電機拖動第三章.

1、單軸電力拖動系統(tǒng)的運動方程式單軸電力拖動系統(tǒng)的運動方程式直線運動：直線運動： 由物理學(xué)知，質(zhì)量為由物理學(xué)知，質(zhì)量為 的物體作直線運的物體作直線運動時，當加在物體上的拖動力為動時，當加在物體上的拖動力為 ，阻，阻力為力為 ，速度為，速度為 時，在圖所示正方向時，在圖所示正方向下，描述此直線運動的方程式為下，描述此直線運動的方程式為dtdvmFFL單軸電力拖動系統(tǒng)：單軸電力拖動系統(tǒng)：dtdJTTLem 與直線運動相對應(yīng)，轉(zhuǎn)動慣量為與直線運動相對應(yīng)，轉(zhuǎn)動慣量為 的鋼體的鋼體做定軸旋轉(zhuǎn)運動時，當加在鋼體上的拖動做定軸旋轉(zhuǎn)運動時，當加在鋼體上的拖動轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩為 ，阻轉(zhuǎn)矩為，阻轉(zhuǎn)矩為 ，角速度為，角速度為

2、 時，在圖所示正方向下，描述旋轉(zhuǎn)運動的時，在圖所示正方向下，描述旋轉(zhuǎn)運動的的方程式為的方程式為JLTemT2GDgGDDgGmJ44222旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量 ; 旋轉(zhuǎn)體的慣性半徑旋轉(zhuǎn)體的慣性半徑, m2D轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量 與飛輪慣量與飛輪慣量 的換算關(guān)系為的換算關(guān)系為J2GDgGDDgGmJ44222又因為機械角速度和轉(zhuǎn)速之間有：60/2 n2375emLGD dnTTdt2GDG2D2Nm對于實際電力拖動系統(tǒng)，考慮到（1）電機可能正、反轉(zhuǎn)運行；（2）電機可能運行在電動機或發(fā)電機運行狀態(tài)；（3）負載轉(zhuǎn)矩也可能由上升過程中的制動性變?yōu)橄陆颠^程中的驅(qū)動性轉(zhuǎn)矩。因此，使用上式時需注意正、負號問

3、題。正負號一般正負號一般按如下慣例選取按如下慣例選?。海? 1）首先取轉(zhuǎn)速的方向為正方向；）首先取轉(zhuǎn)速的方向為正方向；（2 2）對于電磁轉(zhuǎn)矩，若與轉(zhuǎn)速方向相同，）對于電磁轉(zhuǎn)矩，若與轉(zhuǎn)速方向相同，則取則取“+”+”；反之，則??；反之，則取“-”-”；（3 3）對負載轉(zhuǎn)矩而言，若與轉(zhuǎn)速方向相）對負載轉(zhuǎn)矩而言，若與轉(zhuǎn)速方向相反，則取反，則取 “ “+”+”；方向相同則??；方向相同則取“-”-”；（1 1）若）若 時，則時，則 = =常值，系統(tǒng)穩(wěn)常值，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行；態(tài)運行；（2 2）若）若 時，則時，則 ，正向加，正向加速或反向減速；速或反向減速；（3 3）若）若 時，則時，則 ，正向減，正向減速或反

4、向加速。速或反向加速。 emLTTnemLTT0dndtemLTT0dndtn問題的提出：問題的提出：n 在工業(yè)企業(yè)中，為了滿足工業(yè)過程的要在工業(yè)企業(yè)中，為了滿足工業(yè)過程的要求，在很多場合電機不直接和工作機構(gòu)相求，在很多場合電機不直接和工作機構(gòu)相聯(lián)，而是中間通過一些減速機構(gòu)，如齒輪聯(lián)，而是中間通過一些減速機構(gòu)，如齒輪箱、皮帶輪、蝸輪蝸桿等，這樣就構(gòu)成了箱、皮帶輪、蝸輪蝸桿等，這樣就構(gòu)成了多軸系統(tǒng)。多軸系統(tǒng)。 n為了簡化計算，把多軸復(fù)雜系統(tǒng)等效成為了簡化計算，把多軸復(fù)雜系統(tǒng)等效成一個單軸簡單系統(tǒng)，方法是把電機軸后面一個單軸簡單系統(tǒng)，方法是把電機軸后面的傳動機構(gòu)和工作機構(gòu)部分（如下圖中虛的傳動機構(gòu)

