電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)第二章 直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

1、中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第三節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 第四節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn) 第五節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 第六節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 第一節(jié) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 第二節(jié) 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電力拖動(dòng)電力拖動(dòng) 拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)叫拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)叫拖動(dòng)拖動(dòng)。 電力拖動(dòng)：電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù)電力拖動(dòng)：電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù) 載，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱載，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱 電力拖動(dòng)電力拖動(dòng)。 (2)(

2、2)電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)：用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī) 械能，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求械能，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求 的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （3 3）電力拖動(dòng)系）電力拖動(dòng)系 統(tǒng)組成統(tǒng)組成 電力拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖電力拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)機(jī)械控制設(shè)備控制設(shè)備電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電源電源 各種控制電各種控制電 器元件，工器元件，工 業(yè)控制業(yè)控制PCPC及及 PLCPLC控制器等控制器等 常見的有常見的有 齒輪及傳齒輪及傳 送帶等送帶等 動(dòng)畫動(dòng)畫1動(dòng)畫動(dòng)畫2 中山火炬

3、職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 采用電力拖動(dòng)主要原因 現(xiàn)代化生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng)現(xiàn)代化生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng) ，主要原因是，主要原因是 ： 1. 1. 電能的運(yùn)輸、分配、控制方便經(jīng)濟(jì)。電能的運(yùn)輸、分配、控制方便經(jīng)濟(jì)。 2. 2. 電動(dòng)機(jī)的種類和規(guī)格很多，它們具有各種各電動(dòng)機(jī)的種類和規(guī)格很多，它們具有各種各 樣的特性，能很好的滿足大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的不樣的特性，能很好的滿足大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的不 同要求。同要求。 3. 3. 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的操作和控制簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的操作和控制簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操作等等。自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操作等等。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院

4、中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （4 4）典型生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式及轉(zhuǎn)矩）典型生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式及轉(zhuǎn)矩 n電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)：?jiǎn)屋S電力拖動(dòng)系統(tǒng)（重點(diǎn)介單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)（重點(diǎn)介 紹）、多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)（可折算成單軸）紹）、多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)（可折算成單軸） n運(yùn)動(dòng)形式：運(yùn)動(dòng)形式：旋轉(zhuǎn)、平移、升降。旋轉(zhuǎn)、平移、升降。 n機(jī)械轉(zhuǎn)矩形式：機(jī)械轉(zhuǎn)矩形式：摩擦力產(chǎn)生、重力產(chǎn)生。摩擦力產(chǎn)生、重力產(chǎn)生。 （5 5）單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)）單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng) 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)就是電動(dòng)機(jī)的軸與生產(chǎn)單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)就是電動(dòng)機(jī)的軸與生產(chǎn) 機(jī)械的軸直接連接起來所組成的生產(chǎn)系統(tǒng)。機(jī)械的軸直接連接起來所組成的生產(chǎn)系統(tǒng)。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院

5、中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 n T T2 M - 電動(dòng)機(jī)負(fù)載 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng) 在單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，生產(chǎn)機(jī)械軸在單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，生產(chǎn)機(jī)械軸 的負(fù)載轉(zhuǎn)速的負(fù)載轉(zhuǎn)速n nL L 與該系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)與該系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速速n nM M 相同，即相同，即 LMLM nn或 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.1.1 2.1.1 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式 2.1 2.1 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式描述了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀 態(tài)，系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上態(tài)，系統(tǒng)

6、的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于作用在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上 的各種轉(zhuǎn)矩。如圖為一單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖的各種轉(zhuǎn)矩。如圖為一單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)示意圖 及各種物理量的參考方向及各種物理量的參考方向 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 有電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩有電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T T、電動(dòng)機(jī)的空載阻轉(zhuǎn)矩、電動(dòng)機(jī)的空載阻轉(zhuǎn)矩T T0 0 、 、 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L、轉(zhuǎn)軸的角速度、轉(zhuǎn)軸的角速度、包含、包含 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器（聯(lián)接軸承）和生產(chǎn)機(jī)械在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、聯(lián)軸器（聯(lián)接軸承）和生產(chǎn)機(jī)械在 內(nèi)的系統(tǒng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)?nèi)的系統(tǒng)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J J。 由牛頓第二定律知由牛頓第二定律知 作直線運(yùn)動(dòng)的物體有：作直線

7、運(yùn)動(dòng)的物體有： 12 dv FFmma dt F F1 1-拖動(dòng)力（拖動(dòng)力（N N）；）；F F2 2 - -阻力（阻力（N N）；）；mgmg重力重力 m(dv/dt)-m(dv/dt)-慣性力。慣性力。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 M T n L T U 對(duì)于單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng) 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體， 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 同理，對(duì)于單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體，同理，對(duì)于單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體，有有： L d TTJ dt 式中：式中：T電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，即拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，即拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 單位為單位

8、為Nm(牛頓米）牛頓米） TL生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即阻矩，生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即阻矩， 單位為單位為N Nm(m(牛頓米）牛頓米） J J系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位為kgkgm m2 2 轉(zhuǎn)軸的機(jī)械角速度，單位為轉(zhuǎn)軸的機(jī)械角速度，單位為rad/srad/s t t時(shí)間，時(shí)間，單位為單位為s 這就是單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 它代表了系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化率之間的關(guān)系 其中其中 為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。為系統(tǒng)的慣性轉(zhuǎn)矩。 dt d J 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 習(xí)慣上，習(xí)慣上，將運(yùn)動(dòng)方程式中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將運(yùn)動(dòng)方程式中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J J 用飛輪矩用飛輪矩GD2表示表示 2 2

9、 2 24 GDGD Jm gg 60 2 n 式中：式中：m m 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量，單位系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量，單位kg kg p p與與D D 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性半徑和慣性直徑系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性半徑和慣性直徑, ,單位單位m m G G 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力，單位系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力，單位N N g g 重力加速度，重力加速度，g=9.8m/sg=9.8m/s2 2 GD GD2 2 轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩，是一個(gè)整體的物理 轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩，是一個(gè)整體的物理 量，反映了轉(zhuǎn)動(dòng)體的慣性大小單位量，反映了轉(zhuǎn)動(dòng)體的慣性大小單位N Nm m2 2 將角速度將角速度（rad/srad/s）化成用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）化成

