁電流等都不能突變能突變;（3）熱慣性熱慣性：使電機(jī)的溫度不能突變，由于：使電機(jī)的溫度不能突變，由于溫度變化比轉(zhuǎn)速及電流等物理量的變化要慢得溫度變化比轉(zhuǎn)速及電流等物理量的變化要慢得

18、多，因此一般不考慮熱慣性。多，因此一般不考慮熱慣性。 假定系統(tǒng)由某一穩(wěn)定狀態(tài)假定系統(tǒng)由某一穩(wěn)定狀態(tài)A A向另一穩(wěn)定向另一穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)B B過渡過渡（見圖（見圖3-14b3-14b），推導(dǎo)動(dòng)態(tài)過程中電樞電），推導(dǎo)動(dòng)態(tài)過程中電樞電流與轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的流與轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化規(guī)律，即：變化規(guī)律，即： 與與 。( )aIf t( )nf t1 1、轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特性、轉(zhuǎn)速動(dòng)態(tài)特性 tfn RRIEUaaaRRnCURREUIaeaaaRRnCUCICTaeTaTem將上式代入運(yùn)動(dòng)方程式將上式代入運(yùn)動(dòng)方程式,整理得整理得LTeanndtdnCCRRGD22375LMnndtdnT22375TeaMCCRRGDTnL為

19、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速上式為一階常系數(shù)線性微分方程，其解的上式為一階常系數(shù)線性微分方程，其解的形式為形式為L(zhǎng)TtnCenM式中積分常數(shù)C由初始條件決定，假設(shè)系統(tǒng)從某一轉(zhuǎn)速nst開始加速，即當(dāng)t=0時(shí)，轉(zhuǎn)速n=nst。把此條件帶入上式中，可得：C=nst-nL把C帶入上式中，可得：MMMTtstTtLTtLstLenenennnn)1 ()(式中，式中， 起動(dòng)完畢時(shí)的起動(dòng)完畢時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；穩(wěn)定轉(zhuǎn)速； 初始轉(zhuǎn)速；初始轉(zhuǎn)速； 機(jī)電時(shí)間常數(shù)，具機(jī)電時(shí)間常數(shù)，具有時(shí)間量綱，單位為有時(shí)間量綱，單位為 秒秒 。因?yàn)榧扰c機(jī)械參量有關(guān)，又與電氣參量有關(guān)，因?yàn)榧扰c機(jī)械參量有關(guān)，又與電氣參量有關(guān)，所以稱作機(jī)電時(shí)間常數(shù)。所以稱作機(jī)

20、電時(shí)間常數(shù)。 eaLaLCRRIUn)(eastastCRRIUn)(22375TeaMCCRRGDT 若系統(tǒng)從靜止開始起動(dòng)，即當(dāng)若系統(tǒng)從靜止開始起動(dòng)，即當(dāng) 時(shí)，轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速 。將。將 代入代入（3-163-16）式，得）式，得0t0n0stn)1 (MTtLenn由圖可見，他勵(lì)直流由圖可見，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載電動(dòng)機(jī)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載起動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)速隨時(shí)起動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)速隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。間按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。 2 2、電樞電流動(dòng)態(tài)特性和電磁轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)特、電樞電流動(dòng)態(tài)特性和電磁轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)特性性 對(duì) 求導(dǎo)，LTtnCenMMTtMeTCdtdn將將 代入運(yùn)動(dòng)方程式，得代入運(yùn)動(dòng)方程式，得dtdnLTtMe

21、mTeTCGDTM)(3752將初始條件將初始條件 代入上式，整理得代入上式，整理得0temstTTMMTtstTtLemeTeTT)1 (將上式兩邊同除以將上式兩邊同除以 ，得，得MMTtstTtLaeIeII)1 (TC 及及 電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的穩(wěn)態(tài)值；穩(wěn)態(tài)值； 及及 電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的初始值。初始值。LTLIstTstI 起動(dòng)過程中的電樞電流隨時(shí)間的變化規(guī)律對(duì)應(yīng)起動(dòng)過程中的電樞電流隨時(shí)間的變化規(guī)律對(duì)應(yīng)的特性曲線如圖所示。電磁轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化規(guī)律的特性曲線如圖所示。電磁轉(zhuǎn)矩隨時(shí)間的變化規(guī)律與電樞電流相似。與電樞電流相似。3 3、過渡過程的時(shí)間和加

22、速度、過渡過程的時(shí)間和加速度由（3-16）可知，若系統(tǒng)從某一起始轉(zhuǎn)速開始加速，經(jīng)過時(shí)間t后，可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，若反過來(lái)想，要知道過度過程中轉(zhuǎn)速?gòu)膎st到達(dá)nx（任一轉(zhuǎn)速）所用的時(shí)間tx，就要推導(dǎo)出tx的表達(dá)式。（1 1）過渡過程的時(shí)間）過渡過程的時(shí)間MxTtLstLxennnn)(將已知條件代入轉(zhuǎn)速特性，得任意轉(zhuǎn)將已知條件代入轉(zhuǎn)速特性，得任意轉(zhuǎn)速：速：從而可得過渡過程的時(shí)間為從而可得過渡過程的時(shí)間為 LxLstMxnnnnTtln同理，由式（同理，由式（3-193-19）和（）和（3-203-20），可得），可得LxLstMxTTTTTtlnLxLstMxIIIITtln當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)漠?dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)?/p>

