電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)(現(xiàn)用)

電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)10/24/20231電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)與拖動(dòng)課程前言一、本課程性質(zhì)及其特點(diǎn)：1、本課程屬于技術(shù)基礎(chǔ)課2、基本概念多3、電磁力關(guān)系復(fù)雜（電流、電壓、磁場、力矩關(guān)系）4、該課程以大學(xué)物理和電路理論為基礎(chǔ)10/24/20232電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、參考書：1、王毓東編《電機(jī)學(xué)》上、下，浙江大學(xué)出版社2、顧繩谷編《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社3、唐介編《電機(jī)與拖動(dòng)》，高等教育出版社4、許建國編《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》，高等教育出版社10/24/20233電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)三、本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容：變壓器、直流機(jī)、異步機(jī)、同步機(jī)掌握內(nèi)容：1）工作原理2）電磁力分析3）特性及應(yīng)用10/24/20234電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)四、電機(jī)的作用與功能：電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)器電動(dòng)機(jī)：電能機(jī)械能發(fā)電機(jī)：機(jī)械能電能變壓器：U1交流電能變成U2交流電能10/24/20235電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)五、電機(jī)的分類：1、按電能形式分直流電機(jī)（發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）交流電機(jī)（異步機(jī)、同步機(jī)）（發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)）10/24/20236電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2、按能量轉(zhuǎn)換形式分發(fā)電機(jī)（直流電機(jī)、交流電機(jī)）（異步機(jī)、同步機(jī)）電動(dòng)機(jī)（直流電機(jī)、交流電機(jī)）（異步機(jī)、同步機(jī)）10/24/20237電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)六、電機(jī)的作用：

1、進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化、傳輸和分配電能一簡單供電系統(tǒng)圖10/24/20238電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2、驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械磁懸浮列車大型車床10/24/20239電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)3、控制各種自動(dòng)設(shè)備盲人引路車爬行機(jī)器人10/24/202310電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)七、電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r大型和超小型方向發(fā)展同步發(fā)電機(jī)定子各種微電機(jī)10/24/202311電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

1.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般是由電動(dòng)機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備和電源組成。電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成

機(jī)械特性表明電動(dòng)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性表明負(fù)載的性能，要研究整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)，必須研究電動(dòng)機(jī)和負(fù)載之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律——電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式。10/24/202312電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)直接相連，工作機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)的負(fù)載。單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)

T為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩(N

m)，TL

為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N

m)，J為電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg

m2)，

為電動(dòng)機(jī)的角速度(rad/s),D為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的回轉(zhuǎn)直徑(m),

m

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量(kg),

10/24/202313電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)是具有加速度量綱的系數(shù)，單位為m／min·s。

動(dòng)轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)處于加速；恒速或靜止，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；系統(tǒng)減速

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的回轉(zhuǎn)半徑(m),g=9.81m/s2為重力加速度,G為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力(N),GD2為轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩(N·m2),10/24/202314電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)際的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，大多數(shù)是電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作機(jī)構(gòu)相連的多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)。研究多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)每根軸分別寫出運(yùn)動(dòng)方程式并聯(lián)立求解，最后得出電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，顯然比較麻煩。10/24/202315電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)等效是指拖動(dòng)系統(tǒng)在折算前和折算后的功率及儲(chǔ)存動(dòng)能保持不變，即等效單軸系統(tǒng)應(yīng)與實(shí)際的多軸系統(tǒng)具有相等的機(jī)械功率和動(dòng)能。實(shí)用工程計(jì)算：采用筒化多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的分析計(jì)算，將負(fù)載轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)飛輪矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上，變多軸系統(tǒng)為等效的單軸系統(tǒng)。多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡化10/24/202316電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.2多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡化計(jì)算1.2.1工作機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算1.轉(zhuǎn)矩的折算多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)中:工作機(jī)構(gòu)折算前的機(jī)械功率=工作機(jī)構(gòu)折算后的機(jī)械功率

f為工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的角速度；Tf為工作機(jī)構(gòu)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

為電動(dòng)機(jī)軸的角速度；TF為工作機(jī)構(gòu)負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的折算值；

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總的速比，寫成一般形式為等于各級(jí)速比乘積；10/24/202317電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率：式中

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率，等于各級(jí)傳動(dòng)效率乘積，；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩?fù)p耗：由于負(fù)載是由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的，電磁轉(zhuǎn)矩為拖動(dòng)性轉(zhuǎn)矩，

T是由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)。10/24/202318電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2．飛輪矩的折算飛輪矩用于表征運(yùn)動(dòng)物體機(jī)械慣性的大??；工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的飛輪矩為，動(dòng)能為:

折合到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為，折算后其動(dòng)能為:折算的原則是折算前后該軸的動(dòng)能不變，即化簡后得到負(fù)載軸上飛輪矩的折算公式:旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)能為:10/24/202319電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中還有轉(zhuǎn)速為nb的軸，其軸上各部分的總飛輪矩實(shí)際值為,動(dòng)能是:折合到電動(dòng)機(jī)軸上以后的飛輪矩為，其動(dòng)能為:根據(jù)折算前后該軸動(dòng)能不變的原則有:飛輪矩折算時(shí)，其折算值為實(shí)際值除以速比的平方，(注意不同轉(zhuǎn)速的軸其速比也不一樣。)10/24/202320電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)寫成一般形式為:一般地說，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸以及工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速要比電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速低，飛輪矩的折算與轉(zhuǎn)速比平方成反比；盡管可能有多根軸，但它們的飛輪矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上后數(shù)值不大，是系統(tǒng)總飛輪矩的次要部分(20-30%)；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩是系統(tǒng)總飛輪矩中的主要部分(70-80%)。從上面分析的結(jié)果可以得到整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總飛輪矩為:10/24/202321電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)一般地說，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各軸以及工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速要比電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速低，飛輪矩的折算與轉(zhuǎn)速比平方成反比；盡管可能有多根軸，但它們的飛輪矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上后數(shù)值不大，是系統(tǒng)總飛輪矩的次要部分(20-30%)；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩是系統(tǒng)總飛輪矩中的主要部分(70-80%)。

10/24/202322電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例題1－1(Pg4)已知飛輪矩GDa2=14.5N·m’，GDb2=18.8N·m’，GDf2=120N·m’，傳動(dòng)效率

