電機(jī)原理及拖動PPT課件

1、.,1,電機(jī)原理及拖動,茂名學(xué)院自動化系 葉偉,.,2,本課程的性質(zhì)、任務(wù)及學(xué)習(xí)方法 1、性質(zhì)：在工業(yè)電氣自動化專業(yè)中，電機(jī)原理及拖動是一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課或稱技術(shù)基礎(chǔ)課。 2、任務(wù)：我們所從事的專業(yè)決定了我們是從使用的角度來研究電機(jī)的。因此，我們著重分析各種電機(jī)的工作原理和運行特性，而對電機(jī)設(shè)計和制造工藝涉及得不多。但對電機(jī)的結(jié)構(gòu)還要有一定深度的了解。 3、學(xué)習(xí)方法：要注意它既有基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，又有結(jié)合工程實際綜合應(yīng)用的性質(zhì)。要逐漸地培養(yǎng)學(xué)員的工程觀點，掌握工程問題的處理方法。,.,3,目 錄,第一章 直流電機(jī)原理 第二章 電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ) 第三章 直流電動機(jī)的電力拖動 第四章

2、變壓器 第五章 三相異步電動機(jī)原理 第六章 三相異步電動機(jī)的電力拖動 第七章 同步電動機(jī) 第八章 控制電機(jī) 第九章 電力拖動系統(tǒng)中電動機(jī)的選擇,.,4,第一章 直流電機(jī)原理 1.1 直流電機(jī)的用途、結(jié)構(gòu)及工作原理 一、直流電機(jī)的用途 1.直流電動機(jī)的用途:在工業(yè)生產(chǎn)中,利用電動機(jī)的軸上轉(zhuǎn)矩拖動生產(chǎn)機(jī)械,對產(chǎn)品進(jìn)行加工. 2.直流發(fā)電機(jī)的用途:作為電源設(shè)備 二、直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 1.靜止部分 (1)主磁極:由極身和極掌組成,固定在磁軛 (機(jī)座)上.在磁極上套入激磁繞 組(線圈).主磁極總是偶數(shù),且N 極和S極相間出現(xiàn).極掌對激磁 繞組起支撐作用,且使磁通在氣 隙中有較好的分布波形.,極掌,線圈,極

3、身,磁軛,.,5,(2)換向極:它位于相鄰兩主磁極之間,構(gòu)造與主磁極相似,其 作用是為了消除在運行過程中換向器產(chǎn)生的火花. (3)機(jī)座:一般把厚鋼板彎成圓筒形,然后再焊成機(jī)座,也可采 用鑄鋼件.其作用一方面是作為各磁極間的磁路,故 又稱為磁軛,另一方面機(jī)座作為電機(jī)的機(jī)械支架,主 磁極和換向極就固定在磁軛上. (4)端蓋:附有軸承的端蓋安裝在機(jī)座上以支持電樞,它可以 保持電樞表面和極掌表面相隔一個氣隙,使電樞可 以自由旋轉(zhuǎn). (5)電刷裝置:電刷是由石墨做成的導(dǎo)電塊,將它套入刷握內(nèi), 用彈簧以一定壓力將電刷壓在換向器的表面 上.在電樞旋轉(zhuǎn)時可以保持電刷固定不動.電刷 的作用是使電樞繞組和外電路接

4、通,同時通過 換向器進(jìn)行電流的換向.,.,6,2.轉(zhuǎn)動部分 (1)電樞鐵心:電樞鐵心由0.5毫米厚且沖有齒和槽的硅鋼 片迭成.鐵心鋼片沿軸向迭裝,以降低電樞鐵 心在磁場中旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的磁滯和渦流損 耗,從而提高電機(jī)的效率.電樞鐵心一方面作 為電機(jī)磁路的一部分,另一方面便于將電樞 繞組安裝在電樞鐵心的槽內(nèi),起著固定電樞 繞組的作用. (2)電樞繞組:電樞繞組是電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電磁轉(zhuǎn)矩以 實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件.繞組是由絕 緣的圓形或矩形銅線繞成,嵌放于電樞鐵心 的槽中.必須采用層間絕緣和繞組與鐵心槽避 之間的槽絕緣.,.,7,(3)換向器:其作用是使電樞繞組的繞組元件中的電流 進(jìn)行 方向的

5、交換,起著電流換向作用.電樞繞組元件 的引線就焊在換向片上. 3.氣隙 在極掌和電樞之間有一空氣隙.氣隙是電機(jī)的重要 組成部分,它的大小和形狀對電機(jī) 性能有很大的影響. 4.其他部分 (1)轉(zhuǎn)軸和軸承:轉(zhuǎn)子必須有轉(zhuǎn)軸,以便電機(jī) 和生產(chǎn)機(jī)械 或原動機(jī)進(jìn)行聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩和功率.中小型電機(jī) 一 般采用滾動軸承,大容量電機(jī) ,采用支架式滑動軸承. (2).通風(fēng)裝置:作用是冷卻電機(jī).,.,8,三、直流電機(jī)的基本工作原理 1.直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理 為了說明方便,作下列規(guī)定: (1)N導(dǎo)體和S導(dǎo)體:在N極下的導(dǎo)體稱為N導(dǎo)體;在S極下的 導(dǎo)體稱為S導(dǎo)體. (2)符號 和符號 :導(dǎo)體中電勢(電流)的方向進(jìn)入紙