23、 到到 時(shí)，理論上時(shí)，理論上 ,實(shí)際上，當(dāng)實(shí)際上，當(dāng) 時(shí)，認(rèn)為過渡過程基本時(shí)，認(rèn)為過渡過程基本結(jié)束；這時(shí)結(jié)束；這時(shí) 分析：分析：Lxnn 0stnLLLMxnnnTt0lnLxnn95. 0MLLLMxTnnnTt395. 00ln當(dāng)當(dāng) 時(shí)，認(rèn)為過渡過程基本結(jié)束，這時(shí)，認(rèn)為過渡過程基本結(jié)束，這時(shí)時(shí) 。Lxnn98. 0MxTt4所以一般取所以一般取 ，認(rèn)為，認(rèn)為 ，過渡，過渡過程結(jié)束。過程結(jié)束。MxTt)43(Lxnn 過渡過程的時(shí)間過渡過程的時(shí)間 與機(jī)電時(shí)間常數(shù)與機(jī)電時(shí)間常數(shù) 成正成正比，當(dāng)比，當(dāng) 增大時(shí)，增大時(shí)， 增加，過渡過程進(jìn)行增加，過渡過程進(jìn)行的慢。要想縮短過渡時(shí)間以提高生產(chǎn)率，要的

24、慢。要想縮短過渡時(shí)間以提高生產(chǎn)率，要盡量使減小盡量使減小 。由。由 可知，可知，縮短過渡過程的時(shí)間的有效方法是盡量減小縮短過渡過程的時(shí)間的有效方法是盡量減小系統(tǒng)的飛輪慣量系統(tǒng)的飛輪慣量 。MTxtMTxtMT22375TeaMCCRRGDT2GD（2 2）過渡過程的加速度）過渡過程的加速度對(duì)式（對(duì)式（3-163-16）求導(dǎo)數(shù)，得過渡過程中的加速）求導(dǎo)數(shù)，得過渡過程中的加速度為度為將將 代入上式，可得最大加速度為代入上式，可得最大加速度為MxTtMstLxeTnndtdn0 xtMstLtxTnndtdn0從從 加速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速加速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 所用的時(shí)間為所用的時(shí)間為L(zhǎng)n0 xtxtxstxtdt

25、dnnn0stnn LnMMstLstLtxstLxTTnnnndtdnnnt0LnMTstn4 4、加快過渡過程的途徑、加快過渡過程的途徑3752GDTTdtdnLem由電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式知由電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式知加快過渡過程措施如下加快過渡過程措施如下 ：（1 1）減少系統(tǒng)的飛輪慣量）減少系統(tǒng)的飛輪慣量 （2 2）改善起動(dòng)電流波形）改善起動(dòng)電流波形電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始加速到以某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始加速到以某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行的整個(gè)過程叫作起動(dòng)過程，簡(jiǎn)稱起動(dòng)。運(yùn)行的整個(gè)過程叫作起動(dòng)過程，簡(jiǎn)稱起動(dòng)。 對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的一般對(duì)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的一般要求是要求是：電動(dòng)機(jī)的初始

26、起動(dòng)電流不能過大，一般要電動(dòng)機(jī)的初始起動(dòng)電流不能過大，一般要求求 。起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大，應(yīng)起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大，應(yīng)滿足滿足 , , 以保證電動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng)起來(lái)。以保證電動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng)起來(lái)。起動(dòng)設(shè)備與控制方式力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)與可靠、起動(dòng)設(shè)備與控制方式力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)與可靠、操作方便。操作方便。NstII2LstTT 若要直接起動(dòng)（電樞回路不串電阻），首若要直接起動(dòng)（電樞回路不串電阻），首先將電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組通以勵(lì)磁電流先將電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組通以勵(lì)磁電流 ，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 使磁通使磁通 ，再將電樞回路加額，再將電樞回路加額定電壓定電壓 這時(shí)轉(zhuǎn)速這時(shí)轉(zhuǎn)速 ，感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì) 。起

27、動(dòng)電流為起動(dòng)電流為一般電樞電阻一般電樞電阻 很小，導(dǎo)致起動(dòng)電很小，導(dǎo)致起動(dòng)電流流 ，通常，通常 。fIfINNU0n0nCEeaaNstRUINstIINstII)2010(aNstRUI危害：危害：（1）導(dǎo)致?lián)Q向困難，換向器表面產(chǎn)生強(qiáng)烈火花）導(dǎo)致?lián)Q向困難，換向器表面產(chǎn)生強(qiáng)烈火花或環(huán)火可能燒毀電機(jī)；或環(huán)火可能燒毀電機(jī)；（2）產(chǎn)生過大的）產(chǎn)生過大的 ，可能損，可能損壞機(jī)械傳動(dòng)部件；壞機(jī)械傳動(dòng)部件；（3）引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響接于同一電網(wǎng)的）引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，影響接于同一電網(wǎng)的其他電器設(shè)備的正常運(yùn)行。其他電器設(shè)備的正常運(yùn)行。 所以所以dtdnIGTstNstRUIast 由起動(dòng)電流方程式由起動(dòng)電流