5、和工作機構(gòu)部分（如下圖中虛線框部分所示）都折算到電機軸上，用一線框部分所示）都折算到電機軸上，用一個等效負載來代替它，這樣就可以用單軸個等效負載來代替它，這樣就可以用單軸系統(tǒng)的運動方程式來研究多軸系統(tǒng)，這時系統(tǒng)的運動方程式來研究多軸系統(tǒng)，這時運動方程式為運動方程式為 dtdnGDTTLem3752折算折算 折算方向：一般是從生產(chǎn)機械軸向電動機軸折算。原因是研究對象是電動機。且電動機軸一般是高速。根據(jù)傳送功率不變的原則，高速軸上的負載轉(zhuǎn)矩數(shù)值小。折算的原則是：確保折算前后系統(tǒng)所傳折算的原則是：確保折算前后系統(tǒng)所傳遞的功率或系統(tǒng)儲存的動能不變。遞的功率或系統(tǒng)儲存的動能不變。定義： 生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)

6、矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 即為生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性，它與電動機的機械特性相對應(yīng)。()Lnf T大多數(shù)生產(chǎn)機械可歸納為： A、恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩特性、恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩特性特點： 負載轉(zhuǎn)矩不受轉(zhuǎn)速變化的影響。在任何轉(zhuǎn)速下，負載轉(zhuǎn)矩總是保持恒定或大致恒定。 1 1、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特性、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特性 特點：特點： 負載轉(zhuǎn)矩的大小不隨轉(zhuǎn)速的變化而變負載轉(zhuǎn)矩的大小不隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，但其方向總是與運動的方向相反。例化，但其方向總是與運動的方向相反。例: :電機的空載轉(zhuǎn)矩。電機的空載轉(zhuǎn)矩。 將負載特性畫在平面坐標圖上，根據(jù)將負載特性畫在平面坐標圖上，根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的符號規(guī)定法，反抗

7、性恒轉(zhuǎn)矩負負載轉(zhuǎn)矩的符號規(guī)定法，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特性在第載特性在第和第和第象限，如圖所示。象限，如圖所示。 由圖可見，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的由圖可見，反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向總是相反，亦即負載轉(zhuǎn)矩總是阻礙電機的運方向總是相反，亦即負載轉(zhuǎn)矩總是阻礙電機的運動。動。 2、位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特性特點：特點： 負載轉(zhuǎn)矩具有固定的大小和方向，即負載轉(zhuǎn)矩具有固定的大小和方向，即 n n的大小和方向改變時，的大小和方向改變時， T TL L的大小和方的大小和方向都不變。屬于這一類的生產(chǎn)機械有起重向都不變。屬于這一類的生產(chǎn)機械有起重機的提升和下放機構(gòu)、高爐料車卷揚機構(gòu)機的提升和下放機構(gòu)、高爐料

8、車卷揚機構(gòu)等。等。 位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特性在第位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特性在第和第和第象限，如圖所示象限，如圖所示 由圖可見，位能性恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速由圖可見，位能性恒轉(zhuǎn)矩負載的轉(zhuǎn)矩不隨轉(zhuǎn)速方向的改變而改變。無論電機正、反轉(zhuǎn)，負載轉(zhuǎn)方向的改變而改變。無論電機正、反轉(zhuǎn)，負載轉(zhuǎn)矩始終為單一方向。矩始終為單一方向。特點特點: : 負載轉(zhuǎn)矩基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比，負載轉(zhuǎn)矩基本上和轉(zhuǎn)速的平方成正比，即即例：通風機、水泵及油泵等，負載轉(zhuǎn)動時，例：通風機、水泵及油泵等，負載轉(zhuǎn)動時，其中空氣、水、油等介質(zhì)對機器葉片的其中空氣、水、油等介質(zhì)對機器葉片的阻力基本上和阻力基本上和 成正比。成正比。2n2LTKnB B