10、用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n (r/min) n (r/min) 表示的形式表示的形式 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 強(qiáng)調(diào)強(qiáng)調(diào)：GDGD2 2是一個(gè)整體，不是是一個(gè)整體，不是G G與與D D2 2 的乘積， 的乘積，GDGD2 2 由產(chǎn)品由產(chǎn)品 樣本或機(jī)械手冊(cè)上查出。樣本或機(jī)械手冊(cè)上查出。GD2 中的中的 D D 為回轉(zhuǎn)直徑，不是為回轉(zhuǎn)直徑，不是 實(shí)際直徑。實(shí)際直徑。 就是將轉(zhuǎn)動(dòng)物體的所有質(zhì)量等價(jià)的看作分布在距離轉(zhuǎn)就是將轉(zhuǎn)動(dòng)物體的所有質(zhì)量等價(jià)的看作分布在距離轉(zhuǎn) 動(dòng)中心動(dòng)中心r r，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和原轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和原轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 相等。那么此時(shí)的相等。那么此時(shí)的r r

11、就叫做該物體的回轉(zhuǎn)徑。就叫做該物體的回轉(zhuǎn)徑。 2 375 L G Ddn TT dt 運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式：運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)用形式： 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 dt dn g dt dn g dt dn 2 604 GD 2 60 4 GD 60 2 4g GD dt d 4g GD 2 222 dtdt d d J JL LT TT T dt d 4g GD 2 dtdt d d J JL LT TT T 將角速度將角速度（rad/srad/s）化成用每）化成用每 分鐘轉(zhuǎn)數(shù)分鐘轉(zhuǎn)數(shù) n (r/min) n (r/min) 表示的形表示的形 式式, ,并以并以n n為變量取導(dǎo)數(shù)為變量

12、取導(dǎo)數(shù) dt dn dt d 60 2 374.52374.52 6.286.28 23522352 3.143.142 2 60609.89.84 4 2 2 60604g4g 60 2 n 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 這個(gè)公式這個(gè)公式描述了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的描述了電力拖動(dòng)系統(tǒng)的 轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化率之間的關(guān)系轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速變化率之間的關(guān)系, , 由此式可知電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化率由此式可知電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化率dn/dtdn/dt （加速度）是由（加速度）是由T-TT-TL L決定的決定的,T-T,T-TL L稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩, , 因此根據(jù)這個(gè)公式可分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)因此

13、根據(jù)這個(gè)公式可分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)。狀態(tài)。 首先規(guī)定某一旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方向首先規(guī)定某一旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檗D(zhuǎn)速的正方向, , 即即n n0 0。在此旋轉(zhuǎn)方向下。在此旋轉(zhuǎn)方向下, ,根據(jù)這個(gè)公式分析根據(jù)這個(gè)公式分析 電力拖動(dòng)系統(tǒng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的三種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析的分析 如下：如下： 2.1.22.1.2、運(yùn)動(dòng)方程式的分析、運(yùn)動(dòng)方程式的分析 2 375 L GD dn TT dt 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 dt dn 375 GD 2 （1 1） 當(dāng)當(dāng)T=TT=TL L時(shí)時(shí), dn/dt=0,n=0, dn/dt=0,n=0或或n=n=常數(shù)常數(shù), ,即

14、即 電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于電力拖動(dòng)系統(tǒng)處于靜止靜止或或穩(wěn)定（勻速）穩(wěn)定（勻速）運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)。狀態(tài)。即處于穩(wěn)態(tài)。即處于穩(wěn)態(tài)。 （2 2） 當(dāng)當(dāng)T TT TL L時(shí)時(shí), ,dn/dt0,dn/dt0,電力拖動(dòng)系處電力拖動(dòng)系處 于加速狀態(tài)（過渡過程中），即處于動(dòng)態(tài)。于加速狀態(tài)（過渡過程中），即處于動(dòng)態(tài)。 常把常把 或或 稱為動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 （慣性轉(zhuǎn)矩），把（慣性轉(zhuǎn)矩），把T TL L稱為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩稱為靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩 )T(T L （3 3） 當(dāng)當(dāng)T TT TL L時(shí)時(shí), dn/dt0, dn/dt0,電力拖動(dòng)系統(tǒng)處電力拖動(dòng)系統(tǒng)處 于于減速減速狀態(tài)（過渡過程中）。即處于動(dòng)態(tài)。狀態(tài)（過渡過程中）。即處

15、于動(dòng)態(tài)。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 由分析可知由分析可知, ,當(dāng)當(dāng)T=TT=TL L時(shí)時(shí), , 系統(tǒng)處于穩(wěn)定系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡平衡運(yùn)運(yùn) 轉(zhuǎn)狀態(tài)。但當(dāng)受到外界的干擾時(shí)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但當(dāng)受到外界的干擾時(shí), ,如負(fù)載轉(zhuǎn)矩如負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T TL L的增加或減小的增加或減小, ,電源電壓的變化等影響時(shí)電源電壓的變化等影響時(shí), , 平衡將被打破平衡將被打破, ,轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。對(duì)于一個(gè)穩(wěn)轉(zhuǎn)速將發(fā)生變化。對(duì)于一個(gè)穩(wěn) 定的電力拖動(dòng)系統(tǒng)來說定的電力拖動(dòng)系統(tǒng)來說, ,當(dāng)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被當(dāng)系統(tǒng)的平衡狀態(tài)被 打破后打破后, ,應(yīng)具有恢復(fù)新的平衡狀態(tài)的能力應(yīng)具有恢復(fù)新的平衡狀態(tài)的能力, ,在在 新的平衡狀態(tài)下穩(wěn)定

16、運(yùn)行。新的平衡狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.1.32.1.3、運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)的規(guī)定、運(yùn)動(dòng)方程式中轉(zhuǎn)矩正、負(fù)號(hào)的規(guī)定 首先確定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槭紫却_定電動(dòng)機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?轉(zhuǎn)速的正方向（可任意選取，一般為順時(shí)針或逆轉(zhuǎn)速的正方向（可任意選取，一般為順時(shí)針或逆 時(shí)針），然后規(guī)定：時(shí)針），然后規(guī)定： （1）電磁轉(zhuǎn)矩）電磁轉(zhuǎn)矩T 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n 的正方向相同時(shí)為正，的正方向相同時(shí)為正， 相反時(shí)為負(fù)相反時(shí)為負(fù) （2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩）負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n 的正方向相同時(shí)為負(fù)，的正方向相同時(shí)為負(fù)， 相反時(shí)為正。相反時(shí)為正。 （3）慣性轉(zhuǎn)

