電機(jī)原理及拖動(dòng)彭鴻才

國(guó)家規(guī)劃教材電機(jī)原理及拖動(dòng)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(dòng)化專業(yè)中，《電機(jī)原理及拖動(dòng)》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(lái)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(yùn)行特性，而對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)和制造工藝涉及得不多。但對(duì)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(shí)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(diǎn)，掌握工程問(wèn)題的處理方法。電機(jī)原理及拖動(dòng)目

錄

第一章

直流電機(jī)原理

第二章

第三章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

第四章

變壓器

第五章

三相異步電動(dòng)機(jī)原理

第六章

三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

第七章

同步電動(dòng)機(jī)

第八章

控制電機(jī)

第九章

電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇電機(jī)原理及拖動(dòng)第一章直流電機(jī)原理直流電機(jī)的用途、結(jié)構(gòu)及工作原理一、直流電機(jī)的用途直流電動(dòng)機(jī)的用途:在工業(yè)生產(chǎn)中,利用電動(dòng)機(jī)的軸上轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械,對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工.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)線圈隙中有較好的分布波形.極掌電機(jī)原理及拖動(dòng)極身磁軛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(duì)激磁繞組起支撐作用,且使磁通在氣換向極: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(yùn)行過(guò)程中換向器產(chǎn)生的火花.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.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(gè)氣隙,使電樞可 以自由旋轉(zhuǎn).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(shí)可以保持電刷固定不動(dòng).電刷的作用是使電樞繞組和外電路接通,同時(shí)通過(guò)換向器進(jìn)行電流的換向.電機(jī)原理及拖動(dòng)2.轉(zhuǎn)動(dòng)部分電樞鐵心: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(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)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.電樞繞組:電樞繞組是電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩以實(shí)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.電機(jī)原理及拖動(dòng)(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.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(duì)電機(jī)性能有很大的影響.其他部分轉(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(dòng)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(dòng)軸承,大容量電機(jī),采用支架式滑動(dòng)軸承.(2).通風(fēng)裝置:作用是冷卻電機(jī).電機(jī)原理及拖動(dòng)為了說(shuō)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.:導(dǎo)體中電勢(shì)(電流)的方向進(jìn)入三、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(2)符號(hào)

和符號(hào)紙面時(shí)用表示;導(dǎo)體中電勢(shì)(電流)的方向由紙面出來(lái)時(shí)用

表示.

b2SabNSban

nb1

b2電機(jī)原理及拖動(dòng)b1N基本原理:t電機(jī)原理及拖動(dòng)0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(dòng)勢(shì).根據(jù)右手定則,N導(dǎo)體中電勢(shì)方向?yàn)?而S導(dǎo)體中電勢(shì)方向?yàn)?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(dòng)的直流電壓.綜上所述:線圈中的交變電勢(shì)已變成刷間直流電壓.通過(guò)換向器使電刷b1僅能接通S導(dǎo)體,而S導(dǎo)體的電勢(shì)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).e2.直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理SanbN電機(jī)原理及拖動(dòng)a、b導(dǎo)體中電流方向如左所示，由左手定則可知S導(dǎo)體和N導(dǎo)體受力均為逆時(shí)針?lè)较?因而使電樞逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn).通過(guò)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)。1.2直流電機(jī)的空載磁場(chǎng)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(shì).電動(dòng)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(chǎng)是分析電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的必要步驟.空載磁場(chǎng):電樞無(wú)電流時(shí)的磁場(chǎng).它是電機(jī)中最基本的磁場(chǎng).一、電機(jī)的磁化曲線主磁通(通過(guò)氣隙進(jìn)入電樞)激磁磁勢(shì)所產(chǎn)生的磁通漏磁通(不經(jīng)過(guò)電樞)漏磁通不能在電樞中產(chǎn)生電勢(shì)也不產(chǎn)生電磁轉(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(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所必需的.電機(jī)原理及拖動(dòng)主磁通Φ所經(jīng)磁路:兩個(gè)氣隙、兩個(gè)電樞齒、一個(gè)電樞軛、兩個(gè)主磁極鐵心和一個(gè)主磁極軛等五段。由磁路中的歐姆定律：wf