9、、通風機負載特性、通風機負載特性C C、恒功率負載的轉(zhuǎn)矩特性、恒功率負載的轉(zhuǎn)矩特性1LTkn恒功率負載：如車床、恒張力卷取機，隨著卷取直徑增大，力矩增大。但為了保持張力不變，線速度應(yīng)不變，相應(yīng)地轉(zhuǎn)速就要降低，結(jié)果是功率不變。常數(shù)KnnKTPLL602602定義：定義： 由電力拖動系統(tǒng)的運動方程式由電力拖動系統(tǒng)的運動方程式 可可知，當知，當 時，時， 為恒速，稱這時電力拖動系統(tǒng)為恒速，稱這時電力拖動系統(tǒng)處于處于平衡運轉(zhuǎn)狀態(tài)平衡運轉(zhuǎn)狀態(tài)。 若將電動機的機械特性與負載的轉(zhuǎn)矩特性繪制在若將電動機的機械特性與負載的轉(zhuǎn)矩特性繪制在同一坐標平面上，則兩條曲線的交點必為電力拖動同一坐標平面上，則兩條曲線的交點

10、必為電力拖動系統(tǒng)的系統(tǒng)的平衡運轉(zhuǎn)點平衡運轉(zhuǎn)點（見下圖中的（見下圖中的A A和和 點）。點）。 2375emLGD dnTTdtemLTTnA在交點處，在交點處， 穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)在交點之上，在交點之上， 系統(tǒng)減速系統(tǒng)減速在交點之下，在交點之下， 系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速 只有機械特性和負載特性的交點為平衡運轉(zhuǎn)點。只有機械特性和負載特性的交點為平衡運轉(zhuǎn)點。LemTTAnn LemTT0dtdnLemTT0dtdn定義：定義： 所謂穩(wěn)定運行，是指電力拖動系統(tǒng)原所謂穩(wěn)定運行，是指電力拖動系統(tǒng)原來處于平衡運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在某種干擾下，來處于平衡運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在某種干擾下，離開了原來的平衡狀態(tài)，若系統(tǒng)有能力離開了原來的平

11、衡狀態(tài)，若系統(tǒng)有能力達到新的平衡運轉(zhuǎn)點；或者當干擾消除達到新的平衡運轉(zhuǎn)點；或者當干擾消除后，能夠回到原平衡狀態(tài)點，就說系統(tǒng)后，能夠回到原平衡狀態(tài)點，就說系統(tǒng)原來處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。原來處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。例例3-23-2： 用穩(wěn)定運行的概念判斷圖中用穩(wěn)定運行的概念判斷圖中的的A A點是否為穩(wěn)定運行點？點是否為穩(wěn)定運行點？系統(tǒng)原在系統(tǒng)原在A A點平衡運轉(zhuǎn)點平衡運轉(zhuǎn) ， 突加干擾，假定負載轉(zhuǎn)矩突加干擾，假定負載轉(zhuǎn)矩 ，由于機，由于機械慣性，開始時，械慣性，開始時， 不能突變，不能突變， 不變，不變， 不變，不變， 不變，這時不變，這時Ann 1LemTT21LLTTnnCEeaaaaaREUIaTem