17、矩）慣性轉(zhuǎn)矩 的大小和正負(fù)號(hào)由的大小和正負(fù)號(hào)由T 和和 TL 的代數(shù)和決定。的代數(shù)和決定。 dtdt d d 4g4g GDGD 2 2 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （1 1）多軸系統(tǒng)）多軸系統(tǒng) 2.1.3 2.1.3 多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪矩折算多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪矩折算 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （2 2）多軸系統(tǒng)折算）多軸系統(tǒng)折算 分析多軸系統(tǒng)采用的方法是：用一個(gè)等效的單分析多軸系統(tǒng)采用的方法是：用一個(gè)等效的單 軸系統(tǒng)代替原來實(shí)際的多軸系統(tǒng)。這種方法稱為軸系統(tǒng)代替原來實(shí)際的多軸系統(tǒng)。這種方法稱為 “折算折算”。 折算原則折算原則：折算前后系統(tǒng)傳遞功

18、率不變，系統(tǒng)折算前后系統(tǒng)傳遞功率不變，系統(tǒng) 的動(dòng)能不變。的動(dòng)能不變。 折算方向折算方向：一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動(dòng)機(jī)軸折一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動(dòng)機(jī)軸折 算。原因是研究對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。且電動(dòng)機(jī)軸一般算。原因是研究對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。且電動(dòng)機(jī)軸一般 是高速。根據(jù)傳送功率不變的原則，高速軸上的是高速。根據(jù)傳送功率不變的原則，高速軸上的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值小。負(fù)載轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值小。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.22.2 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 定義：定義： 負(fù)載的機(jī)械特性是指生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)負(fù)載的機(jī)械特性是指生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn) 速之間的關(guān)系即：速之間的關(guān)系即：n=f(Tn=f(TL L) ) 2.2.1

19、2.2.1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，其大小與轉(zhuǎn)速恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，其大小與轉(zhuǎn)速n n 無關(guān)。無關(guān)。 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性和位能恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又分為：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性和位能 性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡(jiǎn)稱負(fù)載性。負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性，就是負(fù)載的機(jī)械特性，簡(jiǎn)稱負(fù)載性。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （1 1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的特點(diǎn)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的特點(diǎn)：恒值（常數(shù)值）：恒值（常數(shù)值） 的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L的方向總是

20、與生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向的方向總是與生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方向 相反，當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向改變時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也隨著相反，當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向改變時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也隨著 改變。改變。 1 1）當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)）當(dāng)正轉(zhuǎn)時(shí)n n為正（即為正（即n n0）時(shí)，時(shí)， T TL L與與n n方向相反，應(yīng)方向相反，應(yīng) 為正（為正（T TL L0），即在第一象限，即在第一象限 2 2）當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)）當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)n n為負(fù)（即為負(fù)（即n n0）時(shí)時(shí)，T TL L與與n n方向相反，應(yīng)為方向相反，應(yīng)為 負(fù)（負(fù)（T TL L0），），即在第三象限。即在第三象限。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3）當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n n=0=0時(shí)，外時(shí)，外 加轉(zhuǎn)矩不足以

21、使系統(tǒng)運(yùn)加轉(zhuǎn)矩不足以使系統(tǒng)運(yùn) 動(dòng)。根據(jù)作用力與反作動(dòng)。根據(jù)作用力與反作 用力原理，這時(shí)反抗力用力原理，這時(shí)反抗力 負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小和方向取負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小和方向取 決于外加轉(zhuǎn)矩的大小和決于外加轉(zhuǎn)矩的大小和 方向。即與外加轉(zhuǎn)矩大方向。即與外加轉(zhuǎn)矩大 小相等，方向相反。負(fù)小相等，方向相反。負(fù) 載轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)與橫軸重載轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)與橫軸重 合。例如軋機(jī)，機(jī)床刀合。例如軋機(jī)，機(jī)床刀 架平移機(jī)構(gòu)等。架平移機(jī)構(gòu)等。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （2 2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性特點(diǎn)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性特點(diǎn)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩：負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L的大的大 小是一個(gè)恒定常數(shù)。

22、且具有固定不變的方向。小是一個(gè)恒定常數(shù)。且具有固定不變的方向。 當(dāng)當(dāng)n n0 時(shí)，時(shí)， T TL L0，負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（即為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（即 阻轉(zhuǎn)矩）；當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩）；當(dāng)n n0 時(shí)，時(shí)， T TL L0，負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩T TL L為拖為拖 動(dòng)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 例如：起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)，不論是提升例如：起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)，不論是提升 重物還是下放重物，重力的作用總是方向朝重物還是下放重物，重力的作用總是方向朝 下的，即重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向固定。下的，即重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向固定。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 例如：起重機(jī)例如：起重機(jī) 的提升機(jī)構(gòu)，不的提升機(jī)構(gòu)，不 論

23、是提升重物還論是提升重物還 是下放重物，重是下放重物，重 力的作用總是方力的作用總是方 向朝下的。即重向朝下的。即重 力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn) 矩方向固定不變，矩方向固定不變， 故在第一和第四故在第一和第四 象限。象限。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.2.2 2.2.2 恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 恒功率負(fù)載的特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩恒功率負(fù)載的特點(diǎn)是：負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n的乘積為的乘積為 一常數(shù)，即一常數(shù)，即TL與與 n 成反比，成反比，特性曲線為一條雙曲線。特性曲線為一條雙曲線。 當(dāng)轉(zhuǎn)速當(dāng)轉(zhuǎn)速n變化時(shí)，負(fù)載功率基變化時(shí)，負(fù)載功率基 本不變。本不變。 如車床的主軸

24、機(jī)構(gòu)和軋鋼機(jī)如車床的主軸機(jī)構(gòu)和軋鋼機(jī) 的主傳動(dòng)。適用于金屬切削車的主傳動(dòng)。適用于金屬切削車 床。粗加工時(shí)，床。粗加工時(shí)，n低，低，T大；大； 精加工時(shí)，精加工時(shí)，n高，高，T小。小。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （3 3）通風(fēng)機(jī)型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性）通風(fēng)機(jī)型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩TL的大小與轉(zhuǎn)速的大小與轉(zhuǎn)速n 的平方成正比。的平方成正比。 負(fù)載特性為一條拋物線。負(fù)載特性為一條拋物線。 如水泵，油泵等，如圖如水泵，油泵等，如圖 所示，虛線是在考慮了所示，虛線是在考慮了 軸承上的摩擦轉(zhuǎn)矩后得軸承上的摩擦轉(zhuǎn)矩后得 出的實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)出的實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn) 矩。矩。 中山火炬職業(yè)技