6、面時用 表示;導(dǎo)體中電勢(電流)的方向由紙面出來時用 表示.,N,b2 b1,N,.,9,基本原理: 由于導(dǎo)體切割了磁力線,因而在導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.根據(jù)右手定則,N導(dǎo)體中電勢方向為 ;而S導(dǎo)體中電勢方向為 ;即二者方向相反. N導(dǎo)體和S導(dǎo)體在交換(a和b位置),但是,b 1和b2極性是恒定的,即b1恒為正,b2恒為負(fù),故在電刷兩端輸出脈動的直流電壓. 綜上所述:線圈中的交變電勢已變成刷間直流電壓.通過換向器使電刷b1僅能接通S導(dǎo)體,而S導(dǎo)體的電勢方向恒為 故電刷b1的極性恒為正;同理電刷b2的極性恒為負(fù). e,.,10,2.直流電動機(jī)的基本工作原理,a、b導(dǎo)體中電流方向如左所示，由左手定

7、則可知S導(dǎo)體和N導(dǎo)體受力均為逆時針方向,因而使電樞逆時針方向旋轉(zhuǎn). 通過換向器的作用，使與電源負(fù)極相接的電刷僅能接通S導(dǎo)體，故S導(dǎo)體中的電流方向恒為流出紙面，而與電源正極相接電刷僅能接通N導(dǎo)體，電流流入紙面。故電機(jī)恒逆轉(zhuǎn)。,.,11,1.2 直流電機(jī)的空載磁場 發(fā)電機(jī):由主磁極產(chǎn)生的氣隙磁通與電樞繞組切割而產(chǎn) 生電勢. 電動機(jī):電樞電流與氣隙磁通相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩. 分析電機(jī)磁場是分析電機(jī)運行狀態(tài)的必要步驟. 空載磁場:電樞無電流時的磁場.它是電機(jī)中最基本的磁場. 一、電機(jī)的磁化曲線 主磁通(通過氣隙進(jìn)入電樞) 激磁磁勢所產(chǎn)生的磁通 漏磁通(不經(jīng)過電樞) 漏磁通不能在電樞中產(chǎn)生電勢也不產(chǎn)生

8、電磁轉(zhuǎn)矩,但它存 在卻增加了磁極和磁軛的飽和程度. 主磁通是實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所必需的.,.,12,主磁通所經(jīng)磁路:兩個氣隙、兩個電樞齒、一個電樞軛、 兩個主磁極鐵心和一個 主磁極軛等五段。 由磁路中的歐姆定律： wf If = Rm wf 一個主磁極上激磁繞組的匝數(shù)； If 激磁繞組中的激磁電流； Rm 該段的磁組； 磁通量 1 說明:當(dāng)I較小時磁路的磁阻為氣隙 磁阻且為常數(shù),故If與是線性的 If較大時鐵心飽和,磁阻加大增 加變慢If與為非線性關(guān)系. 電機(jī)的飽和程度對電機(jī)的性能有很 大的影響.,.,13,二、主磁極磁勢產(chǎn)生的氣隙磁密在空間的分布 氣隙磁密的概念： 是指穿過氣隙進(jìn)入電樞表面或由

9、電樞表面出來的磁通。 因而氣隙磁密實際上是指電樞表面的磁通密度。 氣隙磁密=主磁極作用產(chǎn)生部分+電樞磁勢作用部分 主磁極磁勢單獨作用（電樞電流為零時）： 氣隙在極掌下大致 是均勻的。但在極 尖以外時，主磁通所 經(jīng)氣隙加大，磁密減 小，并在兩主磁極中 間的幾何中線上下降 為零。,B,.,14,1.3 直流電機(jī)的電樞繞組 一、概述 電機(jī)的電樞繞組是電機(jī)的主要組成部件。 電機(jī)必須通過電樞繞組與氣隙磁場相互作用才能實現(xiàn) 能量轉(zhuǎn)換。 繞組類型：（1）單迭繞組；（2）復(fù)迭繞組；（3）單 波繞組；（4）復(fù)波繞組；（5）混合繞組。 其中，單迭和單波繞組是最基本的直流電樞繞組，是了解其他繞組的基礎(chǔ)。 二、單迭繞

10、組 1 有關(guān)技術(shù)名詞 （1）極軸線：它是將主磁極平分為左右兩部分的直線。,.,15,（2）極距：它是相鄰兩主磁極極軸線之間的距離，在相鄰主磁極之間，與上述距離大小相等的距離，也叫極距。 （3）幾何中線：是在相鄰兩 極軸線之間并且與這兩極軸線等距離的直線，兩相鄰主磁極以幾何中線為軸作位置上的對稱分布。以nn表示。,N,n,.,16,2.單迭繞組元件 單迭繞組由迭繞組元件按一定規(guī)律排列聯(lián)接而成.繞組元件實際上是一個線圈,可以是多匝,也可以的單匝的. 繞組元件結(jié)構(gòu)原理: a1b1及a2b2部分稱為元件邊, 用后端匝a1ma2及前端匝b1nb2 將元件邊聯(lián)結(jié)起來,使兩元件 邊中電勢在元件中迭加. 端線

11、c1d1及c2d2 稱為引線,d1為 元件的首端,d2為末端.元件 的首端和末端分別焊接在 不同的換向上. a1b1稱為第一元件邊,右邊a2b2稱為第二元件邊.,m,n,d2,.,17,3.單迭繞組展開圖,.,18,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表：

12、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均

13、用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向

14、片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用

15、虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

16、 14 15 16 1,圖中四個方框代表四個主磁極,相同極性的兩個電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個電刷均安放在相應(yīng)的四個主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個換向片寬.電樞鐵心槽數(shù)、元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16。 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊；而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊。 上層邊用實線表示，下層邊用虛線表示。 以元件上層邊所在槽的號碼作為該元件的號碼。 元件聯(lián)接次序表： 號碼上打“.”的,表示被電刷短路的元件 .當(dāng)元件的兩元件邊的距離恰是一個極距時,由于電刷放在極軸線處的換向片上,故被電刷短接的元件的兩個元件邊正處在兩相鄰 幾何中線上.,. . . . .,