12、ICT21LLTTaTemaaaaaLemICTREUIEndtdnTT02 直至直至 ，系統(tǒng)有能力達到新的穩(wěn)態(tài)點，系統(tǒng)有能力達到新的穩(wěn)態(tài)點，所以所以A點是穩(wěn)定運行點點是穩(wěn)定運行點。2LemTTAAnn例例3-33-3： 判斷圖中的判斷圖中的B B點是否為穩(wěn)定運行點？點是否為穩(wěn)定運行點？ 假定原狀態(tài)假定原狀態(tài) 突加干擾突加干擾 ，由于機械慣性轉(zhuǎn)速不能，由于機械慣性轉(zhuǎn)速不能突變，電磁轉(zhuǎn)矩突變，電磁轉(zhuǎn)矩 也不變，這時也不變，這時系統(tǒng)不能達到新的穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)點，所以系統(tǒng)不能達到新的穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)點，所以A A點是不點是不穩(wěn)定運行點。穩(wěn)定運行點。nTndtdnTTemLem0221LLTTaTemICTAnn

13、1LemTT假定原系統(tǒng)在假定原系統(tǒng)在A點穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)，加干擾后偏離了點穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)，加干擾后偏離了A點，點，當干擾消除后當干擾消除后 ，這時各個參量為：，這時各個參量為：BCnn LLALememAemATTTTTTnnndtndGDTTLem)(3752LAemATTdtndGDTTLem3752則有則有: dtnndGDTTTTALLAememA3752當電機工作在當電機工作在A點時，點時，考慮到微小增量為在考慮到微小增量為在A A點的偏點的偏導(dǎo)數(shù)乘上導(dǎo)數(shù)乘上 ，上式為，上式為ndtndGDnnTnnTAAnLnem3752dtndnGDnTnTAAnLnem3752整理為線性微分方程整理為線性微

14、分方程tGDnTnTstAnemAnemenn375/2當當 時時 ， （按指數(shù)規(guī)律下降）（按指數(shù)規(guī)律下降） ，擾動消失，擾動消失后經(jīng)過一段時間，后經(jīng)過一段時間， 系統(tǒng)回到系統(tǒng)回到A點，點，A點為穩(wěn)定運行點。點為穩(wěn)定運行點。AAnLnemnTnTnt0n當當 時時 ， （按指數(shù)規(guī)律上升）（按指數(shù)規(guī)律上升） ， 不可能使系不可能使系統(tǒng)回到統(tǒng)回到A點點 ，A點為不穩(wěn)定運行點。點為不穩(wěn)定運行點。AAnLnemnTnTnt電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件為：電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件為：AAnLnemnTnT機械特性和負載特性必須有交點機械特性和負載特性必須有交點(如：如：A點點)在交點處，若在交點處，若

15、斜率 則交點為穩(wěn)定運行點，則交點為穩(wěn)定運行點，否則就不是穩(wěn)定運行點。否則就不是穩(wěn)定運行點。 A點：點：0AnemnT0AnLnTAAnLnemnTnT因為因為所以所以A點是穩(wěn)定運行點點是穩(wěn)定運行點。B點：點：BBnLnemnTnT因為因為所以所以B點不是穩(wěn)定運行點不是穩(wěn)定運行點。點。C點：點：0CnemnT0CnLnT因為因為CCnLnemnTnT所以所以C點是穩(wěn)定運行點。點是穩(wěn)定運行點。0BnemnT0BnLnT動態(tài)過程動態(tài)過程: : 當人為的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的某些參數(shù)或當人為的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的某些參數(shù)或負載波動時，引起系統(tǒng)從某一穩(wěn)態(tài)過負載波動時，引起系統(tǒng)從某一穩(wěn)態(tài)過渡到另一穩(wěn)態(tài)，這個過程叫做動態(tài)過渡到另