If

=

ΣФRmΦ1wf

——一個(gè)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；Ф——磁通量說(shuō)明:當(dāng)I較小時(shí)磁路的磁阻為氣隙磁阻且為常數(shù),故If與Φ是線性的

If較大時(shí)鐵心飽和,磁阻加大Φ增加變慢If與Φ為非線性關(guān)系.電機(jī)的飽和程度對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響.If電機(jī)原理及拖動(dòng)02是指穿過(guò)氣隙進(jìn)入電樞表面或由電樞表面出來(lái)的磁通。因而氣隙磁密實(shí)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(shì)作用部分主磁極磁勢(shì)單獨(dú)作用（電樞電流為零時(shí)）：氣隙在極掌下大致二、主磁極磁勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁密在空間的分布?xì)庀洞琶艿母拍睿菏蔷鶆虻?。但在極

尖以外時(shí)，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。δτB電機(jī)原理及拖動(dòng)δ1.3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(guò)電樞繞組與氣隙磁場(chǎng)相互作用才能實(shí)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。電機(jī)原理及拖動(dòng)（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。NN極軸線nN

S.N

Snτ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(duì)稱分布。以n—n表示。電機(jī)原理及拖動(dòng)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(shí)際上是一個(gè)線圈,可以是多匝,也可以的單匝的.ma1a2VN

S繞組元件結(jié)構(gòu)原理:a1b1及a2b2部分稱為元件邊,用后端匝a(bǔ)1ma2及前端匝b1nb2將元件邊聯(lián)結(jié)起來(lái),使兩元件邊中電勢(shì)在元件中迭加.端線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.nd2b1電機(jī)原理及拖動(dòng)b2c1d11

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11

12 13

14 15

16ττττn3.單迭繞組展開(kāi)圖15

16

1N1N2S

1S

2A1B

12

3 4_

5

6

7

8

9

10

11

12_13

14A2

B

2++_+電機(jī)原理及拖動(dòng)圖中四個(gè)方框代表四個(gè)主磁極,相同極性的兩個(gè)電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端.四個(gè)電刷均安放在相應(yīng)的四個(gè)主磁極的極軸線處的換向片上,電刷寬度等于一個(gè)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(shí)線表示，下層邊用虛線表示。以元件上層邊所在槽的號(hào)碼作為該元件的號(hào)碼。1

2

3

4

5

6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

1號(hào)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(gè)極距時(shí),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(gè)元件邊正處在兩相鄰幾何中線上.元件.聯(lián)接次序表.：電機(jī)原理及拖動(dòng).

.

.4.繞組電路分析:元件2、3、4電勢(shì)方向相同組成一個(gè)支路，元件6、7、8電勢(shì)方向相同組成一個(gè)支路，但方向與2、3、4組成支路電勢(shì)相反。元件10、11、12與2、3、4支路電勢(shì)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(shì)方向相同故將B

1、B

2接在一起，引出正、負(fù)兩個(gè)電極。并聯(lián)支路圖:A2⌒⌒2

⌒3⌒

⌒4⌒⌒5⌒A1B

1每個(gè)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a

a

,流I=2ai

a為并聯(lián)支路數(shù)、ia為去路電流；p為主磁極對(duì)數(shù)；b為電刷對(duì)數(shù)?！小?

