杭州電子科技大學(xué)自動化電機第2講-動力學(xué)

電機與拖動基礎(chǔ)（第2講）主講人：王永忠杭州電子科技大學(xué)自動化學(xué)院2013.3.52023/1/15132第2章電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)2.1電力拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動方程式

單軸電力拖動系統(tǒng)：電動機的軸與生產(chǎn)機械直接相連，工作機構(gòu)就是電動機的負(fù)載。電動機生產(chǎn)機械TnTFT0第1頁2023/1/15232轉(zhuǎn)矩方程：轉(zhuǎn)速n和?之間的關(guān)系n的單位是轉(zhuǎn)/分,?的單位是弧度/秒轉(zhuǎn)動慣量J的計算第2頁2023/1/15332其中為飛輪矩。為動轉(zhuǎn)矩。系數(shù)375具有m/min.s的量綱。電力拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)：系統(tǒng)加速系統(tǒng)減速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定第3頁2023/1/154322.2多軸電力拖動系統(tǒng)(了解內(nèi)容)電動機工作機構(gòu)nGDa2GDb2GDf2GD2等效負(fù)載電動機nnbnf第4頁2023/1/155322.3負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性——工作機構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。M負(fù)載TnTF正方向的規(guī)定TFnT“+”“+”“+”2023/1/156321.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性1.1反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載nTFTFTF0特點：a.轉(zhuǎn)矩的絕對值大小恒定不變b.作用方向總是與運動方向相反c.位于I、Ⅲ象限如刨床、皮帶運輸機等2023/1/157321.2位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載nTFTFTF特點：a.轉(zhuǎn)矩的絕對值大小恒定不變b.作用方向不變c.位于I、IV象限如起重機nfTF下放TF提升nf2023/1/158322.風(fēng)機、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性0TFn特點：反抗性3.恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性0TFn切削加工粗加工

精加工

TF大，n小TF小，n大特點：反抗性，TF與n反比實際的負(fù)載可能是以某種典型的為主或某幾種典型的結(jié)合2023/1/159322.4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件電動機的機械特性——電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。nTTLT120Tn12TL穩(wěn)定運行的必要條件A

受干擾后（電壓波動、負(fù)載波動等）后能否繼續(xù)穩(wěn)定運行？擾動去除后能否回到原來工作點繼續(xù)穩(wěn)定運行？2023/1/151032穩(wěn)定運行的充分條件TA0nTATBBTA'A'TCC0TnTAATBB以電源波動后運行情況為例兩個過渡過程電磁，速度快機械，速度慢可以觀察到T＝TL處Δn為＂＋＂ΔT<ΔTLΔn為＂－＂

ΔT>ΔTL2023/1/151132穩(wěn)定運行的充要條件判定下列圖中哪個是穩(wěn)定運行點，哪個點不是ABTTTFn0CTTTFn0DTTTFn02023/1/151232第3章直流電動機原理3.1直流電機的用途及基本工作原理3.2直流電機主要結(jié)構(gòu)及型號2023/1/1513323.1直流電機的用途及基本工作原理3.1.1直流電機的用途直流電機的分類直流電動機直流發(fā)電機直流電機的用途1、直流電動機多用于對調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機械上，如軋鋼機、紡織機械等；2、直流發(fā)電機常用作直流電動機及交流電動機的勵磁直流電源。2023/1/151432直流電機的優(yōu)點1、調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)速；2、啟動、制動和過載轉(zhuǎn)矩大；3、易于控制，可靠性較高。直流電機的缺點1、存在換向問題，限制了極限容量，增加了維護量；2、制造復(fù)雜，價格較高；2023/1/1515323.1.2基本工作原理交流發(fā)電機的物理模型感生電動勢感生電動勢方向---楞次定律，方向是交變的；把交流整流成直流：電子式、機械式（換向器）2023/1/151632直流發(fā)電機的物理模型2023/1/151732NSTnSN直流發(fā)電機的電樞繞組2023/1/151832直流電動機的物理模型電磁力電磁力方向左手定則確定；電磁轉(zhuǎn)矩電樞電流是交變的，電磁轉(zhuǎn)矩是單向的；2023/1/151932判斷直流電動機與直流發(fā)電機的關(guān)鍵1、先判斷轉(zhuǎn)速的方向和電磁轉(zhuǎn)矩的方向；2、如果轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩反方向則為直流發(fā)電機，如果轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為同方向則為直流電動機。直流電機的可逆性一臺直流電機原則上既可以作為電動機運行，也可以作為發(fā)電機運行，只是外界條件不同而已。這種同一臺電機能作電動機或作發(fā)電機運行的原理，在電機理論中稱為可逆原理。2023/1/1520323.2直流電機的主要結(jié)構(gòu)及型號3.2.1主要結(jié)構(gòu)2023/1/152132定子部分主要包括：機座、主磁極、換向極和電刷裝置。2023/1/152232轉(zhuǎn)子部分包括：電樞鐵芯、電樞繞組、換向器、風(fēng)扇、轉(zhuǎn)軸和軸承。2023/1/1523323.2.1電機的銘牌數(shù)據(jù)額定值——

是制造廠對各種電氣設(shè)備在指定工作條件下運行時所規(guī)定的一些量值。在額定狀態(tài)下運行時，可以保證各電氣設(shè)備長期可靠地工作，并具有優(yōu)良的性能。額定值也是制造廠和用戶進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計或試驗的依據(jù)。額定值通常標(biāo)在各電氣的銘牌上，故又叫銘牌值。2023/1/152432額定容量（功率）對于直流發(fā)電機，PN是指輸出的電功率，它等于額定電壓和額定電流的乘積。對于直流電動機，PN是指輸出的機械功率，所以公式中還應(yīng)有效率ηN存在。2023/1/152532額定電壓指額定狀態(tài)下電樞出線端的電壓；額定電流額定轉(zhuǎn)速額定勵磁電流指電機在額定電壓、額定功率時的電樞電流值；指額定狀態(tài)下運行時轉(zhuǎn)子