28、方程式可知，限制起動(dòng)電流可知，限制起動(dòng)電流的方式有兩種：的方式有兩種：降低電源電壓起動(dòng)；降低電源電壓起動(dòng)；增加電樞回路的總增加電樞回路的總電阻起動(dòng)。電阻起動(dòng)。A0nTLTst1Tst2TemUa3Ua7Ua6Ua5Ua4Ua2Ua1Ua7 Ua6 Ua5 Ua4 Ua3 Ua2 Ua1UKMMKM3KM2KM1Rad3Rad2Rad1RaR3R2R1nN2n01nNTemn0nN1TLnN0n)1 (/ )1 ()1 (010101minmaxNNNNNNNNnnnnnnnnnnnnnD越小D越小，實(shí)際希望 小，D大。minmaxnnD 1iinnk 機(jī)械調(diào)速機(jī)械調(diào)速調(diào)速措施：調(diào)速措施： 電氣

29、調(diào)速電氣調(diào)速 機(jī)械機(jī)械- -電氣調(diào)速電氣調(diào)速1 1、降低電源電壓調(diào)速、降低電源電壓調(diào)速 保持保持 ，電樞回路不外串電，電樞回路不外串電阻阻 ，調(diào)節(jié)電樞電源電壓，調(diào)節(jié)電樞電源電壓 來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。N aRR上式中，上式中， 發(fā)電機(jī)發(fā)出的感應(yīng)電發(fā)電機(jī)發(fā)出的感應(yīng)電勢(shì)；勢(shì)； 發(fā)電機(jī)的電樞電阻。發(fā)電機(jī)的電樞電阻。式所對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性曲線如圖所示。式所對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性曲線如圖所示。emTeaeTCCRRCUn200以以G-MG-M系統(tǒng)為例系統(tǒng)為例，其機(jī)械特性方程式為，其機(jī)械特性方程式為0U0R（1 1）調(diào)速方法與調(diào)速原理）調(diào)速方法與調(diào)速原理U調(diào)速過程調(diào)速過程：系統(tǒng)原系統(tǒng)原工作于工作于a點(diǎn)，電樞電壓對(duì)點(diǎn)

30、，電樞電壓對(duì)應(yīng)于應(yīng)于 ，調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)電壓 ，由于機(jī)械慣，由于機(jī)械慣性性 不變，工作點(diǎn)不變，工作點(diǎn) ，這時(shí)，這時(shí) 直到直到b點(diǎn)，點(diǎn)， 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行， 調(diào)速過程結(jié)束。調(diào)速過程結(jié)束。1U21UU anE及da emaaLemTIEnTT12nn 2Lemnn,TT1 1）調(diào)速方向）調(diào)速方向 轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)。轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)。2 2）轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大。）轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大。3 3）調(diào)速的平滑性好）調(diào)速的平滑性好 可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速?？蓪?shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。4 4）直流電動(dòng)機(jī)的損耗小。）直流電動(dòng)機(jī)的損耗小。5 5）要求有獨(dú)立的可調(diào)直流電源，初投資大。）要求有獨(dú)立的

31、可調(diào)直流電源，初投資大。 降壓調(diào)速系統(tǒng)采用反饋控制后，可獲得調(diào)降壓調(diào)速系統(tǒng)采用反饋控制后，可獲得調(diào)速范圍更廣，平滑性能高的性能優(yōu)良的調(diào)速速范圍更廣，平滑性能高的性能優(yōu)良的調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （2 2）調(diào)速性能）調(diào)速性能 降壓調(diào)速時(shí)的調(diào)速指標(biāo)好，一般用在調(diào)降壓調(diào)速時(shí)的調(diào)速指標(biāo)好，一般用在調(diào)速性能要求比較高的中、大容量的拖動(dòng)系速性能要求比較高的中、大容量的拖動(dòng)系統(tǒng)中，例如重型機(jī)床、精密機(jī)床和軋鋼機(jī)統(tǒng)中，例如重型機(jī)床、精密機(jī)床和軋鋼機(jī)等場(chǎng)合。等場(chǎng)合。Rad1Rad2Rad3TemTN0nn0Rad=0Rad3 Rad2 Rad1調(diào)速過程中，哪些物理量變化，怎樣變？電樞串電阻Ia=(U-Ea)/Ra TemTLnEa Ia Tem =TL新的平衡）.原理：3）.調(diào)速的機(jī)械特性: n n 在一定的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，n0 n電動(dòng)： Tem與同向制動(dòng)：Tem與反向在電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)入制