16、一穩(wěn)態(tài)，這個過程叫做動態(tài)過程程, ,也稱作過渡過程。也稱作過渡過程。 研究動態(tài)過程的意義：研究動態(tài)過程的意義：研究過渡過程可以分析各物理量隨時間是如研究過渡過程可以分析各物理量隨時間是如何變化的，而其變化規(guī)律為電力拖動運行的負何變化的，而其變化規(guī)律為電力拖動運行的負載圖，這些負載圖是正確選擇與校驗電動機功載圖，這些負載圖是正確選擇與校驗電動機功率的依據(jù)；率的依據(jù)；研究過渡過程可以分析如何縮短過渡過程的研究過渡過程可以分析如何縮短過渡過程的時間以提高生產(chǎn)率；時間以提高生產(chǎn)率；探討減少過渡過程能耗的途徑，以提高電動探討減少過渡過程能耗的途徑，以提高電動機的利用率；機的利用率；研究如何改善電力拖動的

17、運行情況，使設(shè)備研究如何改善電力拖動的運行情況，使設(shè)備能安全運行。能安全運行。電力拖動系統(tǒng)一般存在有電力拖動系統(tǒng)一般存在有三種慣性三種慣性：（1）機械慣性機械慣性：由于系統(tǒng)有轉(zhuǎn)動慣量，或者：由于系統(tǒng)有轉(zhuǎn)動慣量，或者說系統(tǒng)有飛輪慣量，使得說系統(tǒng)有飛輪慣量，使得n不能突變不能突變;（2）電磁慣性電磁慣性：由于電樞回路和勵磁回路都：由于電樞回路和勵磁回路都存在著電感，使得電樞電流，勵磁電流等都不存在著電感，使得電樞電流，勵磁電流等都不能突變能突變;（3）熱慣性熱慣性：使電機的溫度不能突變，由于：使電機的溫度不能突變，由于溫度變化比轉(zhuǎn)速及電流等物理量的變化要慢得溫度變化比轉(zhuǎn)速及電流等物理量的變化要慢得

18、多，因此一般不考慮熱慣性。多，因此一般不考慮熱慣性。 假定系統(tǒng)由某一穩(wěn)定狀態(tài)假定系統(tǒng)由某一穩(wěn)定狀態(tài)A A向另一穩(wěn)定向另一穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)B B過渡過渡（見圖（見圖3-14b3-14b），推導(dǎo)動態(tài)過程中電樞電），推導(dǎo)動態(tài)過程中電樞電流與轉(zhuǎn)速隨時間的流與轉(zhuǎn)速隨時間的變化規(guī)律，即：變化規(guī)律，即： 與與 。( )aIf t( )nf t1 1、轉(zhuǎn)速動態(tài)特性、轉(zhuǎn)速動態(tài)特性 tfn RRIEUaaaRRnCURREUIaeaaaRRnCUCICTaeTaTem將上式代入運動方程式將上式代入運動方程式,整理得整理得LTeanndtdnCCRRGD22375LMnndtdnT22375TeaMCCRRGDTnL為

19、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速上式為一階常系數(shù)線性微分方程，其解的上式為一階常系數(shù)線性微分方程，其解的形式為形式為LTtnCenM式中積分常數(shù)C由初始條件決定，假設(shè)系統(tǒng)從某一轉(zhuǎn)速nst開始加速，即當t=0時，轉(zhuǎn)速n=nst。把此條件帶入上式中，可得：C=nst-nL把C帶入上式中，可得：MMMTtstTtLTtLstLenenennnn)1 ()(式中，式中， 起動完畢時的起動完畢時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；穩(wěn)定轉(zhuǎn)速； 初始轉(zhuǎn)速；初始轉(zhuǎn)速； 機電時間常數(shù)，具機電時間常數(shù)，具有時間量綱，單位為有時間量綱，單位為 秒秒 。因為既與機械參量有關(guān)，又與電氣參量有關(guān)，因為既與機械參量有關(guān)，又與電氣參量有關(guān)，所以稱作機電時間常數(shù)。所以稱作機