1=0.91,

2=0.93,轉(zhuǎn)矩Tf=85N·m，轉(zhuǎn)速n=2450r／min，nb=810r／min，nf=150r／min，忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，求：(1)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪矩GD2；(2)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TF。10/24/202323電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)解:(1)系統(tǒng)總飛輪矩:

(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩:10/24/202324電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.2.2工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算有些生產(chǎn)機(jī)械，如橋式起重機(jī)的起重小車、龍門刨床等，它們的工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動(dòng)。刨床電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)經(jīng)多級(jí)齒輪變速后，用齒輪、齒條把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成工作臺(tái)的平移運(yùn)動(dòng)。切削時(shí)工件與工作臺(tái)一起以速度V移刨床電力拖動(dòng)示意圖

動(dòng)，刨刀固定不動(dòng)。作用在工件上的切削力為F，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率為

。10/24/202325電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)把這種多軸系統(tǒng)等效成單軸系統(tǒng)，須將切削力及平移運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)矩TF及等效飛輪矩GDF2。1.轉(zhuǎn)矩的折算

工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，切削功率為:根據(jù)功率平衡關(guān)系則有:

電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)矩:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗:10/24/202326電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2.飛輪矩的折算折算的原則：折算前后儲(chǔ)存的動(dòng)能相等。

平移運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能:折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中儲(chǔ)存的動(dòng)能:根據(jù)折算前后動(dòng)能不變的原則有:

10/24/202327電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例題:已知切削力F=10000N，工作臺(tái)與工件運(yùn)動(dòng)速度v=0.7m/s，(Pg12)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率

=0.81，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r／min，電動(dòng)機(jī)的飛輪矩GDD2=100Nm2，求：(l)切削時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；(2)估算系統(tǒng)的總飛輪矩；(3)不切削時(shí)，工作臺(tái)及工件反向加速，電動(dòng)機(jī)以dn/dt=500r/min

s,恒加速度運(yùn)行，計(jì)算此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值。10/24/202328電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)解：(1）切削時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算切削功率為:折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩:(2)估算系統(tǒng)總的飛輪矩:(3)不切削時(shí)，工作臺(tái)與工件反向加速，系統(tǒng)動(dòng)轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值:

10/24/202329電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.2.3工作機(jī)構(gòu)做提升和下放重物運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)為升降的電力拖動(dòng)系統(tǒng)

電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（減速箱,速比為j）拖動(dòng)一個(gè)卷筒，半徑為R，轉(zhuǎn)速為nf；纏在卷筒上的鋼絲繩懸掛一重物，重力為G=mg，；重物提升時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率為

，卷筒重物提升或下放的速度都為v。

橋式起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)、電梯、礦井卷揚(yáng)機(jī)等，它們的工作機(jī)構(gòu)都是作升降運(yùn)動(dòng)。升降運(yùn)動(dòng)屬于直線運(yùn)動(dòng)并與重力有關(guān)。

10/24/202330電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算(1）提升重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗的轉(zhuǎn)矩:由摩擦產(chǎn)生，總是起阻礙運(yùn)動(dòng)的作用。提升重物時(shí)由電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)，下放重物時(shí)，卷筒上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩成為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，由負(fù)載承擔(dān)。(2)下放重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算2.飛輪矩的計(jì)算與平移運(yùn)動(dòng)相同。10/24/202331電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例題(Pg8):已知減速箱的速比j=34，提升重物時(shí)效率

=0.83，卷筒直徑d=0.22m，空鉤重量G0=470N，所吊重物重G=8820N，電動(dòng)機(jī)的飛輪矩GDD2=10N·m2，當(dāng)提升速度為v=0.4m/s，求：(1)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(2)忽略空載轉(zhuǎn)矩時(shí)電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；(3)以v=0.4m/s下放該重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

解:(l)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速:電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速:10/24/202332電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(3)以v=0.4m/s下放該重物時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:(2)提升時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算提升重物時(shí)負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)矩為:電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:10/24/202333電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例題(Pg9):某起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)Pn=20kw，nN=950r/min，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比j1=3，j2=3.5，j3=4，各級(jí)齒輪傳遞效率都是=0.95，各轉(zhuǎn)軸上的飛輪矩:GDa2=123N·m2，GDb2=49N·m’，GDc2=40N·m’，Dd2=465N·m，卷筒直徑d=0.6m，吊鉤重G0=1962N，被吊重物G=49050N。忽略電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，忽略鋼絲繩重量，忽略滑輪傳遞的損耗，求：10/24/202334電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)解：(1)以速度v=0.3m/s提升重物時(shí)負(fù)載（吊鉤及重物）轉(zhuǎn)矩:

卷筒轉(zhuǎn)速:

電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:

(1)以速度v=0.3m/s

提升重物時(shí)，負(fù)載（重物及吊鉤）轉(zhuǎn)矩、卷筒轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；(2)負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩（折算到電動(dòng)機(jī)軸上）；(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。

10/24/202335電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(2)負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩的計(jì)算吊鉤及重物飛輪矩:系統(tǒng)總的飛輪矩:10/24/202336電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與重物提升速度的關(guān)系:

電動(dòng)機(jī)加速度與重物提升速度的關(guān)系:電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:10/24/202337電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.3負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為機(jī)械特性。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其正方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向一致；生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的正方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反。生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，稱之為負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性。

10/24/202338電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.3.1負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性(1)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)：工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向始終相反，轉(zhuǎn)矩特性位于I,III象限內(nèi),轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值大小恒定不變，是阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩。皮帶運(yùn)輸機(jī)、軋鋼機(jī)等由摩擦力產(chǎn)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩的工作機(jī)構(gòu)屬于這類型?？紤]傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩后，折算到電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，即關(guān)系曲線。10/24/202339電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)際特性折算后特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

I象限:III象限:

阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩

10/24/202340電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(2)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn):工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值大小是恒定的，而且方向不變，轉(zhuǎn)矩特性位于I,IV象限內(nèi)；起重機(jī)提升下放重物就屬于這個(gè)類型。我們分析的電力拖動(dòng)系統(tǒng)都簡化為單軸系統(tǒng)，只要知道電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線。10/24/202341電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)際特性折算后特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

提升重物時(shí)：阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)性轉(zhuǎn)矩,下放重物時(shí)：幫助運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)性轉(zhuǎn)矩

10/24/202342電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2.泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性水泵、油泵、通風(fēng)機(jī)和螺旋槳等，其轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

10/24/202343電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)3.恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