25、術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 以上所述的三種負(fù)載特性是從實(shí)際中概以上所述的三種負(fù)載特性是從實(shí)際中概 括出來的比較典型的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。實(shí)際的括出來的比較典型的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性。實(shí)際的 負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性往往是幾種典型特性的綜合。負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性往往是幾種典型特性的綜合。 例如實(shí)際鼓風(fēng)機(jī)例如實(shí)際鼓風(fēng)機(jī),除了有風(fēng)機(jī)負(fù)載特性外除了有風(fēng)機(jī)負(fù)載特性外,軸上軸上 還有一個(gè)磨擦轉(zhuǎn)矩還有一個(gè)磨擦轉(zhuǎn)矩,為反抗性的恒轉(zhuǎn)矩為反抗性的恒轉(zhuǎn)矩,所以實(shí)所以實(shí) 際的鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)為風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩際的鼓風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)為風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 特性與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的組合。特性與恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性的組合。 第二節(jié)第二節(jié)小結(jié)小結(jié) 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山

26、火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.3 2.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2.3.1、機(jī)械特性方程式、機(jī)械特性方程式 定義：定義：直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在電樞電 壓壓U、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電流If（氣隙磁通（氣隙磁通）、電樞回路電阻）、電樞回路電阻R 為恒定值（常數(shù)）的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)為恒定值（常數(shù)）的條件下，即電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn) 行時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩行時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)與電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 速速n之間的關(guān)系，即之間的關(guān)系，即n = f (T)。 直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程 式式,可

27、由直流電動(dòng)機(jī)的基本可由直流電動(dòng)機(jī)的基本 方程式推導(dǎo)出。方程式推導(dǎo)出。如圖所示為如圖所示為 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的接線圖。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的接線圖。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 把電樞電壓把電樞電壓 代入可得轉(zhuǎn)速程：代入可得轉(zhuǎn)速程：nCE ea 根據(jù)根據(jù)基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律 可列出直流電動(dòng)機(jī)的電可列出直流電動(dòng)機(jī)的電 動(dòng)勢(shì)平衡方程式為動(dòng)勢(shì)平衡方程式為 e a C RIU n 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式 T=CTIa 得得 把把Ia代入上式可得機(jī)械代入上式可得機(jī)械 特性方程特性方程: C C T T IaIa T T 當(dāng)電動(dòng)機(jī)

28、在電樞電壓電動(dòng)機(jī)在電樞電壓U、勵(lì)、勵(lì) 磁電流磁電流If（氣隙磁通（氣隙磁通）、）、 電樞回路電阻電樞回路電阻R為恒定值時(shí)為恒定值時(shí) 特性曲線為一向下傾斜的直特性曲線為一向下傾斜的直 線。如圖線。如圖 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1）令令 機(jī)械方程式可寫成機(jī)械方程式可寫成 我們把我們把稱為機(jī)械特性的斜率。稱為機(jī)械特性的斜率。值越小，機(jī)械值越小，機(jī)械 特性的傾斜度就越小，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的變化就越小，特性的傾斜度就越小，轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的變化就越小， 機(jī)械特性就越機(jī)械特性就越 硬；硬；值越大，機(jī)械值越大，機(jī)械 特性的傾斜度就越大，特性的傾斜度就越大， 轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的變化就轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩的變化就 越大，

29、機(jī)械特性就越越大，機(jī)械特性就越 軟。機(jī)械特性的軟硬軟。機(jī)械特性的軟硬 只是相對(duì)而言的，并只是相對(duì)而言的，并 沒有嚴(yán)格的界定。沒有嚴(yán)格的界定。 對(duì)機(jī)械特性方程式分析對(duì)機(jī)械特性方程式分析 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 2）方程式中的）方程式中的 為理想空載轉(zhuǎn)速，即負(fù)為理想空載轉(zhuǎn)速，即負(fù) 載轉(zhuǎn)矩載轉(zhuǎn)矩T=0 T=0 時(shí)的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際空載狀態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際空載狀態(tài) 運(yùn)行時(shí)運(yùn)行時(shí), ,雖然軸上的輸出轉(zhuǎn)矩雖然軸上的輸出轉(zhuǎn)矩T T2 2=0,=0,但電動(dòng)機(jī)還但電動(dòng)機(jī)還 必須克服空載阻轉(zhuǎn)矩必須克服空載阻轉(zhuǎn)矩T0,T0,使使T=TT=T0 000。所以實(shí)際。所以實(shí)際 空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)

30、速n n0 0略低于理想空載轉(zhuǎn)速略低于理想空載轉(zhuǎn)速n n0 0。 3 3）令）令 則則 方程的左右兩邊都變?yōu)檗D(zhuǎn)方程的左右兩邊都變?yōu)檗D(zhuǎn) 速的形態(tài)，我們把速的形態(tài)，我們把 稱稱 為轉(zhuǎn)速降，為轉(zhuǎn)速降， 值越值越 大，在相同的電磁轉(zhuǎn)矩下大，在相同的電磁轉(zhuǎn)矩下 ，轉(zhuǎn)速降也越大，電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速降也越大，電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速也就越低。的轉(zhuǎn)速也就越低。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.3.2 2.3.2 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性 定義：定義：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電源電壓當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電源電壓U=UU=UN N, ,每極磁通每極磁通 =N N , ,電路不串入附加電阻 電路不串入附加電阻

31、, ,即即Rpa=0時(shí)的機(jī)械時(shí)的機(jī)械 特性特性, ,稱為固有機(jī)械特性。稱為固有機(jī)械特性。 把把 代入代入機(jī)械特性方程式機(jī)械特性方程式可得固可得固 有機(jī)械特性的方程式為：有機(jī)械特性的方程式為： aNN RR,UU 由于電路沒有串聯(lián)接入附加電阻由于電路沒有串聯(lián)接入附加電阻Rpa ，而原有的電樞而原有的電樞 繞組的電阻繞組的電阻Ra又很小，故而固有機(jī)械特性曲線斜率又很小，故而固有機(jī)械特性曲線斜率 值值很小，所以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的很小，所以他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是硬特固有機(jī)械特性是硬特 性。性。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.3.3 2.3.3 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性他勵(lì)直流