20、電時間常數(shù)。 eaLaLCRRIUn)(eastastCRRIUn)(22375TeaMCCRRGDT 若系統(tǒng)從靜止開始起動，即當若系統(tǒng)從靜止開始起動，即當 時，轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速 。將。將 代入代入（3-163-16）式，得）式，得0t0n0stn)1 (MTtLenn由圖可見，他勵直流由圖可見，他勵直流電動機帶恒轉(zhuǎn)矩負載電動機帶恒轉(zhuǎn)矩負載起動時，其轉(zhuǎn)速隨時起動時，其轉(zhuǎn)速隨時間按指數(shù)規(guī)律增長。間按指數(shù)規(guī)律增長。 2 2、電樞電流動態(tài)特性和電磁轉(zhuǎn)矩動態(tài)特、電樞電流動態(tài)特性和電磁轉(zhuǎn)矩動態(tài)特性性 對 求導(dǎo)，LTtnCenMMTtMeTCdtdn將將 代入運動方程式，得代入運動方程式，得dtdnLTtMe

21、mTeTCGDTM)(3752將初始條件將初始條件 代入上式，整理得代入上式，整理得0temstTTMMTtstTtLemeTeTT)1 (將上式兩邊同除以將上式兩邊同除以 ，得，得MMTtstTtLaeIeII)1 (TC 及及 電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的穩(wěn)態(tài)值；穩(wěn)態(tài)值； 及及 電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的電磁轉(zhuǎn)矩及電樞電流的初始值。初始值。LTLIstTstI 起動過程中的電樞電流隨時間的變化規(guī)律對應(yīng)起動過程中的電樞電流隨時間的變化規(guī)律對應(yīng)的特性曲線如圖所示。電磁轉(zhuǎn)矩隨時間的變化規(guī)律的特性曲線如圖所示。電磁轉(zhuǎn)矩隨時間的變化規(guī)律與電樞電流相似。與電樞電流相似。3 3、過渡過程的時間和加

22、速度、過渡過程的時間和加速度由（3-16）可知，若系統(tǒng)從某一起始轉(zhuǎn)速開始加速，經(jīng)過時間t后，可以計算出對應(yīng)的轉(zhuǎn)速n，若反過來想，要知道過度過程中轉(zhuǎn)速從nst到達nx（任一轉(zhuǎn)速）所用的時間tx，就要推導(dǎo)出tx的表達式。（1 1）過渡過程的時間）過渡過程的時間MxTtLstLxennnn)(將已知條件代入轉(zhuǎn)速特性，得任意轉(zhuǎn)將已知條件代入轉(zhuǎn)速特性，得任意轉(zhuǎn)速：速：從而可得過渡過程的時間為從而可得過渡過程的時間為 LxLstMxnnnnTtln同理，由式（同理，由式（3-193-19）和（）和（3-203-20），可得），可得LxLstMxTTTTTtlnLxLstMxIIIITtln當轉(zhuǎn)速從當轉(zhuǎn)速從

23、 到到 時，理論上時，理論上 ,實際上，當實際上，當 時，認為過渡過程基本時，認為過渡過程基本結(jié)束；這時結(jié)束；這時 分析：分析：Lxnn 0stnLLLMxnnnTt0lnLxnn95. 0MLLLMxTnnnTt395. 00ln當當 時，認為過渡過程基本結(jié)束，這時，認為過渡過程基本結(jié)束，這時時 。Lxnn98. 0MxTt4所以一般取所以一般取 ，認為，認為 ，過渡，過渡過程結(jié)束。過程結(jié)束。MxTt)43(Lxnn 過渡過程的時間過渡過程的時間 與機電時間常數(shù)與機電時間常數(shù) 成正成正比，當比，當 增大時，增大時， 增加，過渡過程進行增加，過渡過程進行的慢。要想縮短過渡時間以提高生產(chǎn)率，要的