工作機(jī)構(gòu)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之積為常數(shù)，即

電力牽引系統(tǒng)：汽車爬坡，低速大轉(zhuǎn)矩；高速公路運(yùn)行，高速小轉(zhuǎn)矩。車床加工另件：粗加工時(shí)，較大進(jìn)刀量和較低轉(zhuǎn)速；精加工時(shí)，較小進(jìn)刀量和較高轉(zhuǎn)速。

恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

10/24/202344電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)以上所述恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、泵類負(fù)載及恒功率負(fù)載都是從各種實(shí)際負(fù)載中概括出來的典型的負(fù)載型式，實(shí)際的負(fù)載可能是以某種典型為主或某幾種典型的結(jié)合。例如通風(fēng)機(jī)，主要是泵類負(fù)載特性，但是軸承摩擦又是反抗性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，只是運(yùn)行時(shí)后者數(shù)值較小而已。又如起重機(jī)在提升和下放重物時(shí)，一般主要是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

我們分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)；負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性作為已知量對(duì)待。10/24/202345電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.3.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)與負(fù)載兩部分組成的，把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)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。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)

左圖：1.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2.負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的平衡工作點(diǎn)(穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件)圖中兩條曲線的交點(diǎn)A滿足此條件，稱為平衡工作點(diǎn)。

10/24/202346電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)際運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些干擾：電源電壓波動(dòng);負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng);當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電樞反應(yīng)使得他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性上翹。關(guān)鍵是：l

突然出現(xiàn)了干擾，系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行？l

干擾消失后，系統(tǒng)是否能夠回到原來工作點(diǎn)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行？這就是我們要討論的電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件。

10/24/202347電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)舉例：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一泵類負(fù)載運(yùn)行不變；

此刻，系統(tǒng)將改變?cè)瓉淼钠胶鉅顟B(tài)，引起過渡過程：電磁過渡過程機(jī)械過渡過程相比較而言：機(jī)械慣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電磁慣性，電磁過渡過程很快就結(jié)束；而轉(zhuǎn)速變化較慢，必須考慮機(jī)械過渡過程。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

10/24/202348電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

分析步驟：忽略電磁過渡過程，曲線1’

直接替代曲線1；但此刻，轉(zhuǎn)速不能突變,負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能突變；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩變小為；

,系統(tǒng)開始減速的機(jī)械過渡過程。

(2)在減速的機(jī)械過渡過程中：對(duì)電動(dòng)機(jī)來講，,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿曲線1’下降；對(duì)泵類負(fù)載來講，10/24/202349電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

直到曲線1’與曲線2交于A’點(diǎn)為止，

,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)經(jīng)歷了的過程，系統(tǒng)減速過渡過程結(jié)束，到達(dá)新的平衡點(diǎn)。

可見，雖然出現(xiàn)了電壓干擾，但系統(tǒng)是能夠穩(wěn)定運(yùn)行；那么，電壓干擾消失后，系統(tǒng)是否能夠回到原來工作點(diǎn)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行？(3)

電壓干擾消失后，忽略電磁過渡過程，曲線1’直接恢復(fù)為曲線1；但此刻，轉(zhuǎn)速不能突變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能突變；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從A’變到C，電磁轉(zhuǎn)矩加大為；

10/24/202350電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

,系統(tǒng)開始升速的機(jī)械過渡過程

(4)在升速的機(jī)械過渡過程中：

電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿曲線1上升；同時(shí)，泵類負(fù)載；

直到曲線1與曲線2交于A點(diǎn)為止,電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)經(jīng)歷了的過程，系統(tǒng)回到原工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行。10/24/202351電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)那么，是否所有的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性上的交點(diǎn)都能穩(wěn)定運(yùn)行？

舉例：當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電樞反應(yīng)可以使得他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性上翹。左圖：1與1’為他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性電力拖動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行

10/24/202352電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)分析步驟：(1)忽略電磁過渡過程，曲線1’直接替代曲線1；但此刻，轉(zhuǎn)速不能突變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能突變；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從A變到B,，電磁轉(zhuǎn)矩增大為；

系統(tǒng)開始升速的機(jī)械過渡過程。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行

(2)在升速的機(jī)械過渡過程中：負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終為，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿曲線1’，

轉(zhuǎn)速上升得越來越快。直到系統(tǒng)轉(zhuǎn)速過高，毀壞電動(dòng)機(jī)為止。該系統(tǒng)不能在原來交點(diǎn)A的附近繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，屬不穩(wěn)定運(yùn)行10/24/202353電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是:

(1) ,(2)在處 在交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上區(qū)域，應(yīng)保證，使得當(dāng)系統(tǒng)高于交點(diǎn)處的速度時(shí)，系統(tǒng)作減速運(yùn)行；

在交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速之下區(qū)域，應(yīng)保證，使得當(dāng)系統(tǒng)低于交點(diǎn)處的速度時(shí)，系統(tǒng)作升速運(yùn)行。電力拖動(dòng)系統(tǒng)必須在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的交點(diǎn)上；兩條曲線在交點(diǎn)處必須配合得好，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行：10/24/202354電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)判別下列系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行

10/24/202355電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)第一章磁路（緒論）本章學(xué)習(xí)：磁路的基本概念和基本定律鐵磁材料的磁性能10/24/202356電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)磁路本章要求：掌握磁路的基本概念及其電機(jī)磁路的特點(diǎn)掌握描述磁路的基本物理量掌握研究磁路的幾個(gè)基本定律熟練掌握電磁感應(yīng)定律和電磁力定律掌握鐵磁材料的性質(zhì)及其磁化曲線10/24/202357電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)第一節(jié)磁路的基本概念和基本定律一、磁路的基本概念磁路：磁通

經(jīng)過的路徑?；疚锢砹浚?、磁感應(yīng)強(qiáng)度B（磁密）單位：Wb/m2;或T2、磁通

單位：WB3、磁場強(qiáng)度H單位：A/m4、磁動(dòng)勢F=NI單位：A5、磁壓降V=Hl單位：A

線圈中有電流I，線圈周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場，磁場強(qiáng)弱取決于線圈匝數(shù)N和電流I的乘積IN，該乘積就叫磁動(dòng)勢F。10/24/202358電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器磁路10/24/202359電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)5、磁導(dǎo)率

表示物質(zhì)導(dǎo)磁能力強(qiáng)弱的物理量

=B/H單位：亨/米空氣磁導(dǎo)率

0=4

×10-7H/m鐵磁材料磁導(dǎo)率

>>

010/24/202360電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)6、磁阻Rm磁阻Rm=L/(