++8

7⌒⌒

⌒⌒

⌒⌒6⌒1⌒0⌒11⌒⌒12⌒1615⌒⌒

⌒⌒

⌒1⌒4⌒⌒19⌒13⌒__B

2_電機(jī)原理及拖動(dòng)電樞反應(yīng):電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁極所建立的氣隙磁場(chǎng)的影響。電樞磁動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)與電樞磁場(chǎng)二極直流電機(jī)電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞磁場(chǎng)分布圖。幾點(diǎn)說(shuō)明：N1.4

直流電機(jī)的電樞反應(yīng)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性線處的導(dǎo)體上.繞組只畫一層,都在電樞表面上.電流方向以電刷為分界線.電樞磁場(chǎng)以電刷為極軸線,電刷

處磁勢(shì)最強(qiáng),主磁極的極軸線處

電樞磁勢(shì)為零.電樞磁勢(shì)與主磁極磁勢(shì)正交,稱交軸電樞磁勢(shì).⊙⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊙⊕⊕⊙

SN⊙電機(jī)原理及拖動(dòng)把電樞圓周從電刷處切開(kāi)展成直線并以主磁極軸線與電樞表面的交點(diǎn)為空間坐標(biāo)的起點(diǎn),這點(diǎn)的電樞磁動(dòng)勢(shì)為零.電樞磁動(dòng)勢(shì)沿空間的分布:電樞線負(fù)荷---電樞圓周表面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù).nNSFax⊙⊙⊙⊙

⊕⊕⊕⊕

x

x

x

xA=應(yīng)用全電流定律,有ΣHl=2Ax認(rèn)為總磁勢(shì)全部降在兩段氣隙上2Fax=2Ax 即

Fax=Ax磁密

Bax=μ0Hax=■0Fax

/δN

iaπD0xnx電機(jī)原理及拖動(dòng)Bax二、電刷位于幾何中性線上時(shí)的電樞反應(yīng)此時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)剛好與主磁極磁動(dòng)勢(shì)正交，故稱這n⊕N

⊕⊕⊙⊙⊙

⊙⊙⊙

⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊙nnm⊙ ⊙

S物幾發(fā)電機(jī)

理

何

電動(dòng)機(jī)電樞反應(yīng)為交軸電樞反應(yīng)。電機(jī)合成磁場(chǎng)B

δx=B

0x+Bax正方向規(guī)定：磁力線進(jìn)入轉(zhuǎn)子為負(fù),出來(lái)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(chǎng)波形發(fā)生了畸變.發(fā)電機(jī):前極尖增磁,后極尖去磁.電動(dòng)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不變.(3)物理中線移到m-mnn中中電機(jī)原理及拖動(dòng)線線B

0xBaxB

δx

m

n當(dāng)磁路飽和時(shí)因磁勢(shì)和磁通密度之間不再成線性關(guān)系在磁場(chǎng)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(shí)的電樞反應(yīng)電樞磁勢(shì)分為兩部分：交軸磁勢(shì)和順軸磁勢(shì)。_Fa=Faq+Fad當(dāng)發(fā)電機(jī)順旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)電刷或電動(dòng)機(jī)逆移時(shí)順軸電勢(shì)Fad去磁，反之順軸電勢(shì)助磁。右圖為發(fā)電機(jī)電刷順移或電動(dòng)機(jī)電刷逆移后的電樞反應(yīng)?！选穴挕选选选选穴挩挩挩挩挩扚adFa⊙NSCDAnfBFaq

⊕

nd電機(jī)原理及拖動(dòng)1.5直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩一、直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電勢(shì)是指電機(jī)正常工作時(shí)電樞繞組切割氣隙磁通產(chǎn)生的刷間電動(dòng)勢(shì)。刷間電動(dòng)勢(shì)等于其中一條支路的電動(dòng)勢(shì)。推導(dǎo)過(guò)程:設(shè)繞組為整距元件,電刷在幾何中線上.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(dòng)勢(shì)eav,則支路電動(dòng)勢(shì)即刷間電動(dòng)勢(shì),電機(jī)原理及拖動(dòng)2a一根導(dǎo)體的平均電動(dòng)勢(shì)為eav=BavlVBav---為一個(gè)極下的平均磁密,Bav=