17、.,19,4.繞組電路分析: 元件2、3、4電勢方向相同組成一個支路，元件6、7、8電勢方向相同組成一個支路，但方向與2、3、4組成支路電勢相反。 元件10、11、12與2、3、4支路電勢方向相同故將電刷A1、A2接在一起；14、15、16與6、7、8支路電勢方向相同故將B1、B2接在一起，引出正、負(fù)兩個電極。 并聯(lián)支路圖: 每個主磁 極下的元件 串聯(lián)成一條 支路,共有四 條并聯(lián)支路 a=b=p ,輸出電 流Ia=2aia ,a為并聯(lián) 支路數(shù)、ia為去路 電流；p為主磁極 對數(shù)；b為電刷對數(shù)。,.,20,1.4 直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 電樞反應(yīng):電樞磁動勢對主磁極所建立的氣隙磁場的影響。 電樞磁動

18、勢不僅與電樞電流大小有關(guān)，它還受 電刷位置的影響。 一、電樞磁動勢與電樞磁場 二極直流電機(jī)電刷在幾何中性線上時的電樞磁場分布圖。 幾點說明： 1.因電刷接觸的換向片與幾何中 性線處的導(dǎo)體相連,故把電刷畫在幾 何中姓線處的導(dǎo)體上. 2.繞組只畫一層,都在電樞表面上. 3.電流方向以電刷為分界線. 4.電樞磁場以電刷為極軸線,電刷 處磁勢最強,主磁極的極軸線處 電樞磁勢為零.電樞磁勢與主磁極 磁勢正交,稱交軸電樞磁勢 .,N,S,.,21,把電樞圓周從電刷處切開展成 直線并以主磁極軸線與電樞表面 的交點為空間坐標(biāo)的起點,這點的 電樞磁動勢為零. 電樞磁動勢沿空間的分布: 電樞線負(fù)荷- 電樞圓周表面

19、單位 長度上的安培導(dǎo)體數(shù). A= 應(yīng)用全電流定律,有Hl=2Ax 認(rèn)為總磁勢全部降在兩段氣隙上 2Fax=2Ax 即 Fax=Ax 磁密 Bax=0Hax=0Fax /,N ia, D,n,.,22,二、電刷位于幾何中性線上時的電樞反應(yīng) 此時電樞磁動勢剛好與主磁極磁動勢正交，故稱這 電樞反應(yīng)為交軸電樞反應(yīng)。 電機(jī)合成磁場Bx= B0 x+Bax 正方向規(guī)定：磁力線進(jìn)入轉(zhuǎn)子 為負(fù),出來為正. 所以,主磁極磁通密度在N極 下為負(fù),在S極下為正. 可知:磁場波形發(fā)生了畸變. (1)發(fā)電機(jī):前極尖增磁,后極 尖去磁. (2)電動機(jī):前極尖去磁,后極 尖增磁. 如不考慮磁路飽和,則增去磁量相等 總磁通量

20、不變.,N,S,n,n,n,幾何中線,發(fā)電機(jī),.,23,當(dāng)磁路飽和時因磁勢和磁通密度之間不再成線性關(guān)系在磁場相加的區(qū)域磁密下降.所以交軸電樞反應(yīng)總有一些去磁作用. 三、電機(jī)上偏離幾何中性線時的電樞反應(yīng) 電樞磁勢分為兩部分：交軸磁勢和順軸磁勢。 Fa = Faq + Fad 當(dāng)發(fā)電機(jī)順旋轉(zhuǎn)方向移動電刷或電動機(jī)逆移時順軸電勢 Fad去磁，反之順軸電勢助磁。 右圖為發(fā)電機(jī)電刷 順移或電動機(jī)電刷逆 移后的電樞反應(yīng)。,Fa,.,24,1.5 直流電機(jī)的電樞電動勢與電磁轉(zhuǎn)矩 一、直流電機(jī)的電樞電動勢 電樞電勢是指電機(jī)正常工作時電樞繞組切割氣隙磁通產(chǎn)生的刷間電動勢 。 刷間電動勢等于其中一條支路的電動勢。

21、推導(dǎo)過程: 設(shè)繞組為整距元件,電刷在幾何中線在. 如電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N, 并聯(lián)電路數(shù)為2a 則繞組每條支路的導(dǎo)體數(shù)為N/(2a). 如每根導(dǎo)體的平均電動勢eav,則支路電動勢即刷間電動勢, N 一根導(dǎo)體的平均電動勢為 eav =BavlV Bav-為一個極下的平均磁密, Bav =,2a,eav,Ea =, l,.,25,導(dǎo)體切割磁場的速度v用每分鐘轉(zhuǎn)速表示有V=2pn/60 所以, eav= 2p =2p Ea =(N/2a) 2pn/60 =(pN/60a) n =Ce n 這是一個十分重要的公式 ,式中Ce = pN/(60a)為電動勢常數(shù),是一個決定于電機(jī)結(jié)構(gòu)的參數(shù). 電樞電動勢與每

22、極磁通成正比,與轉(zhuǎn)速正比. B-wb(韋伯) n- r/min (每分鐘.轉(zhuǎn)) Ea- V(伏特),n 60,n 60,.,26,二、直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 電磁轉(zhuǎn)矩：電樞導(dǎo)體在磁場中受力所形成的總轉(zhuǎn)矩。 先求每根導(dǎo)體平均受力 fav =Bavia - 導(dǎo)體有效長度 ia- 導(dǎo)體電流 每根導(dǎo)體平均轉(zhuǎn)矩為 Tav = Bavia D- 電樞直徑 電樞總轉(zhuǎn)矩為 T= N = =CTIa Ia為電樞電流 ia=Ia/(2a) 單位為A(安培);CT=pN /(2a) 是與 電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù),稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù).單位 N m ,CT =9.55Ce,D2,2P2,Ia,2a,2 a,pN,Ia,.,27,1.