S)L:磁路長度；

：磁導(dǎo)率；S：磁路截面積單位：1/亨10/24/202361電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二.磁路的基本定律1、安培環(huán)路定律（全電流定律）磁場強(qiáng)度H沿任意閉合回路l的線積分，等于該閉合回路所包圍的全電流，即10/24/202362電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2、磁路歐姆定律磁路中的磁通與磁勢成正比，與磁阻成反比，即磁通

=F/Rm10/24/202363電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)3、磁路的基爾霍夫第一定律

任何磁路中，流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的磁通代數(shù)和為零4、磁路的基爾霍夫第二定律在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數(shù)和等于作用于該磁路上的磁動(dòng)勢之和。10/24/202364電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)三.基本電磁定律1、電磁感應(yīng)定律1）運(yùn)動(dòng)電勢：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)感應(yīng)出電勢e。大?。弘妱輊=Blv。B:磁密；l：導(dǎo)體長度；v：導(dǎo)體與磁場的相對(duì)速度。正方向：用右手定則判斷電勢e正方向表示電位升高的方向，與U相反。如果同一元件上e和U正方向相同時(shí)，e=-U。10/24/202365電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2）變壓器電勢：線圈中的磁通變化時(shí)，線圈中會(huì)感應(yīng)電勢e：電勢e正方向：e的正方向與

正方向符合右手螺旋關(guān)系10/24/202366電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2、電磁力定律一個(gè)通電流的導(dǎo)體，在磁場中要受到力的作用，這個(gè)力叫電磁力。電磁力f=Bli電磁力方向：左手定則判斷10/24/202367電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)第二節(jié)鐵磁材料的磁性能一、高導(dǎo)磁性數(shù)據(jù)終端設(shè)備1、含義：在一個(gè)空間（外）磁場中，放入鐵磁材料，該磁場會(huì)被大大加強(qiáng)。2、高導(dǎo)磁性原因10/24/202368電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、鐵磁材料的磁化過程和磁化曲線鐵磁材料的磁化過程可分為四階段：可逆磁化階段、不可逆磁化階段、可逆與不可逆磁化階段、趨近飽和階段磁場強(qiáng)度H與鐵磁材料中B的關(guān)系曲線B=f(H)10/24/202369電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)10/24/202370電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)三、鐵磁材料的磁滯和剩磁現(xiàn)象鐵磁材料中磁場B的變化落后于外磁場H的變化稱為磁滯現(xiàn)象，從而在鐵磁材料中產(chǎn)生了剩磁。飽和磁滯回線與換向磁化曲線上的各有關(guān)磁學(xué)量10/24/202371電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)10/24/202372電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)10/24/202373電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)四、鐵磁材料的磁損耗當(dāng)鐵磁材料處于變化磁場中，會(huì)產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗。1、渦流損耗pFe=CFeD2f2B2CFe：系數(shù)D：厚度f:頻率B：磁密2、磁滯損耗小磁鐵來回翻轉(zhuǎn)，摩擦耗能。ph=khfB210/24/202374電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)海南風(fēng)光第15講直流電動(dòng)機(jī)10/24/202375電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)第9章直流電動(dòng)機(jī)9.1概述9.2工作原理9.3電樞電動(dòng)勢及電壓平衡關(guān)系9.4電磁轉(zhuǎn)矩9.5機(jī)械特性9.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速9.7直流電動(dòng)機(jī)的使用和額定值10/24/202376電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9.1概述與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和維護(hù)不如異步機(jī)方便，而且要使用直流電源。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速性能好:調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。（2）起動(dòng)、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動(dòng)、停車。（3）易于控制。應(yīng)用：（1）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、無軌電車、中大型龍門刨床等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。（2）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。（3）家庭：電動(dòng)縫紉機(jī)、電動(dòng)自行車、電動(dòng)玩具10/24/202377電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9.2工作原理一、工作原理U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線圈II10/24/202378電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無論怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈在磁場的作用下，使線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。FFU+–NS電刷換向片II10/24/202379電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢的方向與電流的方向相反。10/24/202380電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)直流發(fā)電機(jī)用右手定則判感應(yīng)電動(dòng)勢Ea的方向U+–NSEEIa電樞繞組電阻Ra感應(yīng)電動(dòng)勢輸出電壓10/24/202381電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。機(jī)座磁極勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子勵(lì)磁式直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)10/24/202382電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)1.轉(zhuǎn)子（又稱電樞）由鐵芯、繞組（線圈）、換向器組成。2.定子定子的分類：永磁式：由永久磁鐵做成。勵(lì)磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵(lì)磁的定義：磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵(lì)磁。10/24/202383電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)根據(jù)勵(lì)磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵(lì)磁式的直流電機(jī)又可細(xì)分為：他勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵(lì)UfIfIaUM并勵(lì)UIfM串勵(lì)UM復(fù)勵(lì)U10/24/202384電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9.3電樞電動(dòng)勢及電壓平衡關(guān)系電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)起來。通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)，又會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（用E表示）。一、電樞中的感應(yīng)電動(dòng)勢FFU+–NS電刷換向片IIEE10/24/202385電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：KE：與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

：磁通單位：

（韋伯），n（轉(zhuǎn)/每分），E（伏）FFU+–NS電刷換向片IIEE10/24/202386電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、電樞繞組中電壓的平衡關(guān)系因?yàn)镋與通入的電流方向相反，所以叫反電勢。U：外加電壓Ra:繞組電阻MRaIaE+–+–U以上兩公式反映的概念：(1)電樞反電動(dòng)勢的大小和磁通、轉(zhuǎn)速成正比，若想改變E，只能改變

或n。(2)若忽略繞組中的電阻Ra，則，可見，當(dāng)外加電壓一定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁通成反比，通過改變

可調(diào)速。10/24/202387電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9.4電磁轉(zhuǎn)矩KT：與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)（與線圈大小，磁極的對(duì)數(shù)等有關(guān)）

：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流一、電磁轉(zhuǎn)矩單位：

（韋伯），Ia（安培），T（牛頓米）由轉(zhuǎn)矩公式可知：(1)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件：必須有勵(lì)磁磁通和電樞電流。(2)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向：改變電樞電流的方向或者改變磁通的方向。10/24/202388電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須和外加負(fù)載和空載損耗的阻轉(zhuǎn)矩相平衡，即TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0