24、慢。要想縮短過渡時間以提高生產(chǎn)率，要盡量使減小盡量使減小 。由。由 可知，可知，縮短過渡過程的時間的有效方法是盡量減小縮短過渡過程的時間的有效方法是盡量減小系統(tǒng)的飛輪慣量系統(tǒng)的飛輪慣量 。MTxtMTxtMT22375TeaMCCRRGDT2GD（2 2）過渡過程的加速度）過渡過程的加速度對式（對式（3-163-16）求導(dǎo)數(shù)，得過渡過程中的加速）求導(dǎo)數(shù)，得過渡過程中的加速度為度為將將 代入上式，可得最大加速度為代入上式，可得最大加速度為MxTtMstLxeTnndtdn0 xtMstLtxTnndtdn0從從 加速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速加速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 所用的時間為所用的時間為Ln0 xtxtxstxtdt

25、dnnn0stnn LnMMstLstLtxstLxTTnnnndtdnnnt0LnMTstn4 4、加快過渡過程的途徑、加快過渡過程的途徑3752GDTTdtdnLem由電力拖動系統(tǒng)的運動方程式知由電力拖動系統(tǒng)的運動方程式知加快過渡過程措施如下加快過渡過程措施如下 ：（1 1）減少系統(tǒng)的飛輪慣量）減少系統(tǒng)的飛輪慣量 （2 2）改善起動電流波形）改善起動電流波形電動機從靜止狀態(tài)開始加速到以某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定電動機從靜止狀態(tài)開始加速到以某一轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行的整個過程叫作起動過程，簡稱起動。運行的整個過程叫作起動過程，簡稱起動。 對他勵直流電動機起動的一般對他勵直流電動機起動的一般要求是要求是：電動機的初始

26、起動電流不能過大，一般要電動機的初始起動電流不能過大，一般要求求 。起動過程中電動機的起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大，應(yīng)起動過程中電動機的起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大，應(yīng)滿足滿足 , , 以保證電動機能正常起動起來。以保證電動機能正常起動起來。起動設(shè)備與控制方式力求簡單、經(jīng)濟與可靠、起動設(shè)備與控制方式力求簡單、經(jīng)濟與可靠、操作方便。操作方便。NstII2LstTT 若要直接起動（電樞回路不串電阻），首若要直接起動（電樞回路不串電阻），首先將電動機的勵磁繞組通以勵磁電流先將電動機的勵磁繞組通以勵磁電流 ，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié) 使磁通使磁通 ，再將電樞回路加額，再將電樞回路加額定電壓定電壓 這時轉(zhuǎn)速這時轉(zhuǎn)速 ，感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢 。起

27、動電流為起動電流為一般電樞電阻一般電樞電阻 很小，導(dǎo)致起動電很小，導(dǎo)致起動電流流 ，通常，通常 。fIfINNU0n0nCEeaaNstRUINstIINstII)2010(aNstRUI危害：危害：（1）導(dǎo)致?lián)Q向困難，換向器表面產(chǎn)生強烈火花）導(dǎo)致?lián)Q向困難，換向器表面產(chǎn)生強烈火花或環(huán)火可能燒毀電機；或環(huán)火可能燒毀電機；（2）產(chǎn)生過大的）產(chǎn)生過大的 ，可能損，可能損壞機械傳動部件；壞機械傳動部件；（3）引起電網(wǎng)電壓波動，影響接于同一電網(wǎng)的）引起電網(wǎng)電壓波動，影響接于同一電網(wǎng)的其他電器設(shè)備的正常運行。其他電器設(shè)備的正常運行。 所以所以dtdnIGTstNstRUIast 由起動電流方程式由起動電流