32、電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性 由于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的由于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是硬特性的，固有機(jī)械特性是硬特性的， 故而在實(shí)際應(yīng)用中用處不大，為了拓寬應(yīng)用范圍，故而在實(shí)際應(yīng)用中用處不大，為了拓寬應(yīng)用范圍， 需人為的改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性的硬需人為的改變他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性的硬 度，即是特性曲線的斜率度，即是特性曲線的斜率的值人為的變大。從的值人為的變大。從固固 有機(jī)械特性的方程式看，有機(jī)械特性的方程式看， 只要任意改變電源電壓只要任意改變電源電壓U、每極磁通、每極磁通和電樞電路和電樞電路 串接附加電阻三個(gè)變量中的任意一個(gè)量，都能改變串接附加電阻三個(gè)變量中的任意一個(gè)量，都能改變 他

33、勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。 定義：定義：當(dāng)改變當(dāng)改變U或或或或Ra 得到的機(jī)械特性稱為人為得到的機(jī)械特性稱為人為 機(jī)械特性。機(jī)械特性。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 1、電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性、電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性是指保持電源電電樞電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性是指保持電源電 壓壓U U= =U UN N, ,每極磁通每極磁通= =N N不變不變，只在電樞電路串接附只在電樞電路串接附 加電阻加電阻R Rpa pa 來改變機(jī)械特性。來改變機(jī)械特性。 其改變后的機(jī)械特性其改變后的機(jī)械特性 方程式為方程式為

34、 2 2 N NT Te e papa a a N Ne e N N C CC C R RR R C C U U n n 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 2、改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性、改變電樞電壓時(shí)的人為機(jī)械特性 保持每極磁通保持每極磁通 不變，在電樞電路不串接附電不變，在電樞電路不串接附電 阻（即阻（即 ）, , 僅改變（降低）電壓時(shí)的機(jī)僅改變（降低）電壓時(shí)的機(jī) 械特性。其械特性。其改變后的改變后的機(jī)械特性方程式為機(jī)械特性方程式為 N a RR, 0paR 由于受電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)制由于受電動(dòng)機(jī)絕緣強(qiáng)制, , 改變電壓時(shí)改變電壓時(shí), ,僅

35、限于在額定僅限于在額定 電壓的基礎(chǔ)上降低電壓電壓的基礎(chǔ)上降低電壓，因，因 此該人為特性與固有機(jī)械特此該人為特性與固有機(jī)械特 性相比性相比, ,理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速n n0 0電電 壓壓U U的降低成正比降低，的降低成正比降低，特特 性曲線的斜率性曲線的斜率不變不變 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3 3、改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性、改變磁通時(shí)的人為機(jī)械特性 保持電源電壓保持電源電壓U=UN ,電樞電路不接入聯(lián)串附加電阻電樞電路不接入聯(lián)串附加電阻 （R pa=0，R=R a）,只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻只改變勵(lì)磁回路調(diào)節(jié)電阻Rpf , 減小每極磁

36、通減小每極磁通來改變固有的機(jī)械特性。來改變固有的機(jī)械特性。 其改變后的機(jī)械特性方程式為其改變后的機(jī)械特性方程式為 由于電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí)由于電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)制造時(shí), ,磁通磁通已接近于飽和已接近于飽和, , 不容易增加不容易增加, ,磁通一般只能在額定值的基礎(chǔ)上減弱磁通一般只能在額定值的基礎(chǔ)上減弱, , 因此該人為特性與固有機(jī)械特性相比因此該人為特性與固有機(jī)械特性相比, ,理想空載理想空載 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n0 0隨磁通隨磁通的減小而升高的減小而升高, ,斜率斜率隨磁通隨磁通的的 平方成反比地增大平方成反比地增大, ,機(jī)械特性變軟機(jī)械特性變軟, ,不同磁通時(shí)的機(jī)不同磁通時(shí)的機(jī) 械特性如下圖械特性如下圖

37、, ,這是一組這是一組n n0 0升高升高, ,斜率斜率變大的直線變大的直線 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 附：機(jī)械特性的繪制附：機(jī)械特性的繪制 （一）固有特性的繪制（一）固有特性的繪制 具體步驟：具體步驟： (1)(1)估算估算:R a 2 N NNN a I PIU ) 3 2 2 1 (R N NNN Ne n PIU C NeNT C9.55C (2)(2)計(jì)算計(jì)算:CC NTNe 和 (3)(3)計(jì)算理想空載點(diǎn)：計(jì)算理想空載點(diǎn)： Ne N 0 C U n,0T (4)(4)計(jì)算額定工作點(diǎn)：計(jì)算額定工作點(diǎn)： NNNTN nn,ICT

38、 n n0 0點(diǎn)在點(diǎn)在y y軸軸 n nN N 點(diǎn)在 點(diǎn)在x x軸軸 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （二）人為特性的繪制（二）人為特性的繪制 在固有機(jī)械特性方程在固有機(jī)械特性方程 的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為 特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù)特性所對(duì)應(yīng)的參數(shù) Rpa 或或U 或或 變化，重新計(jì)變化，重新計(jì) 算算 和和 ，然后得到人為機(jī)械特性方程式，然后得到人為機(jī)械特性方程式。 Tnn 0 0 n 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.3.4 2.3.4 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)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載構(gòu)成的電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械負(fù)

39、載構(gòu)成的,在分在分 析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)情況時(shí),應(yīng)將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性應(yīng)將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 和負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)合起來。通常是把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械和負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)合起來。通常是把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械 特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性畫在同一直角坐標(biāo)內(nèi)。特性和負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性畫在同一直角坐標(biāo)內(nèi)。 直線直線1為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，直線為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，直線2為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特 性（電磁轉(zhuǎn)矩）。觀察圖中的性（電磁轉(zhuǎn)矩）。觀察圖中的A 點(diǎn)處，在點(diǎn)處，在A點(diǎn)電動(dòng)機(jī)點(diǎn)電動(dòng)機(jī) 的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載的電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載 轉(zhuǎn)矩大小相等，即轉(zhuǎn)矩大小相等，即 T=TL，方向相反，方向相反， 相互平衡。相互平衡。A點(diǎn)被稱點(diǎn)

40、被稱 為工作點(diǎn)為工作點(diǎn)。由于。由于T-TL=0， 系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)能夠在A點(diǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。點(diǎn)平穩(wěn)運(yùn)行。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 穩(wěn)定運(yùn)行的概念：當(dāng)穩(wěn)定運(yùn)行的概念：當(dāng)T T= =TL L，n n= =f f( (T T) ) 與與n n= =f f( (T TL L) )有交點(diǎn)有交點(diǎn) 稱靜態(tài)平衡，這是穩(wěn)稱靜態(tài)平衡，這是穩(wěn) 定運(yùn)行的必要條件。定運(yùn)行的必要條件。 在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中 T T= =T TL L 是平衡穩(wěn)定運(yùn)行 是平衡穩(wěn)定運(yùn)行 的一個(gè)必要條件。的一個(gè)必要條件。 （電力拖動(dòng)中，為使問題簡(jiǎn)化均忽略即（電力拖動(dòng)中，為使問題簡(jiǎn)化均忽略即 T T0 00, 0, T T=