：空載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩平衡過程：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（TL）發(fā)生變化時(shí)，通過電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動(dòng)勢、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)新的平衡。10/24/202389電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=TL+T0(平衡)，這時(shí)，若TL突然增加，則調(diào)整過程為：與原平衡點(diǎn)相比，新的平衡點(diǎn)：Ia

、P入

TL

n

E

Ia

T

最后達(dá)到新的平衡點(diǎn)。10/24/202390電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵(lì)和串勵(lì)電機(jī)為例說明。他勵(lì)電動(dòng)機(jī)和并勵(lì)電動(dòng)機(jī)的特性一樣。9.5機(jī)械特性一、他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性即：其中，M他勵(lì)UfIfIaU10/24/202391電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)n0：

理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時(shí)的轉(zhuǎn)速。（實(shí)際工作時(shí),由于有空載損耗，電機(jī)的T不會(huì)為0。）當(dāng)T

時(shí)n

，但由于他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電阻Ra很小，所以在負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速n的變化不大，屬硬機(jī)械特性。根據(jù)n-T公式畫出特性曲線n0nNTNTnn其中，10/24/202392電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)串勵(lì)的特點(diǎn)：勵(lì)磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。二、串勵(lì)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性設(shè)磁通和電流成正比，即=K

Ia,則據(jù)此公式做出T-n曲線nTM串勵(lì)UIa10/24/202393電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(1)T=0時(shí)，在理想情況下，n

。但實(shí)際上負(fù)載轉(zhuǎn)矩不會(huì)為0，不會(huì)工作在T=0的狀態(tài)，但空載時(shí)T很小，n很高。串勵(lì)不允許空載運(yùn)行，以防轉(zhuǎn)速過高。串勵(lì)特性：(2)隨轉(zhuǎn)矩的增大，n下降得很快，這種特性屬軟機(jī)械特性。nT10/24/202394電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(2)恒功率負(fù)載（P一定時(shí)，T和n成反比），要選軟特性電機(jī)拖動(dòng)。如：電氣機(jī)車等。直流電動(dòng)機(jī)特性類型的選擇:(1)恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械(TL一定，和轉(zhuǎn)速無關(guān)）要選硬特性的電動(dòng)機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。10/24/202395電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9.6直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速與異步電動(dòng)機(jī)相比，直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)不方便，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好。下面以他勵(lì)電動(dòng)機(jī)為例說明直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法。（1）調(diào)速均勻平滑，可以無級(jí)調(diào)速。（2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200（他勵(lì)式）以上（調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）。直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是：10/24/202396電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)由該式可知，n和

有關(guān)，在U一定的情況下，改變

可改變n。在勵(lì)磁回路中串上電阻Rf，改變Rf大小調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而改變

的大小。一、改變磁通（調(diào)磁）1.原理其中，M他勵(lì)UfIfIaU其中：=K

If10/24/202397電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)

Rf

If

n

，但在額定情況下，

已接近飽和，If再加大，對(duì)

影響不大，所以這種增加磁通的辦法一般不用。

Rf

If

n

，減弱磁通是常用的調(diào)速方法。If的調(diào)節(jié)有兩種情況：概念：改變磁通調(diào)速的方法—減小磁通，n只能上調(diào)。其中，10/24/202398電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因?yàn)椋海?/p>

減小）TLRf增加Tn

其中，10/24/202399電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)調(diào)速過程:

U一定,則Rf

E

Ia

T

n

Ia

E

暫時(shí)T

>TL其中，最后達(dá)到新的平衡T

=TL10/24/2023100電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（1）調(diào)速平滑，可做到無級(jí)調(diào)速，但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。（2）調(diào)的是勵(lì)磁電流（該電流比電樞電流小得多），調(diào)節(jié)控制方便。3.減小

調(diào)速的特點(diǎn)：10/24/2023101電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。1.特性曲線nn0"n0'n0電壓降低T其中，10/24/2023102電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時(shí)電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時(shí)，不允許超過UN，，而n

U，所以調(diào)速只能向下調(diào)。（2）可得到平滑、無級(jí)調(diào)速。（3）調(diào)速幅度較大。MUfIfIaU變壓整流220V~整流調(diào)壓220V~Uf=110V固定U=0~110V可調(diào)改變電樞電壓調(diào)速方案舉例：10/24/2023103電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)例：已知他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的PN=2.2KW,UN=220V,IaN=12.4ARa=0.5,nN=1500r/min。求：（1）TL=0.5TN時(shí),

n=?（2）

=0.8

N時(shí),

n=?解：（1）TL=0.5TN時(shí)10/24/2023104電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（2）

=0.8

N時(shí)10/24/2023105電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)這種調(diào)速方法耗能較大，只用于小型直流機(jī)。串勵(lì)電機(jī)也可用類似的方法調(diào)速。三、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速在電樞中串入電阻，使n、

n0不變，即電機(jī)的特性曲線變陡（斜率變大），在相同力矩下，n

nn0RaRa+

RT其中，10/24/2023106電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)9.7直流電動(dòng)機(jī)的使用和額定值限制Iast的措施：（1）啟動(dòng)時(shí)在電樞回路串電阻。（2）啟動(dòng)時(shí)降低電樞電壓。一、使用1.啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí),n=0

Ea=0，若加入額定電壓，則Iast太大會(huì)使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，燒壞換向器。一般Iast限制在(2-2.5)IaN內(nèi)。10/24/2023107電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(1)若電動(dòng)機(jī)原本靜止，由于勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩T=KT

Ia，而

0，電機(jī)將不能啟動(dòng)，因此，反電動(dòng)勢為零，電樞電流會(huì)很大，電樞繞組有被燒毀的危險(xiǎn)。直流機(jī)在啟動(dòng)和工作時(shí)，勵(lì)磁電路一定要接通，不能讓它斷開，而且啟動(dòng)時(shí)要滿勵(lì)磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生以下事故：注意：10/24/2023108電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（2）如果電動(dòng)機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)磁路突然斷開，

則E，Ia，T和

，可能不滿足TL的要求，電動(dòng)機(jī)必將減速或停轉(zhuǎn)，使

Ia更大，也很危險(xiǎn)。（3）如果電機(jī)空載運(yùn)行，可能造成飛車。

E

Ia

T>>

T0

n飛車10/24/2023109電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)措施：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)一定要有失磁保護(hù)。一般在勵(lì)磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電器。當(dāng)失壓或欠流時(shí)，自動(dòng)切斷電樞電源U。M他勵(lì)UfIfIaU10/24/2023110電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)2.反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵(lì)磁電流的方向。（2）或改變電樞電流的方向。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：10/24/2023111電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（1）反接制動(dòng)3.制動(dòng)制動(dòng)的所采用的方法：