28、方程式可知，限制起動電流可知，限制起動電流的方式有兩種：的方式有兩種：降低電源電壓起動；降低電源電壓起動；增加電樞回路的總增加電樞回路的總電阻起動。電阻起動。A0nTLTst1Tst2TemUa3Ua7Ua6Ua5Ua4Ua2Ua1Ua7 Ua6 Ua5 Ua4 Ua3 Ua2 Ua1UKMMKM3KM2KM1Rad3Rad2Rad1RaR3R2R1nN2n01nNTemn0nN1TLnN0n)1 (/ )1 ()1 (010101minmaxNNNNNNNNnnnnnnnnnnnnnD越小D越小，實際希望 小，D大。minmaxnnD 1iinnk 機械調(diào)速機械調(diào)速調(diào)速措施：調(diào)速措施： 電氣

29、調(diào)速電氣調(diào)速 機械機械- -電氣調(diào)速電氣調(diào)速1 1、降低電源電壓調(diào)速、降低電源電壓調(diào)速 保持保持 ，電樞回路不外串電，電樞回路不外串電阻阻 ，調(diào)節(jié)電樞電源電壓，調(diào)節(jié)電樞電源電壓 來調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。N aRR上式中，上式中， 發(fā)電機發(fā)出的感應(yīng)電發(fā)電機發(fā)出的感應(yīng)電勢；勢； 發(fā)電機的電樞電阻。發(fā)電機的電樞電阻。式所對應(yīng)的機械特性曲線如圖所示。式所對應(yīng)的機械特性曲線如圖所示。emTeaeTCCRRCUn200以以G-MG-M系統(tǒng)為例系統(tǒng)為例，其機械特性方程式為，其機械特性方程式為0U0R（1 1）調(diào)速方法與調(diào)速原理）調(diào)速方法與調(diào)速原理U調(diào)速過程調(diào)速過程：系統(tǒng)原系統(tǒng)原工作于工作于a點，電樞電壓對點

30、，電樞電壓對應(yīng)于應(yīng)于 ，調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)電壓 ，由于機械慣，由于機械慣性性 不變，工作點不變，工作點 ，這時，這時 直到直到b點，點， 系統(tǒng)穩(wěn)定運行，系統(tǒng)穩(wěn)定運行， 調(diào)速過程結(jié)束。調(diào)速過程結(jié)束。1U21UU anE及da emaaLemTIEnTT12nn 2Lemnn,TT1 1）調(diào)速方向）調(diào)速方向 轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)。轉(zhuǎn)速只能從額定轉(zhuǎn)速往下調(diào)。2 2）轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大。）轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好，調(diào)速范圍大。3 3）調(diào)速的平滑性好）調(diào)速的平滑性好 可實現(xiàn)無級調(diào)速?？蓪崿F(xiàn)無級調(diào)速。4 4）直流電動機的損耗小。）直流電動機的損耗小。5 5）要求有獨立的可調(diào)直流電源，初投資大。）要求有獨立的

31、可調(diào)直流電源，初投資大。 降壓調(diào)速系統(tǒng)采用反饋控制后，可獲得調(diào)降壓調(diào)速系統(tǒng)采用反饋控制后，可獲得調(diào)速范圍更廣，平滑性能高的性能優(yōu)良的調(diào)速速范圍更廣，平滑性能高的性能優(yōu)良的調(diào)速系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （2 2）調(diào)速性能）調(diào)速性能 降壓調(diào)速時的調(diào)速指標好，一般用在調(diào)降壓調(diào)速時的調(diào)速指標好，一般用在調(diào)速性能要求比較高的中、大容量的拖動系速性能要求比較高的中、大容量的拖動系統(tǒng)中，例如重型機床、精密機床和軋鋼機統(tǒng)中，例如重型機床、精密機床和軋鋼機等場合。等場合。Rad1Rad2Rad3TemTN0nn0Rad=0Rad3 Rad2 Rad1調(diào)速過程中，哪些物理量變化，怎樣變？電樞串電阻Ia=(U-Ea)/Ra TemTLnEa Ia Tem =TL新的平衡）.原理：3）.調(diào)速的機械特性: n n 在一定的轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，n0 n電動： Tem與同向制動：Tem與反向在電動運行狀態(tài)下進入制