23、6 直流發(fā)電機(jī) 一、直流發(fā)電機(jī)的分類 1.他勵直流發(fā)電機(jī):勵磁電流由另外的 獨立直流電源供給. 2.自勵直流發(fā)電機(jī):它用自已發(fā)出的電 給自已的勵磁繞組勵磁. (1) 并勵發(fā)電機(jī)：它的勵磁繞組 跨接在電樞兩端,與電樞并聯(lián). (2) 串勵發(fā)電機(jī)勵磁繞組與電樞 串聯(lián),勵磁電流 就是電樞電流. (3) 復(fù)勵發(fā)電機(jī):既有并勵繞組又 有串勵繞組. 勵磁消耗的功率一般只 占直流發(fā)電機(jī)額定功率的1%3%,G,G,G,.,28,二、直流發(fā)電機(jī)的基本方程式 三大平衡方程式：電壓平衡、轉(zhuǎn)矩平衡、功率平衡。 （一）電壓平衡方程式 U =Ea IaRa U- 電樞電壓 Ra- 電樞回路總電阻 (二) 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 I

24、a方向和Ea一致. 當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行時 T1 =T + T0 T1為原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)矩. T為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩. T0 為空載轉(zhuǎn)矩.,.,29,(三) 功率平衡方程式 P1 =PM + p0 P1為原動機(jī)從軸上送入直流發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率. PM 為電磁功率. P0 空載損耗功率. P0 =pm + pFe +ps pm:機(jī)械摩擦損耗 pFe :鐵損耗 ps:附加損耗 電磁功率多數(shù)轉(zhuǎn)為電功率P2 因PM =T =CTIa = =,.,30,P2= PM pCu 即電樞輸出功率P2為電磁功率PM 減去電 樞回路的電阻銅損耗pCu 由電壓平衡方程 U =Ea IaRa 得 UIa =EaIaI2aRa 即

25、綜合后得 P1 =P2 + pCu + pm + pFe +ps = P2 +p 直流發(fā)電機(jī)功率流程圖 pm + pFe +ps 注:沒有把勵磁功率計算 pCu= I2aRa 在P1之內(nèi).,P2= PM pCu,.,31,三、他勵直流發(fā)電機(jī)特性 研究條件：保持轉(zhuǎn)速n不變且等于額定轉(zhuǎn)速nN. 三個物理量：電樞電壓U、電樞電流Ia、勵磁電流If (一）空載特性U=f(If) n=c .Ia=0 因 Ea=Cen, Ce和n為常數(shù)，所以 Ea與成正比。即 U=f(If)曲線與磁化曲線=f (If )形狀相同。 U,發(fā)電機(jī)的額定電壓工作點一般 選在開始飽和的彎曲處C點， 當(dāng)If=0時，U0，這是剩磁所

26、致 稱為剩磁電壓Us=2% 4% UN,.,32,(二）外特性 U = f ( Ia ) n =c =nN常數(shù) If =常數(shù) 調(diào)勵磁If和負(fù)載Ia 。使U =UN，電機(jī)工作在額定狀態(tài) 調(diào)Ia測U得外特性 U = f ( Ia ) 曲線 是一條略微向下傾斜的曲線 U=Ea IaRa U Ia IaRa U 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用發(fā)電機(jī)由額定 狀態(tài)過渡到空載時的電壓升高 對額定電壓的比率表示電壓變化率U % = U % = 5% 10% 常數(shù)。,.,33,四、并勵直流發(fā)電機(jī) （一）并勵直流發(fā)電機(jī)的自勵條件 （1）發(fā)電機(jī)必須有剩磁，如果無剩磁，必須用另外的直流電源充磁。 （2）勵磁繞組并聯(lián)到電樞兩端，線端

27、的接法應(yīng)與旋轉(zhuǎn)方向配合，以使勵磁電流產(chǎn)生的磁場方向與剩磁的磁場方向一致。 （3）勵磁回路的總電阻 必須小于臨界電阻。 在建立正常電樞電壓的過程 中，勵磁電流 If一直在上升 勵磁回路電壓平衡方程為：,.,34,在A點之前Uo - Rf if0 if 當(dāng)達(dá)到A點時，U0=RfIf, Lf dif/dt=0, If不再變化，電壓穩(wěn)定在A點，發(fā)電機(jī)能建立起正常電壓。 （二）外特性 n=常數(shù) 、勵磁回路總電阻不變時 U =f (I )關(guān)系曲線。 并勵比它勵電機(jī)外特性下降得快 原因有三：（1）電阻壓降 （2）電樞反應(yīng)去磁 （3）U If 磁路退飽 和，導(dǎo)致勵磁電流下 降電壓降低，使負(fù)載電流不再增加 反而

28、減小。,.,35,1.7 直流電動機(jī) 一、直流電機(jī)的可逆原理 一臺直流電機(jī)，在滿足一定條件下它可以作發(fā)電機(jī)運行，也可以作為電動機(jī)運行。稱為可逆性原理。 過程分析：發(fā)電機(jī)狀態(tài)到電動機(jī)狀態(tài)的過渡。 假設(shè)開始時發(fā)電機(jī)向直流電網(wǎng)供電，電網(wǎng)電壓U恒定不變。 各量方向如圖所示。 發(fā)電機(jī)中電流與電勢方向一致，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為順時 針方向。與原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)矩T1方向相反。 U 穩(wěn)定運行時 T1 = T+T0 電動勢 Ea U 電流順電動勢方向流向電網(wǎng)。 能量關(guān)系：T1 EaIa Uia 機(jī)械功率 電功率 輸出電功率,T1,.,36,當(dāng)撤掉原動機(jī)后 n Ea Ia T 穩(wěn)定運行時 T= T0 +Tm 反電勢 E