反接制動(dòng)、能耗制動(dòng)、發(fā)電回饋制動(dòng)MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)電阻R的作用是限制電源反接制動(dòng)時(shí)電樞的電流過大。10/24/2023112電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（2）能耗制動(dòng)—電樞斷電后立即接入一個(gè)電阻。MUUfIf+–R運(yùn)行制動(dòng)K停車時(shí)，電樞從電源斷開,接到電阻上，這時(shí)：由于慣性電樞仍保持原方向運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電動(dòng)勢方向也不變，電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電樞電流的方向與感應(yīng)電動(dòng)勢相同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用。10/24/2023113電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)特殊情況下，例如汽車下坡時(shí)、吊車重物下降時(shí)，在重力的作用下n

n0（n0理想空載轉(zhuǎn)速），這時(shí)電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩成為阻轉(zhuǎn)矩，從而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過分升高。(3)發(fā)電回饋制動(dòng)10/24/2023114電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)直流電機(jī)有四個(gè)出線端，電樞繞組、勵(lì)磁繞組各兩個(gè)，可通過標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。4.連接（1）繞組的阻值范圍電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到1~2歐姆。他勵(lì)/并勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值有幾百歐姆。串勵(lì)電機(jī)的勵(lì)磁繞組的阻值與電樞繞組的相當(dāng)。自學(xué)10/24/2023115電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（2）繞組的符號(hào)S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2電樞繞組他勵(lì)繞組并勵(lì)繞組串勵(lì)繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組啟動(dòng)繞組始端繞組名稱末端10/24/2023116電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓UN：額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）3.額定電流IN：額定電壓下，軸上輸出額定功率時(shí)的電流（并勵(lì)應(yīng)包括勵(lì)磁電流和電樞電流）三者關(guān)系：PN=UNIN

（

：效率）10/24/2023117電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)注意：調(diào)速時(shí)對(duì)于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速不能超過1.2nN。4.額定轉(zhuǎn)速nN

：在PN，UN，IN時(shí)的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速等級(jí)一般在500r/min以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如：每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000轉(zhuǎn)以上）。10/24/2023118電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢和電磁轉(zhuǎn)矩Armatureelectromotiveforceandelectromagnetictorque10/24/2023119電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)電樞電動(dòng)勢

armatureelectromotiveforce產(chǎn)生:電樞旋轉(zhuǎn)時(shí),主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢簡稱為電樞電動(dòng)勢.大小:性質(zhì):發(fā)電機(jī):電源電勢(與電樞電流同方向);電動(dòng)機(jī):反電勢(與電樞電流反方向).10/24/2023120電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時(shí),在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩.大小:性質(zhì):發(fā)電機(jī):制動(dòng)(與轉(zhuǎn)速方向相反);電動(dòng)機(jī):驅(qū)動(dòng)(與轉(zhuǎn)速方向相同).電磁轉(zhuǎn)矩

electromagnetictorque10/24/2023121電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性定義：在電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、勵(lì)磁電流、電樞回路電阻為恒值條件下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：一、機(jī)械特性的表達(dá)式10/24/2023122電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性的曲線：TemTNT0通常稱大的機(jī)械特性為軟特性，小的機(jī)械特性為硬特性。10/24/2023123電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性1、固有機(jī)械特性當(dāng)時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性：2、人為機(jī)械特性當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性10/24/2023124電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1）電樞串電阻時(shí)的人為特性

保持不變，只在電樞回路中串入電阻的人為特性：特點(diǎn)：（1）n0不變，β變大；（2）RS越大，特性越軟。Tem10/24/2023125電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2）降低電樞電壓時(shí)的人為特性

保持不變，只改變電樞電壓的人為特性：特點(diǎn)：（1）n0隨U變化；（2）U不同，曲線是一組平行線。Tem10/24/2023126電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性3）減弱勵(lì)磁磁通時(shí)的人為特性

保持不變，只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性：特點(diǎn)：（1）弱磁，n0增大；（2）弱磁，β增大TK1TK2TemTK10/24/2023127電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三、機(jī)械特性的求取求兩點(diǎn)：1）理想空載點(diǎn)：

2）額定運(yùn)行點(diǎn)：1、固有機(jī)械特性（已知：）10/24/2023128電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性步驟：1）估算2）計(jì)算3）計(jì)算理想空載點(diǎn)：4）計(jì)算額定工作點(diǎn)：10/24/2023129電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2、人為機(jī)械特性的求取在固有機(jī)械特性方程的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù)或或變化，重新計(jì)算和，然后得（）、（）。10/24/2023130電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)TemIT1I1T2I2TLILnn0abcdn1n2n3efghnN他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)三級(jí)電阻起動(dòng)的機(jī)械特性10/24/2023131電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)分級(jí)起動(dòng)電阻的計(jì)算

設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n1、n2、n3時(shí)電勢分別為Ea1、Ea2、Ea3，則有：b點(diǎn)c點(diǎn)d點(diǎn)e點(diǎn)f點(diǎn)g點(diǎn)10/24/2023132電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)比較以上各式得：

在已知起動(dòng)電流比β和電樞電阻Ra前提下，各級(jí)起動(dòng)總電阻為:10/24/2023133電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)各級(jí)串聯(lián)電阻的計(jì)算公式為：10/24/2023134電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的步驟：（1）估算或查出電樞電阻Ra;（2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩T1對(duì)應(yīng)的最大電流I1；（3）選取起動(dòng)級(jí)數(shù)m；（4）計(jì)算起動(dòng)電流比：m取整數(shù)（5）計(jì)算轉(zhuǎn)矩:，校驗(yàn)：如果不滿足，應(yīng)另選T1或m值并重新計(jì)算，直到滿足該條件為止。（6）計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻。10/24/2023135電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速Speed-regulationofseparatelyexcitedmotor10/24/2023136電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速:1)機(jī)械調(diào)速;2)電氣調(diào)速他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：電氣調(diào)速方法：1）調(diào)壓調(diào)速；2）電樞回路串電阻調(diào)速；3）調(diào)磁調(diào)速。10/24/2023137電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速指標(biāo)：1、調(diào)速范圍D：2、靜差率（相對(duì)穩(wěn)定性）δ%：指負(fù)載變化時(shí)，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。δ%越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；δ%與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān)。10/24/2023138電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速D與δ%相互制約：