41、 =T T2 2= =T TL L 。）。） 結(jié)論結(jié)論: : 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 在在A點(diǎn)點(diǎn), 有有T=TL，系統(tǒng)能在，系統(tǒng)能在 A點(diǎn)平穩(wěn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為點(diǎn)平穩(wěn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為nA , 當(dāng)當(dāng)擾動(dòng)使負(fù)載轉(zhuǎn)矩由擾動(dòng)使負(fù)載轉(zhuǎn)矩由TL1突突 然增大到然增大到TL2時(shí)，因負(fù)載變時(shí)，因負(fù)載變 化的循間系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和電磁化的循間系統(tǒng)轉(zhuǎn)速和電磁 轉(zhuǎn)矩不能突變，此時(shí)的電轉(zhuǎn)矩不能突變，此時(shí)的電 磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩T=TL1 ，滿足，滿足T TL2 ，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程可知系，根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程可知系 統(tǒng)開始減速，隨著轉(zhuǎn)速的統(tǒng)開始減速，隨著轉(zhuǎn)速的 下降，電樞電動(dòng)勢(shì)下降，電樞電動(dòng)勢(shì)Ea減小減小 ，電樞電流，電樞電流Ia增大，

42、電磁轉(zhuǎn)矩增大，電磁轉(zhuǎn)矩T 增大，直到增大，直到T=TL2時(shí)，時(shí)， 系統(tǒng)在新的工作點(diǎn)系統(tǒng)在新的工作點(diǎn)B形成新的平衡，以低于形成新的平衡，以低于nA的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 速速nB在在B點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。如果點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。如果擾動(dòng)消失，系統(tǒng)將以相擾動(dòng)消失，系統(tǒng)將以相 反的變化返回反的變化返回A點(diǎn)。點(diǎn)。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 處于某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，處于某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)， 由于到某種擾動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化由于到某種擾動(dòng)，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)能在新的而離開原來的平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)能在新的 條件下達(dá)到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動(dòng)消失條件下達(dá)

43、到新的平衡狀態(tài)，或者當(dāng)擾動(dòng)消失 后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng)后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行，則系統(tǒng) 是是穩(wěn)定穩(wěn)定的，的， 結(jié)論結(jié)論: : 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 右圖右圖是考慮到他勵(lì)直流電是考慮到他勵(lì)直流電 動(dòng)機(jī)有電樞反映的情況，動(dòng)機(jī)有電樞反映的情況， 當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩較大時(shí)樞電流當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩較大時(shí)樞電流 增大，去磁較強(qiáng)，磁通減增大，去磁較強(qiáng)，磁通減 小，轉(zhuǎn)速升高。表現(xiàn)在機(jī)小，轉(zhuǎn)速升高。表現(xiàn)在機(jī) 械特性上出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。械特性上出現(xiàn)上翹現(xiàn)象。 系統(tǒng)在系統(tǒng)在A點(diǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)有干擾出現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩點(diǎn)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)有干擾出現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 出現(xiàn)增大到出現(xiàn)增大到TB時(shí)，由于電磁轉(zhuǎn)矩不

44、能突變，時(shí)，由于電磁轉(zhuǎn)矩不能突變，T=TL ， 此時(shí)就有此時(shí)就有T TB，根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，當(dāng)電磁，根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，當(dāng)電磁 轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是處在減速狀轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是處在減速狀 態(tài)的，也就是說此時(shí)，轉(zhuǎn)速是下降到態(tài)的，也就是說此時(shí)，轉(zhuǎn)速是下降到C點(diǎn)。電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)。電磁轉(zhuǎn)矩 也下降到也下降到TC，使得轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，不能在，使得轉(zhuǎn)速進(jìn)一步下降，不能在C點(diǎn)形成點(diǎn)形成 穩(wěn)定狀態(tài)。反之，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降時(shí)，則穩(wěn)定狀態(tài)。反之，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降時(shí)，則TTL，根，根 據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的 中

45、山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于到處于某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于到 某種擾動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化而離開原來的某種擾動(dòng)，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)不能在新的條件下達(dá)到新的平平衡狀態(tài)，如果系統(tǒng)不能在新的條件下達(dá)到新的平 衡狀態(tài)，則系統(tǒng)是衡狀態(tài)，則系統(tǒng)是不穩(wěn)定不穩(wěn)定的。的。 情況時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是處在加速狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)速上升情況時(shí)，拖動(dòng)系統(tǒng)是處在加速狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)速上升 到到nB ，對(duì)應(yīng)圖中為，對(duì)應(yīng)圖中為B點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速進(jìn)一點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速進(jìn)一 步上升。因此，在步上升。因此，在A點(diǎn)雖然能滿足點(diǎn)雖然能滿足T=T

46、L的穩(wěn)定運(yùn)行的穩(wěn)定運(yùn)行 條件，但負(fù)載轉(zhuǎn)矩少有增加或減少時(shí)，系統(tǒng)都不能條件，但負(fù)載轉(zhuǎn)矩少有增加或減少時(shí)，系統(tǒng)都不能 穩(wěn)定運(yùn)行在新的平衡點(diǎn)上。穩(wěn)定運(yùn)行在新的平衡點(diǎn)上。 結(jié)論結(jié)論: : 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件充分必要條件是：是： （1） 必要條件必要條件:電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特 性必須有交點(diǎn)性必須有交點(diǎn),即存在即存在 L TT （2）充分條件）充分條件: 在交點(diǎn)處在交點(diǎn)處, 滿足滿足: 0 dn dT dn dT L 或或 dn dT dn dT L 或者說：或者說：在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在