29、a U U =Ea + IaRa 能量關(guān)系 IaU EaIa T2 電機(jī)從電網(wǎng) 電磁功率 輸出機(jī)械功率 吸收電功率,UEa,Ia變向,T變逆時針,電機(jī)運行在電動狀態(tài),i,U,.,37,二、直流電動機(jī)基本方程式 (一) 電壓平衡方程式 U = Ea + IaRa Ea- 反電動勢 Ia- 電樞回路電流 Ra-電樞回路電阻 (二) 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運行時 T = T0 + T2 T- 電磁轉(zhuǎn)矩, 或 T= T0 + Tm T0 - 空載轉(zhuǎn)矩 Tm- 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 當(dāng)T2 = Tm 時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 T2- 輸出轉(zhuǎn)矩 (三) 功率平衡方程式 P1 = Pm + pcu UIa =EaIa + I2a

30、Ra,.,38,電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電功率 P1 =UIa 減去電樞繞組銅損 Pcu=I2aRa 余下的為電樞的電磁功率PM =EaIa. 而 PM =EaIa = T=T0 +T2 =p0 + P2 所以 P1= Pcu + p0 + P2 功率流程圖:,.,39,三、他勵直流電動機(jī)特性 目的：為正確使用電動機(jī)。 幾種靜特性： （1）轉(zhuǎn)速特性 ；（2）轉(zhuǎn)矩特性 ； （3）效率特性 ；（4）機(jī)械特性 從使用電動機(jī)的角度，機(jī)械特性是電動機(jī)最重要的一種特性 （一）轉(zhuǎn)速特性 U=UN If=IfN 電樞無外串電阻即R=Ra 因 Ea=UN-IaRa=Cen 所以,.,40,Ia=0時 n=n0 為理想空

31、載轉(zhuǎn)速;n=Ia=IaRa/Ce 為轉(zhuǎn)速降. 所以,機(jī)械特性為略微向下傾斜的一條直線. (三) 效率特性 （二）轉(zhuǎn)矩特性T=CTIa 為一過原點直線 當(dāng)U=UN、If=IfN、電樞無外串 電阻，即R=Ra時 效率特性=f(Ia)= = 令d/dIa =0可求得效率最高條件 當(dāng)電動機(jī)中不變損耗等于可變損耗 時，效率最高。且通常出現(xiàn)在 Ia=75% 100% 區(qū)域內(nèi)。,.,41,（四）機(jī)械特性 U=常數(shù)、If =常數(shù)、R =Ra +Rc =常數(shù)時,n=f (T)變化關(guān)系. 當(dāng)U=UN、If= IN、Ra=0時，稱n=f (T)為自然機(jī)械特性。 否則，稱為人造機(jī)械特性。 由直流電動機(jī)電壓平衡方程可知

32、： U=Ea+Ia( Ra + Rc) Ea =Cen T =CT ia 聯(lián)解得： 人造特性。 自然特性。,n=,.,42,機(jī)械特性上的兩個特殊點: (1) 理想空載點 T=0,n=n0 ; (2) 額定工作點 T =TN, n =nN . 電動機(jī)工作在額定狀態(tài)時,轉(zhuǎn)速降為 一般根據(jù)額定時的數(shù)據(jù) (UN、IN、nN 、Ra) ,求出 CeN 和CT N，進(jìn)而對工作點進(jìn)行計算。,.,43,四、串勵直流電動機(jī)及復(fù)勵直流電動機(jī) 串勵直流電動機(jī)的勵磁電流就是電樞電流，它隨負(fù)載 的變化而變化。復(fù)勵電動機(jī)是并勵直流電動機(jī)和串勵直 流電動機(jī)的結(jié)合，它兼有兩者的特點。 （一）串勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性n= f

33、(Ia) 經(jīng)變換得 一條非線性曲線 分磁化曲線的不飽和和飽和兩部分討論： （1）Ia較小、磁路不飽和磁通與電流成正比，,R0 為電樞回路總電阻,.,44,將=K1Ia代入后得 為一條雙曲線 當(dāng)電動機(jī)空載、電流很小時，可能引起“飛車”事故，所 以串勵直流電動機(jī)不允許空載運行， 也不允許用皮帶傳動。 （2）當(dāng)Ia較大、磁路飽和時： =K2 為一常數(shù)，這時 為一條稍有下降的直線，但轉(zhuǎn)速降 比他勵直流電動機(jī)稍大 。如特性1,.,45,（二）串勵直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性 T =f (Ia) 由轉(zhuǎn)矩公式 T =CTIa , 及磁化曲線 = f (Ia)- 非線性 （1）Ia較小、磁路不飽和時 = K1 Ia

34、與Ia成正比， T = CT K1Ia2 -拋物線 （2）Ia很大、磁路飽和時 =K2 為一常數(shù)與Ia無關(guān)， T =CTK2Ia - 為一直線 特性如曲線2所示。 串勵直流電動機(jī)適用于起動比較困難，且不空載的生產(chǎn)機(jī)械。如電力機(jī)車。 （三）串勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性 n=f(T) 一般表達(dá)式,.,46,機(jī)械特性曲線如右圖1所示。 特點：（1）輕載時特性軟，重載時為一條略微下傾的直線。 （2）輕載時轉(zhuǎn)速很高，曲線與縱坐標(biāo)軸無交點。 串勵電動機(jī)不允許空載運行。 （四）復(fù)勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性 復(fù)勵：既有并勵繞組又有串勵繞組。 復(fù)勵電動機(jī)兼有并勵和串勵兩種電 動機(jī)的優(yōu)點。 串勵繞組使起動轉(zhuǎn)矩增加，并勵

