第3章-直流電動機的電力拖動基礎(chǔ)

新世紀(jì)高職高專電氣自動化技術(shù)類課程規(guī)劃教材電機與拖動技術(shù)DIANJIYUTUODONGJISHU(基礎(chǔ)篇)(第三版)新世紀(jì)高職高專教材編審委員會組編主編鄭立平張晶王文一主審孫建忠1第3章直流電動機的電力拖動基礎(chǔ)3.1

電力拖動系統(tǒng)的運動方程式3.2工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪矩、質(zhì)量的折算3.3

生產(chǎn)機械的負載特性

3.4

直流電動機的機械特性3.5

電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件23.1.1運動方程式電力拖動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時的運行方程：運動方程的實用形式Tem—感應(yīng)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TL—負載的轉(zhuǎn)矩J—運動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量

—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電力拖動系統(tǒng)的運動方程式33.1.1運動方程式3.1電力拖動系統(tǒng)的運動方程式系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運動的三種狀態(tài)系統(tǒng)處于靜止或恒轉(zhuǎn)速運行狀態(tài)，即處于穩(wěn)態(tài)；系統(tǒng)處于加速運行狀態(tài)，即瞬態(tài)過程；系統(tǒng)處于減速運行狀態(tài)，即瞬態(tài)過程。43.1.2運動方程式中轉(zhuǎn)矩方向的確定一般規(guī)定如下：首先選定電動機處于電動狀態(tài)時的旋轉(zhuǎn)方向為轉(zhuǎn)速n的正方向，然后按照下列規(guī)則確定轉(zhuǎn)矩的正、負號。

1.電磁轉(zhuǎn)矩Tem與轉(zhuǎn)速n的正方向相同時為正，相反時為負；

2.負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n的正方向相反時為正，相同時為負；

3.慣性轉(zhuǎn)矩的大小及正、負號由Tem和TL的代數(shù)和決定。3.1電力拖動系統(tǒng)的運動方程式53.2工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪矩、質(zhì)量的折算3.2.1工作機構(gòu)負載轉(zhuǎn)矩的折算63.2工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪矩、質(zhì)量的折算3.2.2直線工作機構(gòu)負載力的折算起重機提升重物時，其鋼繩受到重物的拉力，龍門刨床工作臺帶動工件前進時，受到切削阻力，這兩種力豆?jié){通過傳動機構(gòu)在電動機軸上體現(xiàn)為制動轉(zhuǎn)矩。折算的方法與上述相同，也是以傳送功率不變?yōu)樵瓌t，并考慮到這兩種工作狀態(tài)時傳動損耗是由電動機承擔(dān)的，所以，不難得出折算后的等效轉(zhuǎn)矩為如果起重機放下重物，則傳動損耗由負載承擔(dān)，這時等效轉(zhuǎn)矩為：73.2工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪矩、質(zhì)量的折算3.2.3傳動機構(gòu)與工作機構(gòu)飛輪矩的折算83.2工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、力、飛輪矩、質(zhì)量的折算3.2.4直線工作機構(gòu)運動質(zhì)量的折算93.3生產(chǎn)機械的負載特性電力拖動的運動方程式，集電動機的電磁轉(zhuǎn)矩、生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩及系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系于一體，描述了拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)。但是要對運動方程式求解，首先必須知道電動機的機械特性和生產(chǎn)機械（負載）的機械特性。生產(chǎn)機械運行時常用負載轉(zhuǎn)矩標(biāo)志其負載的大小，不同的生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律而不同，負載的機械特性也成為負載轉(zhuǎn)矩特性，簡稱負載特性。103.3生產(chǎn)機械的負載特性3.3.1恒轉(zhuǎn)矩負載特性

1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載這類負載的特點是：負載轉(zhuǎn)矩的大小恒定不變，而負載轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)速的方向相反，即負載轉(zhuǎn)矩的性質(zhì)總是起反抗運動作用的阻轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。113.3生產(chǎn)機械的負載特性3.3.1恒轉(zhuǎn)矩負載特性

2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負載這類負載是由拖動系統(tǒng)中某些具有位能的部件（如起重類型負載中的重物）造成的，其特點是：不僅負載轉(zhuǎn)矩的大小恒定不變，而且負載轉(zhuǎn)矩的方向也不變。123.3生產(chǎn)機械的負載特性3.3.2恒功率負載特性恒功率負載的特點是：負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為一常數(shù)，即負載功率，也就是負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。133.3生產(chǎn)機械的負載特性3.3.3通風(fēng)機類負載特性水泵、油泵、通風(fēng)機和螺旋槳等機械的負載轉(zhuǎn)矩將將基本上與轉(zhuǎn)速的平方成正比。143.4直流電動機的機械特性3.4.1直流電動機機械特性的表達式他勵直流電動機的接線如圖所示。電樞回路的總電阻稱為電樞內(nèi)阻，電樞回路有時還串入附加電阻，此時電樞回路電阻包括附加電阻。為了使電動機能正常工作，在勵磁電路中一般加入一個可調(diào)節(jié)大小的電阻，用于調(diào)節(jié)勵磁電流的大小。153.4直流電動機的機械特性3.4.1直流電動機機械特性的表達式163.4直流電動機的機械特性3.4.2固有機械特性把他勵直流電動機的電源電壓、磁通稱為額定值，電樞回路未接附加電阻時的機械特性稱為固有機械特性。其固有機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。一般電動機額定運行時，銅耗損是總耗損的，電樞電阻為：173.4直流電動機的機械特性3.4.2固有機械特性183.4直流電動機的機械特性3.4.3人為機械特性

1.電樞回路串接電阻時的人為機械特性當(dāng)電源電壓和磁通都是額定值時，電樞回路串接電阻，這時的人為機械特性方程式為：人為機械特性的特點是：（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。193.4直流電動機的機械特性

2.改變電樞電壓時的人為機械特性改變電樞電壓的人為機械特性方程式為：降低電樞電壓后，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械特性是一組平行線，改變電樞電壓可以調(diào)速。當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩不變時，電壓越低，轉(zhuǎn)速也越低。203.4直流電動機的機械特性

3.減弱磁通時的人為機械特性減弱磁通時的人為機械特性方程式為：減弱磁通時的人為機械特性的特點是：（1）理想空載轉(zhuǎn)速與磁通成正比，比例系數(shù)為負，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。213.5電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件3.5.1電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行一臺電動機拖動生產(chǎn)機械，以多高的轉(zhuǎn)速運行，取決于電動機的機械特性和生產(chǎn)機械的負載特性。如果知道了生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性和電動機的機械特性，把兩種特性配合起來，就可以研究電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行問題。223.5電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件3.5.2電