電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)第3章-直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)課件

1、第3章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)基礎(chǔ)3.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 3.2生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性 3.3直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 3.4電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件13.1.1運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)行方程：運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式Tem感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TL負(fù)載的轉(zhuǎn)矩J運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的角速度GD2飛輪慣量（飛輪矩），g重力加速度3.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式23.1.1運(yùn)動(dòng)方程式3.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種狀態(tài)系統(tǒng)處于靜止或恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)；系統(tǒng)處于加速運(yùn)行狀態(tài)，即瞬態(tài)過程；系統(tǒng)處于減速運(yùn)行狀態(tài)，即瞬態(tài)過程。33.1.2運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩方向的確定一般規(guī)定如下

2、：首先選定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速n的正方向，然后按照下列規(guī)則確定轉(zhuǎn)矩的正、負(fù)號(hào)。1.電磁轉(zhuǎn)矩 Tem 與轉(zhuǎn)速 n 的正方向相同時(shí)為正，相反時(shí)為負(fù)；2.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 與轉(zhuǎn)速 n 的正方向相反時(shí)為正，相同時(shí)為負(fù)；3.慣性轉(zhuǎn)矩 的大小及正、負(fù)號(hào)由 Tem 和 TL 的代數(shù)和決定。3.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式43.2生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性電力拖動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程式，集電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩、生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩及系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系于一體，描述了拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但是要對(duì)運(yùn)動(dòng)方程式求解，首先必須知道電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和生產(chǎn)機(jī)械（負(fù)載）的機(jī)械特性。生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行時(shí)常用負(fù)載轉(zhuǎn)矩標(biāo)志其負(fù)載的大小，不同的生產(chǎn)機(jī)

3、械的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律而不同，負(fù)載的機(jī)械特性也成為負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，簡(jiǎn)稱負(fù)載特性。53.2生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性3.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載這類負(fù)載的特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小恒定不變，而負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)速的方向相反，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)總是起反抗運(yùn)動(dòng)作用的阻轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。63.3生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性3.3.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載這類負(fù)載是由拖動(dòng)系統(tǒng)中某些具有位能的部件（如起重類型負(fù)載中的重物）造成的，其特點(diǎn)是：不僅負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小恒定不變，而且負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也不變。73.3生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性3.3.2恒功率負(fù)載特性恒功率負(fù)載的特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即負(fù)載功率，也

4、就是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。83.3生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性3.3.3通風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性水泵、油泵、通風(fēng)機(jī)和螺旋槳等機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩將將基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。93.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4.1直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的表達(dá)式他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的接線如圖所示。電樞回路的總電阻稱為電樞內(nèi)阻，電樞回路有時(shí)還串入附加電阻，此時(shí)電樞回路電阻包括附加電阻。為了使電動(dòng)機(jī)能正常工作，在勵(lì)磁電路中一般加入一個(gè)可調(diào)節(jié)大小的電阻，用于調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小。103.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4.1直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的表達(dá)式113.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4.2固有機(jī)械特性把他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電源電壓、磁通稱為額定值，電樞回路未接附加

5、電阻時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性。其固有機(jī)械特性的方程式為式中， 可以從銘牌數(shù)據(jù)中查到；電樞電阻 可由近似公式估算得到。一般電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，銅耗損是總耗損的 ，電樞電阻為：123.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4.2固有機(jī)械特性133.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3.4.3人為機(jī)械特性1. 電樞回路串接電阻時(shí)的人為機(jī)械特性當(dāng)電源電壓和磁通都是額定值時(shí)，電樞回路串接電阻，這時(shí)的人為機(jī)械特性方程式為：人為機(jī)械特性的特點(diǎn)是：（1）理想空載轉(zhuǎn)速保持不變；（2）斜率隨的增大而增大，轉(zhuǎn)速降增大，特性曲線變軟。143.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2. 改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性改變電樞電壓的人為機(jī)械特性方程式為：降低電

6、樞電壓后，理想空載轉(zhuǎn)速下降，特性曲線的斜率不變，因此降低電樞電壓情況下的人為機(jī)械特性是一組平行線，改變電樞電壓可以調(diào)速。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，電壓越低，轉(zhuǎn)速也越低。153.4直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3. 減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性方程式為：減弱磁通時(shí)的人為機(jī)械特性的特點(diǎn)是：（1）理想空載轉(zhuǎn)速與磁通成正比，比例系數(shù)為負(fù)，減弱磁通 升高；（2）斜率 與磁通的平方成反比，減弱磁通使斜率增大。163.5電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件3.5.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，以多高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，取決于電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性。如果知道了生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 和電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 ，把兩種特性配合起來，就可以研究電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行問題。173.5電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件3.5.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行條件電