δ越小，D越小，相對(duì)穩(wěn)定性越好；在保證一定的δ指標(biāo)的前提下，要擴(kuò)大D，須減少Δn，即提高機(jī)械特性的硬度。10/24/2023139電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3、調(diào)速的平滑性：

在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級(jí)數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)：越接近1，平滑性越好，當(dāng)時(shí)，稱為無級(jí)調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時(shí)，級(jí)數(shù)有限，稱為有級(jí)調(diào)速。4、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：主要指調(diào)速的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。10/24/2023140電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1、電樞回路串電阻調(diào)速nTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1n2Ra+RS2CRS1>RS2tt=0n1nNIaNianian10/24/2023141電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。缺點(diǎn)：

2）低速時(shí)特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性差；

3）輕載時(shí)調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時(shí)調(diào)速范圍一般為D≦2；

4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因增通不變而使Tem和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。

1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；10/24/2023142電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2、降低電壓調(diào)速TemTLAA’BC

降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時(shí)間變化的曲線也相似。10/24/2023143電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。2）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時(shí)穩(wěn)定性好。3）無論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)D=2.5~12。4）電能損耗較小。缺點(diǎn)：需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。10/24/2023144電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3、減弱磁通調(diào)速A’BTemTLACtt=0n10/24/2023145電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：由于在電流較小的勵(lì)磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動(dòng)機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動(dòng)機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。缺點(diǎn)：機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；轉(zhuǎn)速的升高受到電動(dòng)機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大，一般D≤2；

為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。10/24/2023146電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合容許輸出：指電動(dòng)機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下長期可靠工作時(shí)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩和功率。充分利用：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達(dá)到它的容許值，即電樞電流達(dá)到額定值。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總保持為額定值，即電動(dòng)機(jī)能否在不同轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這個(gè)問題與調(diào)速方式和負(fù)載類型的配合有關(guān)。10/24/2023147電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

以電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速都能得到充分利用為條件，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速。

電動(dòng)機(jī)的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為恒值----恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速時(shí)，磁通保持不變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流不變，即電機(jī)得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：10/24/2023148電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

電動(dòng)機(jī)的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而容許輸出功率為恒值----恒功率調(diào)速。弱磁調(diào)速時(shí)，磁通是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下若保持電流不變，即電機(jī)得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：10/24/2023149電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速上述容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速

以為界，分兩個(gè)區(qū)域：

為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)；

為恒功率調(diào)速區(qū)10/24/2023150電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和均為常數(shù),和均與轉(zhuǎn)速成正比，只要選擇電動(dòng)機(jī)的與相等，在任何轉(zhuǎn)速下均有：電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充分利用。這是一種理想的配合，轉(zhuǎn)速是從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)，所以額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速。10/24/2023151電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速2、恒功率負(fù)載配恒功率調(diào)速和均為常數(shù)，和均與成反比，只要選擇與相等，在任何轉(zhuǎn)速下均有：電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充分利用。這是一種理想的配合，轉(zhuǎn)速是從額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)，所以額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速。10/24/2023152電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速3、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒功率調(diào)速負(fù)載轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)容許輸出轉(zhuǎn)矩只有在最高轉(zhuǎn)速時(shí)才有：電機(jī)得到了充分利用。在低于最高轉(zhuǎn)速時(shí)：電機(jī)未被充分利用。10/24/2023153電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可以證明：

在最低轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率（負(fù)載功率）只是電動(dòng)機(jī)額定功率的

（D為調(diào)速范圍）。顯然，這種配合將造成電動(dòng)機(jī)容量的浪費(fèi)。10/24/2023154電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4、恒功率負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速負(fù)載轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)容許輸出轉(zhuǎn)矩只有在最低轉(zhuǎn)速時(shí)才有：電機(jī)得到了充分利用。在高于最低轉(zhuǎn)速時(shí)：電機(jī)未被充分利用。10/24/2023155電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速可以證明：

這種配合，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率（恒定的負(fù)載功率）只是電動(dòng)機(jī)額定功率的

（D為調(diào)速范圍）。顯然，這種配合將造成電動(dòng)機(jī)容量的浪費(fèi)。10/24/2023156電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速5、風(fēng)機(jī)型負(fù)載與兩種調(diào)速方式的配合由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的升高而增大，為了使電動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速時(shí)（所需的轉(zhuǎn)矩最大）能滿足負(fù)載的需要，應(yīng)使只有在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)才被充分利用。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式所造成的電動(dòng)機(jī)容量浪費(fèi)比恒功率調(diào)速方式小一些。10/24/2023157電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速根據(jù)以上五種情況分析可得：1）電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速方式屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。2）弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式，適用于恒功率負(fù)載。3）對(duì)于泵與風(fēng)機(jī)類負(fù)載，三種調(diào)速方式都不十分合適，但采用電樞串電阻和降壓調(diào)速比弱磁調(diào)速合適一些。

10/24/2023158電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)一、能耗制動(dòng)TemBRB制動(dòng)IaB+U-電動(dòng)IanTemM+Ea

–IfTLTemnn0RaA0CBRa+RB10/24/2023159電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)二、反接制動(dòng)1、電壓反接制動(dòng)IfTemBRB制動(dòng)IaB+U-電動(dòng)IanTemM+Ea

–SnTemTLn0RaA0-TLEBRa+RBCD-n010/24/2023160電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)二、反接制動(dòng)2、倒拉反轉(zhuǎn)反接制動(dòng)+U–Ia+Ea