N

Ea

=

eav

Ф

τl導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的速度v用每分鐘轉(zhuǎn)速表示有V=2pτn/60所以,Ea

=(N/2a)

2pФn/60

=(pN/60a)

Фn

=Ce

Фn這是一個(gè)十分重要的公式,式中Ce=pN/(60a)為電動(dòng)勢(shì)常數(shù),是一個(gè)決定于電機(jī)結(jié)構(gòu)的參數(shù).※電樞電動(dòng)勢(shì)與每極磁通成正比,與轉(zhuǎn)速正比.B---wb(韋伯)

n---

r/min

(每分鐘.轉(zhuǎn))Ea---

V(伏特)電機(jī)原理及拖動(dòng)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(chǎng)中受力所形成的總轉(zhuǎn)矩。先求每根導(dǎo)體平均受力fav

=Bavιiaι---導(dǎo)體有效長(zhǎng)度ia---導(dǎo)體電流每根導(dǎo)體平均轉(zhuǎn)矩為D---電樞直徑電樞總轉(zhuǎn)矩為Ia為電樞電流ia=Ia

/(2a)單位為A(安培);CT=pN/(2πa)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Nm,CT

=9.55CeTav

=

D

Bavιia2T=

N

π2Pτ2

ФιτIaι2apN=

2πa

ФIa

=CTФIa電機(jī)原理及拖動(dòng)1.6直流發(fā)電機(jī)U

EaIaIfUfG他勵(lì)GUIa并勵(lì)一、直流發(fā)電機(jī)的分類他勵(lì)直流發(fā)電機(jī):勵(lì)磁電流由另外的 獨(dú)立直流電源供給.自勵(lì)直流發(fā)電機(jī):它用自已發(fā)出的電 給自已的勵(lì)磁繞組勵(lì)磁.并勵(lì)發(fā)電機(jī)：它的勵(lì)磁繞組跨接在電樞兩端,與電樞并聯(lián).串勵(lì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞串聯(lián),勵(lì)磁電流就是電樞電流.復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī):既有并勵(lì)繞組又有串勵(lì)繞組.勵(lì)磁消耗的功率一般只占直流發(fā)電機(jī)額定功率的1%——3%IfIGUIf串勵(lì)電機(jī)原理及拖動(dòng)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

–IaRaU---電樞電壓Ra---電樞回路總電阻

Ia方向和Ea一致.(二)轉(zhuǎn)矩平衡方程式當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T1

=T

+

T0T1為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩.

T為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩.

T0

為空載轉(zhuǎn)矩.⊕⊙T1電機(jī)原理及拖動(dòng)nTT0NS(三)功率平衡方程式P1

=PM

+

p0P1為原動(dòng)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

+pspm:機(jī)械摩擦損耗

pFe

:鐵損耗ps:附加損耗電機(jī)原理及拖動(dòng)電磁功率多數(shù)轉(zhuǎn)為電功率P2T因PM

=T繩=C

ФIa繩==a2a

pN

I

2n60Ce

nI

a

Ea

I

a

pN

nIa60

aP2=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

=EaIa－I2aRa即

P2=

PM

－pCu綜合后得 P1

=P2

+

pCu

+

pm

+

pFe

+ps=P2

+Σp直流發(fā)電機(jī)功率流程圖注:沒(méi)有把勵(lì)磁功率計(jì)算在P1之內(nèi).P2

=UIa電機(jī)原理及拖動(dòng)P1PM=EaIapm

+

pFe

+pspCu=

I2aRa三、他勵(lì)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(gè)物理量：電樞電壓U、電樞電流Ia、勵(lì)磁電流If(一）空載特性U=f(If) n=c

.Ia=0因Ea=CeФn,Ce和n為常數(shù)，所以Ea與Ф成正比。即

U=f(If)曲線與磁化曲線Ф=f(If

)形狀相同。IfUUNIfNc發(fā)電機(jī)的額定電壓工作點(diǎn)一般選在開(kāi)始飽和的彎曲處C點(diǎn)，當(dāng)If=0時(shí)，U≠0，這是剩磁所致稱為剩磁電壓Us=2%~

