電機原理及拖動（第4版）課件：他勵直流電機的機械特性

《電機原理及拖動》

第4版2024/12/272

以直流電動機作為原動力拖動生產(chǎn)機械作功，本章主要研究電動機與被拖動的生產(chǎn)機械之間的關(guān)系，即電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。主要學(xué)習(xí)5個方面內(nèi)容：直流電動機機械特性、直流電動機起動和反轉(zhuǎn)、直流電動機調(diào)速、直流電動機制動、電力拖動系統(tǒng)的過渡過程。直流電動機的電力拖動2024/12/273他勵直流電機的機械特性一、一般概念2024/12/274當(dāng)均為常數(shù)時電動機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：理想空載轉(zhuǎn)速機械特性斜率2024/12/275CA:依靠外力達到理想空載轉(zhuǎn)速點（0,n0）B:電動機即將起動點，由于電機不轉(zhuǎn)，此時電流也稱堵轉(zhuǎn)電流（Tk，0）C:實際空載轉(zhuǎn)速點（T0，n0’）特性曲線上的ABC點2024/12/276穿越Ⅰ.Ⅱ.Ⅳ象限的直線第Ⅰ象限：T和n的方向一直，T為拖動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩從零增加到T時轉(zhuǎn)速降落為第Ⅱ象限：n>n0T<0。T和n的方向相反，T為制動轉(zhuǎn)矩機械特性上的每一點的轉(zhuǎn)速都高于n0電樞電勢高于電網(wǎng)電壓。所以電樞電流為負值。如小車下坡的例子：2024/12/277

上坡時摩擦力+重力2024/12/278

下坡時摩擦力－重力2024/12/279

如果Tm<Tw

，轉(zhuǎn)速快速上升2024/12/2710如果穩(wěn)速下坡，需加反方向力2024/12/2711

上坡時負載轉(zhuǎn)矩TL=Tm+TwnTLTn0Tn2024/12/2712n0TLT

下坡時負載轉(zhuǎn)矩TL=Tm－TwTn2024/12/2713轉(zhuǎn)速上升超過n0進入第二象限TLTn0Tn2024/12/2714TLTn0進入第2象限Ea>U，電流反向轉(zhuǎn)矩制動TnTL=Tm-Tw，如果

Tm<Tw2024/12/2715第Ⅳ象限內(nèi)：電機反轉(zhuǎn)，電樞電勢小于0，與電網(wǎng)電壓同向，電樞電流：電磁轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。2024/12/2716硬特性和軟特性為表述不同條件的機械特性，引入“硬度”的概念。所謂機械特性硬度是指特性曲線上某一點的電磁轉(zhuǎn)矩對該點轉(zhuǎn)速的導(dǎo)數(shù)：硬度是機械特性曲線斜率的倒數(shù)，顯然斜率越小硬度越大。2024/12/2717二、固有機械特性和人為機械特性（一）固有機械特性當(dāng)時電動機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：2024/12/2718固有機械特性2024/12/27191、電樞串電阻時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：1）不變，變大；

2）越大，特性越軟。（二）人為機械特性2024/12/2720電樞串電阻時的人為特性2024/12/2721二、固有機械特性和人為機械特性2、降低電樞電壓時的人為特性保持不變，只改變電樞電壓時的人為特性：特點：

1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。2024/12/2722降低電樞電壓時的人為特性2024/12/27233、減弱勵磁磁通時的人為特性特點：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大保持不變，改變勵磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性：2024/12/2724“弱磁升速”A轉(zhuǎn)速較高時電壓平衡式中的Ea所占比重大，它的下降會使電流有明顯上升，電磁轉(zhuǎn)矩增大；轉(zhuǎn)速較低時Ea所占比重小，它的下降只使電流略有增加。實際使用范圍出現(xiàn)在A點的左側(cè)。2024/12/2725三、電樞反應(yīng)對機械特性的影響解決曲線上翹的方法是在主磁極繞組串聯(lián)一個助磁的穩(wěn)定繞組以抵消電樞反應(yīng)的影響。2024/12/2726已知，求兩點:理想空載點和額定運行四、機械特性繪制(一)、固有特性的求?。?）估算（2）計算（3）計算理想空載點：（4）計算額定工作點：2024/12/2727（二）、人為特性的求取

在固有機械特性方程的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為特性所對應(yīng)的參數(shù)或或變化，重新計算和，然后得到人為機械特性方程式。例題：一臺直流電動機，銘牌數(shù)據(jù)如下：UN=220V，IN＝180A，nN＝1000r/min，額定效率83.6%

。求1.自然機械特性2.外串電阻Rc=0.5歐3.電源電壓U=110V4.磁通為0.9額定磁通的人為機械特性2024/12/2728

處于某一轉(zhuǎn)速下運行的電力拖動系統(tǒng)，由于受到某種擾動，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在新的條件下達到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動消失后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。五、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件2024/12/2729五、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件在點，系統(tǒng)平衡2024/12/2730電壓波動使機械特性曲線上移，轉(zhuǎn)速不能突變，由于轉(zhuǎn)速由上升到，擾動消失特性曲線恢復(fù)原位，系統(tǒng)減速，沿綠色線路回到點運行。2024/12/2731電壓波動使機械特性曲線下移，轉(zhuǎn)速不能突變，由于轉(zhuǎn)速由下降到，擾動消失特性曲線恢復(fù)原位，系統(tǒng)加速，沿綠色線路回到點運行。2024/12/2732在點，系統(tǒng)平衡負載突然升至瞬間轉(zhuǎn)速不變即電樞電流不變、電磁轉(zhuǎn)矩不變，系統(tǒng)將一直減速，不可能回到點運行。負載突然降至瞬間轉(zhuǎn)速不變轉(zhuǎn)速由上升，T不斷加大，即使擾動消失，系統(tǒng)也將一直加速，不能回到點運行。最后電機因轉(zhuǎn)速過高、電流過大而損壞。2024/12/2733電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件是：2.充分條件:

在交點處滿足?；蛘哒f，在交點的轉(zhuǎn)速以上存在