第二章 直流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)§2.2 機(jī)電特性

1、第二章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第二章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 1。他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 2。直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速 本章難點(diǎn)本章難點(diǎn) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 注：本章第一節(jié)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，理論性較強(qiáng)，在注：本章第一節(jié)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，理論性較強(qiáng)，在課時(shí)不夠時(shí)，可作選學(xué)內(nèi)容課時(shí)不夠時(shí)，可作選學(xué)內(nèi)容。一、什么是電力拖動(dòng)？一、什么是電力拖動(dòng)？用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行的系統(tǒng)就稱為電力拖動(dòng)系統(tǒng)。簡稱：電力拖動(dòng)。二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成：二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成：包括：電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控制設(shè)備、電源制設(shè)備、電源等五部分。 2.2 2.2 他勵(lì)直

2、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 一、機(jī)械特性的表達(dá)式 1、什么叫機(jī)械特性？ 電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系電動(dòng)機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。即。即 = =(T(T) ) 2、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程 理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速 機(jī)械特性斜率機(jī)械特性斜率 轉(zhuǎn)速降轉(zhuǎn)速降nnTnTCCRCUnememTee002這是分析電動(dòng)機(jī)這是分析電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的重點(diǎn)、一運(yùn)行的重點(diǎn)、一定要很好掌握定要很好掌握! 說明說明： (1)由于由于T T，只要只要保持不變，機(jī)械特性也可保持不變，機(jī)械特性也可用轉(zhuǎn)速特性代替。用轉(zhuǎn)速特性代替。 (2)(2)當(dāng)當(dāng)U U、R R為常數(shù)時(shí)，

3、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械為常數(shù)時(shí)，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是一條以特性是一條以為斜率向下的直線。為斜率向下的直線。 (3)(3)實(shí)際空載轉(zhuǎn)速實(shí)際空載轉(zhuǎn)速0 0理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速0 0，( (由于由于摩擦等原因，所以存在空載轉(zhuǎn)矩。摩擦等原因，所以存在空載轉(zhuǎn)矩。 aeeICRCUnT00020TCCRCeUnTeT0NTN由電磁轉(zhuǎn)由電磁轉(zhuǎn)矩導(dǎo)出的矩導(dǎo)出的 (4)轉(zhuǎn)速降=0 越大， 越大，特性越陡，稱為軟特性。越小， 越小，特性越平，稱為硬特性。要分清什么是要分清什么是硬特性，什么硬特性，什么是軟特性是軟特性! ! 二、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性 1 1、固有機(jī)械特性、固有機(jī)械特性：即在額定工作條

4、件下的機(jī)械特即在額定工作條件下的機(jī)械特性。性。 (1)方程式； 注：由于電樞電阻很小，所以注：由于電樞電阻很小，所以很小，很小，很小很小。因此。因此他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是硬機(jī)械他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是硬機(jī)械特性。特性。emNTeaNeNTCCRCUn2Tem0nn0這是分析機(jī)械這是分析機(jī)械特性的基礎(chǔ)特性的基礎(chǔ)!Tn 2 2、人為機(jī)械特性、人為機(jī)械特性 (1)電樞串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 (U UN N，N N不變) 方程式 特點(diǎn)特點(diǎn)：n n0 0 不變，不變，增大，特性變軟。增大，特性變軟。emNTesaNeNTCCRRCUn2nn0Tem0RaRa+Rs1Ra+Rs2Rs1Rs2

5、(2)降低電樞電壓的人為機(jī)械特性 方程式 特點(diǎn)特點(diǎn)：不變，不變，0 0隨電壓的降低而正比減小隨電壓的降低而正比減小, ,機(jī)機(jī)械特性軟硬不變。械特性軟硬不變。emNTeaNeTCCRCUn2Tem0nUnU1U2U2n o (3)(3)減弱勵(lì)磁通時(shí)的人為機(jī)械特性減弱勵(lì)磁通時(shí)的人為機(jī)械特性 方程式 特點(diǎn)：減小，減小， n n0 0增大，增大，增大，特性變軟。增大，特性變軟。emTeaeNTCCRCUn2n210 N02No1 N0 0Tem 三、機(jī)械特性的求取三、機(jī)械特性的求取 ( (一般根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)一般根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)P PN N、U UN N、I IN N、N N求取求取) ) (一)固有特性方程