35、繞組使復(fù)勵電動機(jī)可以輕載運行 和空載運行。不存在“飛車”的問題。 機(jī)械特性介于并勵和串勵之間。如 圖2所示。,圖1,圖2,.,47,第八節(jié) 直流電機(jī)換向簡介 換向：直流電機(jī)在運行過程中，旋轉(zhuǎn)的電樞繞組中一些 元 件從一條支路經(jīng)過電刷進(jìn)入另一條支路，在這 一過程中，元件電流改變方向，這一過程稱為換向。 換向的過程正是元件被電刷短路的過程，元件短路 過程結(jié)束就是換向結(jié)束，這時元件完全進(jìn)入另一條支路。 一、換向過程,ia,.,48,分三個階段:(1)開始,電刷與1號換向片完全接觸,元件1和元 件2屬右面支路,電流為+ia. (2)電刷同時與換向片1和2接觸,元件1被電刷短 路,元件1中的電流在從+i

36、a向-ia變化. (3)電刷完全與換向片1脫離,完全與換向片2接 觸,元件1完全進(jìn)入左支路,電流為-ia.,16,2,.,49,二、直線換向、延遲換向與超越換向 （一）直線換向 直線換向是一種最基本的換向過程，換向元件中的電 流按直線規(guī)律變化。 條件：換向元件中無電勢，且只考慮電刷接觸電阻。 特點：（1）在換向過程中，電刷下不會產(chǎn)生火花。因為 換向元件中的電流由+ia連續(xù) 變化至-ia，沒有換向電流必 須通過空氣而造成火花。 （2）在換向過程中， 電刷兩左右兩側(cè)電流密度是均勻 的。故電刷左右兩側(cè)發(fā)熱也是均 勻的。,.,50,(二)延遲換向 電機(jī)正常運行時換向元件中產(chǎn)生以下幾種電勢使e0 (1)

37、自感電動勢eL 換向元件中電流變化時產(chǎn)生的eL eL = - Ldi/dt (2)互感電動勢eM 同時換向的幾個元件之間產(chǎn)生的互感電動勢 eM= - Mdi/dt 稱 er= eL+ eM 為電抗電勢,其方向與+ia相同. (3)電樞反應(yīng)電勢ea 換向元件切割電樞磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電勢,其方向與er一致,也是反對換向電流變化的. 結(jié)果使電流不能隨時間成線性關(guān)系變化且變化較慢. 曲線2所示.稱之為延遲換向. 延遲換向使電刷的前刷邊電流密度小,后刷邊電流密 大,因此后刷邊出現(xiàn)較大的火花.,.,51,三、改善換向的方法 方法：在換向元件中產(chǎn)生與er和ea方向相反的電勢ek. 方法一：在主磁極的幾何中性處

38、加一換向磁極。極性與 電樞磁場的極性相反，其繞組 一般與電樞繞組串聯(lián) 方法二：移刷改善換向。發(fā)電機(jī)順移，電動機(jī)逆移。 移動的角度（物理中線與幾何中線之夾角） 四、火花、環(huán)火及補償繞組 換向不良電刷下產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時影響電機(jī)工作。 環(huán)火是處于最大磁密處的元件電壓出現(xiàn)最大值，在元件 連接的兩個換向片間產(chǎn)生電弧短路而形成環(huán)火。 補償繞組與電樞繞組串聯(lián)以消除電樞反應(yīng)進(jìn)而消除環(huán)火。,.,52,第二章 電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ),第一節(jié)典型生產(chǎn)機(jī)械化的運動形式及轉(zhuǎn)矩 一、電力拖動系統(tǒng)的基本概念 電力拖動:以電動機(jī)為原動機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械運轉(zhuǎn)的拖動方 式. 電力拖動系統(tǒng):由電動機(jī)、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械的工 作機(jī)

39、構(gòu)、電動機(jī)的控制設(shè)備以及電源等五 部分組成的綜合機(jī)電裝置。,.,53,二、典型生產(chǎn)機(jī)械的運動形式和轉(zhuǎn)矩 （一）運動形式 1、單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 特征：電動機(jī)的轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸通過聯(lián)軸器連接在一起。 所有運動運動部分均以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。如通風(fēng)機(jī)。 2、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 特征：各軸轉(zhuǎn)速不同，主軸轉(zhuǎn)速比電動機(jī)轉(zhuǎn)速低。電動機(jī) 轉(zhuǎn)子通過皮帶輪和減速機(jī)與主軸相連接。如車床。 3、多軸旋轉(zhuǎn)和平移運動系統(tǒng) 特征：負(fù)載既有旋轉(zhuǎn)運動又有平移運動。如起重機(jī)的起重 小車。 4、多軸旋轉(zhuǎn)和升降運動系統(tǒng) 特征：負(fù)載既有旋轉(zhuǎn)又有升降運動。如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)。,.,54,（二）生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩性質(zhì) 兩種類型：1、摩擦力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩- 反抗性轉(zhuǎn)矩

40、 特點- 轉(zhuǎn)矩方向總是與旋轉(zhuǎn)方向相反。 2、重力作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩- 位能性轉(zhuǎn)矩 特點- 作用方向與生產(chǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)方向無關(guān) 電力拖動系統(tǒng)的運動規(guī)律的分析主要研究作用在電動機(jī) 軸上的轉(zhuǎn)矩與電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系n= f(T). 分析方法：先對單軸運動系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出一般規(guī)律 對多軸運動系統(tǒng)，則通過折算等效成單軸運 動系統(tǒng)后再運用單軸運動系統(tǒng)的規(guī)律。,.,55,第二節(jié) 電力拖動系統(tǒng)和運動方程式 一、單軸電力拖動系統(tǒng)的運動方程式 作用在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩: 電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T 電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩T0 生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)矩Tm T0+Tm =TL為電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,為軸的角速度.J為對轉(zhuǎn)軸的總轉(zhuǎn)動慣量J=JR+Jm