-+U–Ia–Ea

+RBTemnTLνaTemnTLνbnTemTLn0A0TBTKCDB10/24/2023161電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三、回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行有以下兩種情況：1、電壓反接制動(dòng)帶位能性負(fù)載進(jìn)入第四象限；2、當(dāng)電車下坡時(shí)，運(yùn)行轉(zhuǎn)速可能超過理想空載轉(zhuǎn)速，進(jìn)入第二象限?；仞佒苿?dòng)狀態(tài)下瞬態(tài)過程有以下兩種情況：1、降壓調(diào)速過程中；2、弱磁狀態(tài)下增磁調(diào)速過程中。10/24/2023162電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三、回饋制動(dòng)TemTLnn01AnAU10U2n02nCBCU2<U1降壓調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng)增磁調(diào)速時(shí)產(chǎn)生的回饋制動(dòng)Φ1nn01nAATemTL0Φ2n02nCBCΦ1Φ2>Φ110/24/2023163電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別能量關(guān)系:機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能電樞電勢:電源電勢反電勢電磁轉(zhuǎn)矩:制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電勢平衡方程:10/24/2023164電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)的區(qū)別轉(zhuǎn)矩平衡方程：功率平衡方程：特性：空載特性：外特性：調(diào)整特性：轉(zhuǎn)速特性：轉(zhuǎn)矩特性：效率特性：10/24/2023165電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行EmptyRunningofSingleTransformer10/24/2023166電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行一、電磁現(xiàn)象10/24/2023167電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行各量的電磁關(guān)系：10/24/2023168電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行主、漏磁通的區(qū)別：1）性質(zhì)上：與成非線性關(guān)系，與成線性關(guān)系；2）數(shù)量上：占99%以上，僅占1%以下；3）作用上：起傳遞能量的作用，起漏抗壓降作用。10/24/2023169電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行二、空載電流：1）作用和組成一方面：用來勵(lì)磁，建立磁場-----無功分量二方面：供變壓器空載損耗-------有功分量2）性質(zhì)和大小性質(zhì)：主要是感性無功性質(zhì)----也稱勵(lì)磁電流；大?。号c電源電壓和頻率、線圈匝數(shù)、磁路材質(zhì)及幾何尺寸有關(guān)，用空載電流百分?jǐn)?shù)I0%來表示。10/24/2023170電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行3)空載電流波形磁路飽和時(shí)，正弦，尖頂，正弦，平頂。10/24/2023171電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行三、感應(yīng)電動(dòng)勢10/24/2023172電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行為一次側(cè)漏抗，反映漏磁通的作用。對(duì)一切電抗返回12頁10/24/2023173電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行四、空載損耗經(jīng)驗(yàn)公式：

空載損耗約占額定容量的（0.2~1）%，隨容量的增大而減小。為減少空載損耗，改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方向是采用優(yōu)質(zhì)鐵磁材料：優(yōu)質(zhì)硅鋼片、激光化硅鋼片或應(yīng)用非晶態(tài)合金。包括：銅損耗鐵損耗。10/24/2023174電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行五、電磁關(guān)系：1、電勢方程：忽略漏阻抗壓降后有效值：故：可知：影響主磁通大小的因素是電源電壓、電源頻率和一次側(cè)線圈的匝數(shù)，與鐵芯的材質(zhì)和幾何尺寸無關(guān)。10/24/2023175電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行2、變比定義：變比為一、二次線圈主電勢之比?；?qū)θ嘧儔浩?，變比指一、二次?cè)相電勢之比Y，D接線D，Y接線10/24/2023176電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行3、等效電路連接第8頁令：其中：-----勵(lì)磁阻抗-----勵(lì)磁電阻，對(duì)應(yīng)鐵損耗的等效電阻；-----勵(lì)磁電抗，對(duì)應(yīng)主磁通的電抗。一次側(cè)的電勢方程為：10/24/2023177電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行等效電路為：由于主磁通路徑鐵心為非線性磁路，故勵(lì)磁阻抗、勵(lì)磁電阻和勵(lì)電抗均不為常數(shù)，大小隨磁路的飽和而減小。10/24/2023178電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行4、相量圖空載時(shí)的基本方程為10/24/2023179電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)單相變壓器的空載運(yùn)行小結(jié):（1）一次側(cè)主電動(dòng)勢與漏阻抗壓降總是與外施電壓平衡,若忽略漏阻抗壓降，則一次主電勢的大小由外施電壓決定.（2）主磁通大小由電源電壓、電源頻率和一次線圈匝數(shù)決定，與磁路所用的材質(zhì)及幾何尺寸基本無關(guān)。（3）空載電流大小與主磁通、線圈匝數(shù)及磁路的磁阻有關(guān)，鐵心所用材料的導(dǎo)磁性能越好，空載電流越小。（4）電抗是交變磁通所感應(yīng)的電動(dòng)勢與產(chǎn)生該磁通的電流的比值，線性磁路中，電抗為常數(shù)，非線性電路中，電抗的大小隨磁路的飽和而減小。10/24/2023180電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定一、空載實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^測量空載電流和一、二次電壓及空載功率來計(jì)算變壓器的變比、空載電流百分?jǐn)?shù)、鐵損和勵(lì)磁阻抗。接線圖：axAXWAVV~10/24/2023181電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定一、空載實(shí)驗(yàn)要求及分析：1）低壓側(cè)加電壓，高壓側(cè)開路；2）忽略和，則：10/24/2023182電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定一、空載實(shí)驗(yàn)3）空載電流和空載功率必須是額定電壓時(shí)的值，并以此求取勵(lì)磁參數(shù)；4）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；5）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；6）由于空載時(shí)功率因數(shù)很低，為減小誤差，應(yīng)采用低功率因數(shù)表測量空載功率。10/24/2023183電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定二、短路實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^測量短路電流、短路電壓及短路功率來計(jì)算變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)、銅損和短路阻抗。接線圖：WAV~axAX10/24/2023184電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定二、短路實(shí)驗(yàn)1）高壓側(cè)加電壓，低壓側(cè)短路；2）忽略和鐵損，則：對(duì)T型等效電路：要求及分析：10/24/2023185電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定二、短路實(shí)驗(yàn)3）溫度折算；4）若要得到高壓側(cè)參數(shù)，須折算；5）對(duì)三相變壓器，各公式中的電壓、電流和功率均為相值；三、短路電壓（阻抗電壓）：短路實(shí)驗(yàn)時(shí)使短路電流為額定電流時(shí)一次所加的電壓稱為短路電壓。記作：10/24/2023186電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定三、短路電壓短路電壓為額定電流在阻抗上的壓降，故也稱阻抗電壓。短路電壓通常以百分值表示，即：短路電壓（阻抗電壓）：無功分量（電抗電壓）：有功分量（電阻電壓）：10/24/2023187電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)變壓器參數(shù)測定三、短路電壓

短路電壓是變壓器的重要參數(shù)，它的大小直接反映了短路阻抗的大小，而短路阻抗直接影響變壓器的運(yùn)行性能。

從正常運(yùn)行角度，希望它小些，這樣可使副邊電壓隨負(fù)載波動(dòng)小些；從限制短路電流角度，希望它大些。10/24/2023188電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)標(biāo)么值per-unitvalue定義:基準(zhǔn)值的選取：以各自量的額