47、在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以上存在 T TT TL L , , 在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存在在交點(diǎn)的轉(zhuǎn)速以下存在T TT TL L。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 如圖所示的系如圖所示的系 統(tǒng)中統(tǒng)中, ,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)恒轉(zhuǎn)矩負(fù) 載特性與下降的載特性與下降的 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 配合配合, ,在兩線的在兩線的 交點(diǎn)交點(diǎn)A A處處, , dT/dn0,dT/dn0,dT/dn0,負(fù)載負(fù)載 仍為恒轉(zhuǎn)矩仍為恒轉(zhuǎn)矩, , dTL/dn=0,dTL/dn=0,因因 此此, dT/dndTdT/dndTL L/dn,/dn,不符合上述穩(wěn)定運(yùn)行的條件不符合上述穩(wěn)定運(yùn)行的條件, , 系統(tǒng)不能在系統(tǒng)不能在A A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)

48、行。點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.4 2.4 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn) 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的啟啟動(dòng)動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)钍侵鸽妱?dòng)機(jī)接通電源后，由靜止?fàn)?態(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。態(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程。 起動(dòng)瞬間，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分為起動(dòng)瞬間，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流分為 stTst N st a TC I U I R 2.4.1 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)分為：全壓?jiǎn)?dòng)，降壓?jiǎn)?dòng)和分為：全壓?jiǎn)?dòng)，降壓?jiǎn)?dòng)和電樞回電樞回 路串電阻啟動(dòng)路串電阻啟動(dòng) 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院

49、直流電動(dòng)機(jī)對(duì)啟動(dòng)的要求：直流電動(dòng)機(jī)對(duì)啟動(dòng)的要求： 不同的生產(chǎn)機(jī)械對(duì)啟動(dòng)有不同的要求。例如，無軌不同的生產(chǎn)機(jī)械對(duì)啟動(dòng)有不同的要求。例如，無軌 電車要求起動(dòng)慢些平穩(wěn)些，但一般生產(chǎn)機(jī)械都要求電車要求起動(dòng)慢些平穩(wěn)些，但一般生產(chǎn)機(jī)械都要求 快速起動(dòng)。即要求起動(dòng)時(shí)間快速起動(dòng)。即要求起動(dòng)時(shí)間 Tst小些，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小些，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst大些。一般地，大些。一般地， 1、要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠的大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大、要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠的大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大 于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間。于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，盡量縮短啟動(dòng)時(shí)間。 2、啟動(dòng)電流不能太大。、啟動(dòng)電流不能太大。過大的起動(dòng)電流將引過大的起動(dòng)電流將引 起電網(wǎng)電壓下降、影響電

50、網(wǎng)上其它用戶的正常用電、起電網(wǎng)電壓下降、影響電網(wǎng)上其它用戶的正常用電、 使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞使電動(dòng)機(jī)的換向惡化；同時(shí)過大的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞 電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接電樞繞組和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。一般直流電動(dòng)機(jī)不允許直接 起動(dòng)。起動(dòng)。 3、啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠。、啟動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單可靠。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 全壓?jiǎn)?dòng)是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接加額定電壓進(jìn)全壓?jiǎn)?dòng)是他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接加額定電壓進(jìn) 行啟動(dòng)行啟動(dòng), ,亦稱直接啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方法在啟動(dòng)開始瞬亦稱直接啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方法在啟動(dòng)開始瞬 間間, ,電動(dòng)機(jī)因?yàn)闄C(jī)械慣性作用電動(dòng)機(jī)因?yàn)闄C(jī)械慣性作用, ,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n

51、=0,n=0,電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電動(dòng)勢(shì) Ea=Cen=0, ,忽略電樞電路電感的作用忽略電樞電路電感的作用, ,則啟動(dòng)瞬間的則啟動(dòng)瞬間的 啟動(dòng)電流為啟動(dòng)電流為 a N s aN ast R U R EU II I Ist st為起動(dòng)電流， 為起動(dòng)電流，在起動(dòng)瞬間在起動(dòng)瞬間n=0，也稱為堵，也稱為堵 轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)電流 1 1全壓?jiǎn)?dòng)全壓?jiǎn)?dòng) 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 Tst=CTIst ,使拖動(dòng)系統(tǒng)受到?jīng)_擊使拖動(dòng)系統(tǒng)受到?jīng)_擊, ,損壞拖動(dòng)系統(tǒng)的傳損壞拖動(dòng)系統(tǒng)的傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)。所以只有小容量（幾百瓦）的電動(dòng)機(jī)允許動(dòng)機(jī)構(gòu)。所以只有小容量（幾百瓦）的電動(dòng)機(jī)允許 全壓（直接）啟動(dòng)。一般允許直流電動(dòng)機(jī)

52、的啟動(dòng)電全壓（直接）啟動(dòng)。一般允許直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電 流流I Ist st=(1.5 =(1.52)I2)IN N, ,為此為此, ,對(duì)于大容量的直流電動(dòng)機(jī)對(duì)于大容量的直流電動(dòng)機(jī), , 在在啟動(dòng)時(shí)必須限制啟動(dòng)電流啟動(dòng)時(shí)必須限制啟動(dòng)電流, ,常用的方法是常用的方法是降低電源降低電源 電壓電壓或在或在電樞電路串電阻電樞電路串電阻。 由于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電阻由于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的電樞電阻R Ra a較小較小, ,這時(shí)的這時(shí)的 啟動(dòng)電流可達(dá)啟動(dòng)電流可達(dá)101020 20 倍的額定電流倍的額定電流, ,大的啟動(dòng)電流大的啟動(dòng)電流 產(chǎn)生較強(qiáng)的火花產(chǎn)生較強(qiáng)的火花, ,甚至產(chǎn)生環(huán)火甚至產(chǎn)生環(huán)火, ,燒壞換向器

53、和電刷燒壞換向器和電刷, , 而且這個(gè)瞬間而且這個(gè)瞬間, ,啟動(dòng)電流產(chǎn)生大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)電流產(chǎn)生大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 2、 降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng) 降壓?jiǎn)?dòng)是電動(dòng)機(jī)的電樞繞組由一可調(diào)電壓的電源降壓?jiǎn)?dòng)是電動(dòng)機(jī)的電樞繞組由一可調(diào)電壓的電源 （如可控整流器）供電（如可控整流器）供電啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí), ,先接通勵(lì)磁繞組電源先接通勵(lì)磁繞組電源, , 并將勵(lì)磁電流調(diào)到額定值并將勵(lì)磁電流調(diào)到額定值, ,然后由低向高調(diào)節(jié)電樞繞然后由低向高調(diào)節(jié)電樞繞 組電壓。開始時(shí)組電壓。開始時(shí), ,加到電樞兩端的電壓應(yīng)使得電樞電加到電樞兩端的電壓應(yīng)使得電樞電 路的電流路的電流IstIst不超過（