41、. 根據(jù)力學(xué)剛體轉(zhuǎn)動定律及各量參考方向得轉(zhuǎn)動方程式,.,56,轉(zhuǎn)矩單位為N m;J為Kgm2 ;為rad/s 該式是研究電力拖動系統(tǒng)各種運轉(zhuǎn) 狀態(tài)的基礎(chǔ)。 在工程計算中，常用n代替；用飛輪力矩GD2代替J。 其關(guān)系為 m- 轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量，kg; G- 轉(zhuǎn)動部分的重力，N； - 轉(zhuǎn)動部分的回轉(zhuǎn)半徑，m; D- 回轉(zhuǎn)直徑，m; g- 重力加速度，取g=9.81m/s2 運動方程式變?yōu)?GD2總飛輪慣量 為實用形式 T- TL=Td為動態(tài)轉(zhuǎn)矩,.,57,Td=0,dn/dt=0,電動機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或靜止不動.稱靜止?fàn)?態(tài). Td0,dn/dt0- 系統(tǒng)處于加速狀態(tài) Td0,dn/dt0-系統(tǒng)處于

42、減速狀態(tài) 稱動態(tài)或過渡狀態(tài). 規(guī)定n及T的參考方向:對觀察者而言逆時針為正,反之為負(fù). TL的參考方向: -順-. 二、電力拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量及飛輪力矩 飛輪慣量GD2 GDR2（電機(jī)轉(zhuǎn)子部分） GDm2 (生產(chǎn)機(jī)械部分） 轉(zhuǎn)動慣量J J =m2 - 查表 實際計算時由 GD2 =4gJ=4gm2 =4G2 求出J或GD2,可查得,.,58,三、功率平衡方程式 運動方程式兩端同乗即得功率平衡方程式 判斷電動機(jī)是輸出機(jī)械功率還是從拖動系統(tǒng)中吸收功率， 完全取決于電磁轉(zhuǎn)矩T和速度的方向。 T與同方向時 T 0, 電動機(jī)輸出功率; T與反方向時 T 0, 生產(chǎn)機(jī)械從拖動系統(tǒng)中吸收 能量;反之表示放出

43、機(jī)械功率給系統(tǒng).,.,59,第三節(jié) 多軸電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪力矩的折算 一、多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛辦力矩的折算 （一）負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 折算的原則：保持折算前后系統(tǒng)傳遞的功率不變。 設(shè) 折算前多軸系統(tǒng)中負(fù)載功率為Tmm, 折算后等效單軸系統(tǒng)的功率為Tmeq 則有 Tmm =Tmeq 故 Tmeq,.,60,j=/m=n/nm - 傳動機(jī)構(gòu)的總速比。j為各級速比之積。 j=j1j2 實際中考慮傳動效率c時： c為各級傳動效 率之積 （二）飛輪力矩的折算 折算原則：折算前后系統(tǒng)總動能不變。 方程式 得單軸系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量Jeq,即,.,61,上式兩邊同乗以4g得折算到電動機(jī)軸上的飛輪力矩GD2e

44、q，即 兩個中間軸 n個中間軸 主體部分 占比重很小 故有估算公式 = 1.1-1.25,.,62,多軸系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上時的等效單軸系統(tǒng)的運動方程 式可寫成 TL= T0 +Tmeq 二、平移運動系統(tǒng)的折算 橋式起重機(jī)的起重小車、龍門刨床等， 其工作機(jī)構(gòu)作平移運動。,vm,.,63,（一）阻力Fm的折算 折算原則：折算前后功率不變。 切削時切削功率為 Pm =Fm vm Fm反映到電動機(jī)軸上，表現(xiàn)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tmeq,電動機(jī)軸上的 切削功率為Tmeq。不考慮傳動機(jī)構(gòu)的損耗時，可得 Tmeq = Fm vm 考慮傳動機(jī)構(gòu)的損耗時 Fm為平移部件的阻力， 單位為N,.,64,二、平移運動部件質(zhì)量

45、的折算 折算原則：折算前后系統(tǒng)貯存動能不變。 運動部件的動能為 折算到電動機(jī)軸上后，等效飛輪力矩為GD2meq,其動能為 另上二式相等得,.,65,注意：求總飛輪力矩時還需計算傳動機(jī)構(gòu)各旋轉(zhuǎn)軸飛輪 力矩的折算值。方法與多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)飛輪力矩折算方法同。 三、工作機(jī)構(gòu)為升降運動時轉(zhuǎn)矩與飛輪力矩的折算 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩和 等效飛輪力矩,T n T0,Tm,nm,.,66,第四節(jié) 負(fù)載的機(jī)械特性 負(fù)載的機(jī)械特性：生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn) 速之間的函數(shù)關(guān)系。 一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 （一）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 特點：轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生的，它的絕對值大小不變，但作 用方向總是與旋轉(zhuǎn)方向相反，是阻礙運動的制動轉(zhuǎn)矩.,.

46、,67,（二）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 由重力作用產(chǎn)生。 特點：是工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩絕對值大小恒定不變，而且 作 用方向也保持不變。 特性位于第一、第四象限 且與縱軸平行的直線。 二、風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載機(jī)械特性1 均為流體機(jī)械，其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速 的二次方成正比，只能單方向旋轉(zhuǎn)。 三、恒功率負(fù)載機(jī)械特性2 常數(shù),.,68,第三章 直流電動機(jī)的電力拖動,第一節(jié) 他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性 一、他勵直流電動機(jī)機(jī)械特性的一般概念 條件：電源電壓U、氣隙磁通、電樞回路總電阻R均為 常數(shù)。電動機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之關(guān)系 n =f( T ) 推導(dǎo)過程： 由電樞回路電壓平衡方程式 將Ea=Cen , T =CT Ia代入后得,= n0