6、的求取方法步驟 1、估算電樞電阻R 2、計(jì)算C、 23221NNNNaIPIUR NeNTNaNNNeCCnRIUC55.9 3、計(jì)算理想空載速 4、計(jì)算斜率 5、寫固有機(jī)械特性方程： NNCeUn02TeCCRemTnn0. （二）如何畫機(jī)械固有特性曲線（用兩點(diǎn)式） 1、計(jì)算理想空載點(diǎn)數(shù)據(jù) 4、計(jì)算額定工作點(diǎn)數(shù)據(jù) 說明：說明： 根據(jù)根據(jù)(0(0，0 0) )和和(T(TN N，n n) )即可畫出電動(dòng)即可畫出電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線。機(jī)的固有機(jī)械特性曲線。NNemCeUnT0,0NNNTemNnnICT. . 二、人為機(jī)械特性的求取 1、求人為特性方程：根據(jù)參數(shù)根據(jù)參數(shù)U U、R RS S、

7、或、或的的變化重新計(jì)算變化重新計(jì)算0 0和和，然后代入特性方程，然后代入特性方程= =0 0TT即可。即可。 2、畫人為特性曲線：先求出某一負(fù)載點(diǎn)數(shù)據(jù)先求出某一負(fù)載點(diǎn)數(shù)據(jù)( (T TN N，N N) )，然后連接，然后連接( (0 0，0 0) )兩點(diǎn)即可。兩點(diǎn)即可。即根據(jù)人為機(jī)械特即根據(jù)人為機(jī)械特性方程求額定負(fù)載性方程求額定負(fù)載下的轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速即求理想即求理想空載轉(zhuǎn)速空載轉(zhuǎn)速【例題】 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為PN=22KW，UN=220V，IN=116A，n=1500，試分別求取下列機(jī)械特性方程并繪制其特性曲線。(1)固有機(jī)械特性；(2)電樞串入電阻RS=0.7時(shí)的人為機(jī)械特性。(3)電源

8、電壓降至110V時(shí)的人為機(jī)械特性；(4)磁通減弱至23N時(shí)的人為機(jī)械特性。 【解】(1)(1)固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性175. 011622000116220323222NNNNaIPIUR133. 01500175. 0116220NaNNNenRIUCmin1654133.0220rCUnNeNo04.1133.055.9175.055.922NeeCR。 所以 固有機(jī)械特性為 理想空載點(diǎn)數(shù)據(jù) 額定工作點(diǎn)數(shù)據(jù)：ememTTnn04.116540min1654, 00rnnTemmin15003.147116133.055.955.9rnnmNICTTNNNeNem16541500n0147

9、.3Tem(r/min) (2)(2)電樞回路串電樞回路串入入R R=0=0。77時(shí)時(shí)0=1654不變，增大為 人為特性為=1654=16545.18T5.18T 當(dāng) T T=T=TN N時(shí)，=1654=16545.185.18147.3147.3 =891 =891 由此畫出人為特性曲線18.5133.055.97.0175.055.922NesaCRR16541500n0147.3(r/min)891 (3)當(dāng)電源電壓降為當(dāng)電源電壓降為110V110V時(shí)時(shí)，=1.04=1.04不變0 0變?yōu)? 0=0.5=0.51645=8271645=827。 人為特性為人為特性為=827=8271.0

10、4T1.04T。 當(dāng)T T=T=TN N時(shí)，=827=8271.041.04147.3147.3 =674=674。 由此可作出人為特性曲線。16541500n0147.3(r/min)827674 (4)(4)磁通減弱至磁通減弱至2 233N N時(shí)，時(shí)，0 0和和均會(huì)發(fā)生變化：均會(huì)發(fā)生變化： 0= 人為特性為=2481=2481 2.33 T2.33 T 當(dāng)T=TT=TN N時(shí)，=2481=24812.332.33147.3=2138147.3=2138。min2481133.03222032rCUNeN33.2133.03255.9175.03255.922 NeaCR16541500n0147.3(r/min)24812138 四、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件 1、什么是穩(wěn)定運(yùn)行？ 系統(tǒng)能在外界的擾動(dòng)消失后，自動(dòng)恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運(yùn)行則稱系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。TemTLTn00TTLnTem交點(diǎn)交點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行 2 2、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件 (1)(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)矩特性必須有電動(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)，即存在交點(diǎn)，即存在Te