54、不超過（1.51.52 2）I IN N, ,電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩TstTstT TL L , , 電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng), ,隨著轉(zhuǎn)速的升高隨著轉(zhuǎn)速的升高, ,a a也逐漸增大也逐漸增大, , 電樞電流減小電樞電流減小, ,電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小。為保證啟動(dòng)過電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)減小。為保證啟動(dòng)過 程中有足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩程中有足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩, ,電壓必須不斷地提高電壓必須不斷地提高, , 直到直到U=UU=UN N。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 降壓?jiǎn)?dòng)法在啟動(dòng)過程中損耗較小降壓?jiǎn)?dòng)法在啟動(dòng)過程中損耗較小, ,啟動(dòng)平穩(wěn)啟動(dòng)平穩(wěn), ,便便 于實(shí)

55、現(xiàn)自動(dòng)化。于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 如工業(yè)如工業(yè)PCPC控制，控制，PLCPLC控制等?？刂频?。 降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的機(jī)械特性如圖所示。電動(dòng)機(jī)將沿圖中降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的機(jī)械特性如圖所示。電動(dòng)機(jī)將沿圖中 的的abck加速到加速到p點(diǎn)點(diǎn),起動(dòng)瞬間把加在電起動(dòng)瞬間把加在電 樞兩端電源電壓降低，可把電源電壓降低到樞兩端電源電壓降低，可把電源電壓降低到 U=(1.5U=(1.52.0) I2.0) IN NR Ra a，隨著轉(zhuǎn)速，隨著轉(zhuǎn)速n n的上升，電勢(shì)的上升，電勢(shì)E Ea a也逐也逐 漸增大，漸增大，I Ia a相應(yīng)減小，此時(shí)電壓相應(yīng)減小，此時(shí)電壓U U必須不斷升高必須不斷升高( (手動(dòng)手動(dòng) 調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)或自動(dòng)調(diào)節(jié))

56、 )，而且使，而且使I Ia a保持在保持在 (1.5(1.52.0)I2.0)IN N 范圍內(nèi)，直到電壓升到額定電壓范圍內(nèi)，直到電壓升到額定電壓U UN N ，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入穩(wěn) 定運(yùn)行狀態(tài)，起動(dòng)過程結(jié)束定運(yùn)行狀態(tài)，起動(dòng)過程結(jié)束。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3 3、電樞電路串電阻啟動(dòng)、電樞電路串電阻啟動(dòng) 為了限制起動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用為了限制起動(dòng)電流，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)通常采用電樞電樞 回路接入串聯(lián)電阻回路接入串聯(lián)電阻啟動(dòng)。啟動(dòng)。 保持所有電壓不變，保持所有電壓不變，在他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電路串接在他勵(lì)電動(dòng)機(jī)的電樞電路串接 可調(diào)電阻可調(diào)電阻R Rst st , ,這

57、個(gè)電阻被稱為啟動(dòng)電阻 這個(gè)電阻被稱為啟動(dòng)電阻, ,接入啟動(dòng)電接入啟動(dòng)電 阻的阻的他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，可他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，可將啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流將啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流I Ist st限制在 限制在 允許值范圍允許值范圍I Ist st= =（ （1.51.52 2）I IN N 若啟動(dòng)電流為 若啟動(dòng)電流為 I Ist st=U =UN N/(R/(Ra a+R+Rst st) ) a st N st R I U R 則啟動(dòng)電阻則為則啟動(dòng)電阻則為 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 啟動(dòng)電阻采用分級(jí)串聯(lián)接入方式，級(jí)數(shù)一般為啟動(dòng)電阻采用分級(jí)串聯(lián)接入方式，級(jí)數(shù)一般為2 25 5級(jí)。級(jí)。 上圖為一三級(jí)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)接線

58、圖。動(dòng)電阻分為三級(jí)，分別是上圖為一三級(jí)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)接線圖。動(dòng)電阻分為三級(jí)，分別是 R Rst1 st1、 、R Rst2 st2和 和R Rst3 st3, ,分別與 分別與KM1KM1、KM2KM2和和KM3KM3并聯(lián)，通過時(shí)間繼電器來并聯(lián)，通過時(shí)間繼電器來 控制控制km1km1、km1km1和和km3km3依次閉合，實(shí)現(xiàn)分級(jí)啟動(dòng)依次閉合，實(shí)現(xiàn)分級(jí)啟動(dòng)。 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中, ,為減小啟動(dòng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)生為減小啟動(dòng)時(shí)對(duì)系統(tǒng)生 產(chǎn)機(jī)械的沖擊產(chǎn)機(jī)械的沖擊, ,各級(jí)啟動(dòng)電阻的計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻的計(jì)算, ,

59、應(yīng)以在啟應(yīng)以在啟 動(dòng)過程中最大的啟動(dòng)電流動(dòng)過程中最大的啟動(dòng)電流I Ist1 st1 ( (或最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)或最大啟動(dòng)轉(zhuǎn) 矩矩T Tst1 st1) )與切換啟動(dòng)電流 與切換啟動(dòng)電流I Ist2 st2（或切換啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 （或切換啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T Tst2 st2）不變?yōu)樵瓌t。對(duì)普通的直流電動(dòng)機(jī)通常 ）不變?yōu)樵瓌t。對(duì)普通的直流電動(dòng)機(jī)通常 取取 I Ist1 st1=(1.5 =(1.52)2)I IN N I Ist2 st2=(1.1 =(1.11.2)1.2)I IN N 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起動(dòng)電阻計(jì)算起動(dòng)電阻計(jì)算 設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速設(shè)對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速n n1 1、n n2 2、n n3 3時(shí)

60、電勢(shì)分別為時(shí)電勢(shì)分別為E Ea1 a1、 、E Ea2 a2、 、E Ea3 a3，則有 ，則有： b b點(diǎn)點(diǎn) 123aN EUIR c c點(diǎn)點(diǎn) 1aN EUIR 12 d d點(diǎn)點(diǎn) 222aN EUIR e e點(diǎn)點(diǎn) 211aN EUIR f f點(diǎn)點(diǎn) 321aN EUIR g g點(diǎn)點(diǎn) 31aNa EUIR 比較以上各式得：比較以上各式得： I I R R R R R R a 2 11 1 2 2 3 在已知起動(dòng)電流比在已知起動(dòng)電流比和電樞電和電樞電 阻前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級(jí)串聯(lián)電阻前提下，經(jīng)推導(dǎo)可得各級(jí)串聯(lián)電 阻為阻為: : 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的步驟：計(jì)算