47、 - T,.,69,特性曲線 兩個特殊點： A點（T=0，n=n0=U/Ce) 理想空載轉(zhuǎn)速 B點（n=0,T=Tk=CTIk) =U/(Ra+Rc)- 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 在A點和B點，因電動機(jī)的電磁功率PM=EaIa=0,無能量轉(zhuǎn)換。 第一象限內(nèi)：T0 ,n0 方向一致,T為拖動轉(zhuǎn)矩,T n n 原因 U、 、Ra+Rc均為常數(shù)條件下，T Ia = T/CT ,A,Ea =U Ia(Ra+Rc),n =Ea/Ce ,.,70,在第二象限內(nèi)：n 0,且n n0, 所以Ea0,且EaU,電樞電流 成為阻礙運動的制動轉(zhuǎn)矩。Ia與Ea方向一致，電機(jī)輸出能 量，電源吸收能量。 在第三象限內(nèi)：n0,電

48、機(jī)反轉(zhuǎn)，Ea0,變?yōu)榕cU同方向 二、固有機(jī)械特性及人為機(jī)械特性 （一）固有機(jī)械特性 條件：U=UN、= N、R=Ra即為額定參數(shù)時,T=CT Ia 改變方向，且與n相反,T0,與n反方向成為制動轉(zhuǎn)矩,.,71,表達(dá)式 如T=TN時 nN= n0 - nN 稱nN 為額定轉(zhuǎn)速降 因電樞電阻Ra很小,所以nN 很小故固有特性屬于硬特性。,為一條略微向下傾斜的直線,nN,n,n0,nN,TN,T,.,72,（二）人為機(jī)械特性 當(dāng)人為改變參數(shù)U、電樞外串電阻Rc時的機(jī)械特性 三種人為機(jī)械特性： 1. 電樞串電阻的人為機(jī)械特性,g,.,73,外串電阻的機(jī)械特性方程式 特點：理想空載轉(zhuǎn)速不變且與外串電阻無

49、關(guān)， 外串電阻越大特性斜率越大，特性越軟。 2.改變電源電壓的人為機(jī)械特性 R=Ra,= N,調(diào)U UN(只能在額定電壓以下調(diào)節(jié)) 特點: 理想空載轉(zhuǎn)速與電源電壓 成正比,各條特性相互平行,R為電樞回路總電阻,Ia,G,M,U,IfG,UfG,If,Uf,n,T,U1,U2,U3,UN,UNU1U2U3,.,74,機(jī)械特性方程式 3.減弱氣隙磁通的人為機(jī)械特性 U=UN,R=Ra, 調(diào) N(弱磁) 機(jī)械特性方程式 減磁時理想空載轉(zhuǎn)速升高,斜率 增大,特性變軟.,Ra為電樞內(nèi)阻,n,T,3,2,1,= N,n03 n02 n01 n0,.,75,三、電樞反應(yīng)對機(jī)械特性的影響 電樞電流較大時，電樞

50、反應(yīng)加大，使氣隙磁通下降較多 電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高。機(jī)械特性上翹。 防翹辦法：在主磁極加穩(wěn)定繞組 使其磁勢與主磁極方向 相同。 四、他勵直流電動機(jī)機(jī)械特性的繪制 公式 計算固有機(jī)械特性的步驟：1.計算Ra, 2.計算CeN 3.求n0=UN/ CeN 4.計算TN = 9.55CeNIN 人為機(jī)械特性的繪制: 求出n 0,再求出穩(wěn)定轉(zhuǎn)速,n,T,PN為電動機(jī)的 額定功率。,.,76,五、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 穩(wěn)定含意：當(dāng)電力拖動系統(tǒng)在工作點上穩(wěn)定運行 時，若突然出現(xiàn)了于攏，使軸上轉(zhuǎn)矩 失去平衡，電動機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時， 系統(tǒng)仍能在新的工作點上穩(wěn)定運行； 于攏消失后，系統(tǒng)又能回到原來的工 作點穩(wěn)定

51、運行。 電網(wǎng)電壓波動時穩(wěn)定分析： 右圖1為負(fù)載機(jī)械特性；2、 3為電壓波動前后的電動機(jī) 機(jī)械特性。,C,.,77,原在A點運行，轉(zhuǎn)速為nA 在A點 T=TL 無加速轉(zhuǎn)矩 dn/dt =0，系統(tǒng)在A點穩(wěn)定 運行。 如電源電壓突然升高： 瞬間A B，nA=nB Ia=（U- Ea）/Ra T TL n Ia ( T ) 當(dāng)上升到C點時T=TL 達(dá)到新的平衡,此時n=nc 當(dāng)于攏消失,系統(tǒng)將由C到D A回到原工作點. 故該系統(tǒng)能穩(wěn)定運行.A點是穩(wěn)定的工作點.,C,.,78,可以證明,一個電力拖動系統(tǒng)能穩(wěn)定運行的 充分必要條件是: 1、電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械選擇性必須相交，在交點處T=TL，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩平衡。 2、在交點處（dT/dt）(dTL/dt)=0 不符合第二個條件,系統(tǒng)不能 穩(wěn)定運行.如負(fù)載減小轉(zhuǎn)速增 加,T增加最終損壞電機(jī).,A,TLB,TLA,.,79,第二節(jié) 他勵直流電動機(jī)的起動和反轉(zhuǎn) 一、他勵直流電動機(jī)的起動 起動電動機(jī)時，應(yīng)當(dāng)先給電動機(jī)的勵磁繞組加入額定勵磁電流，以便在氣隙中建立額定磁通，然后再接通電樞回路。 電動機(jī)一般不允許把電樞直接接到額定電壓的 電源上即直接起動。以防電機(jī)燒壞和機(jī)械損壞。 IN，故必須把起動電流限 制在允許范圍之內(nèi)。一般最大允許電流為 (1.52)IN,.,80,間接起動的兩種方法: 1、降壓起動， 2、串電阻起動 （一）降壓起動