4%UN電機(jī)原理及拖動(dòng)(二）外特性

U

=

f

(

Ia

)

n

=c

=nN常數(shù)

If

=常數(shù)調(diào)勵(lì)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(cè)U得外特性U=f(Ia)曲線是一條略微向下傾斜的曲線IaU=Ea

–IaRaIaRa

UUU0UNEa

(電樞反應(yīng)去磁）UIa電機(jī)原理及拖動(dòng)IN國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用發(fā)電機(jī)由額定0狀態(tài)過(guò)渡到空載時(shí)的電壓升高對(duì)額定電壓的比率表示電壓變化率ΔU%=

ΔU%=5%~

10%≈常數(shù)。N

100%0UNU

U

四、并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（一）并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件發(fā)電機(jī)必須有剩磁，如果無(wú)剩磁，必須用另外的直流電源充磁。勵(lì)磁繞組并聯(lián)到電樞兩端，線端的接法應(yīng)與旋轉(zhuǎn)方向配合，以使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁的磁場(chǎng)方向一致。（3）勵(lì)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(guò)程中，勵(lì)磁電流If一直在上升勵(lì)磁回路電壓平衡方程為：勵(lì)磁回路場(chǎng)阻線IfU

空載特性Adt電機(jī)原理及拖動(dòng)di

fff

fLUo=

R

i在A點(diǎn)之前Uo

-

Rf

if>0

if

當(dāng)達(dá)到A點(diǎn)時(shí)，U0=RfIf,Lf

dif/dt=0,If不再變化，電壓穩(wěn)定在A點(diǎn)，發(fā)電機(jī)能建立起正常電壓。（二）外特性n=常數(shù)、勵(lì)磁回路總電阻不變時(shí)U=f(I)關(guān)系曲線。它勵(lì)U并勵(lì)比它勵(lì)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(lì)磁電流下降電壓降低，使負(fù)載電流不再增加反而減小。并勵(lì)電機(jī)原理及拖動(dòng)I1.7直流電動(dòng)機(jī)一、直流電機(jī)的可逆原理一臺(tái)直流電機(jī)，在滿足一定條件下它可以作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。稱為可逆性原理。過(guò)程分析：發(fā)電機(jī)狀態(tài)到電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的過(guò)渡。假設(shè)開(kāi)始時(shí)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(shì)方向一致，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為順時(shí)針?lè)较?。與原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1方向相反。

U穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T1

=T+T0電動(dòng)勢(shì)Ea>U電流順電動(dòng)勢(shì)方向流向電網(wǎng)。能量關(guān)系：T1

繩機(jī)械功率Ea

Ia

Uia電功率輸出電功率T1⊙ei⊙IaEaNSnT

T0電機(jī)原理及拖動(dòng)當(dāng)撤掉原動(dòng)機(jī)后nEaIaTIa變向U>EaT變逆時(shí)針電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)反電勢(shì)Ea<U能量關(guān)系Ia

UT=

T0

+TmU=Ea+Ia

RaEa

Ia

T2繩電磁功率輸出機(jī)械功率電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率UNSEaIaT電機(jī)原理及拖動(dòng)nT0Tm⊙e⊕i二、直流電動(dòng)機(jī)基本方程式

(一)電壓平衡方程式U

=

Ea

+

IaRaEa----

反電動(dòng)勢(shì)

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(yùn)行時(shí)T

=

T0

+

T2或

T=

T0

+

Tm當(dāng)T2

=Tm

時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定

(三)功率平衡方程式P1

=

Pm

+

pcuUIa

=EaIa

+

I2aRaT---電磁轉(zhuǎn)矩T0

---空載轉(zhuǎn)矩Tm---負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2----輸出轉(zhuǎn)矩電機(jī)原理及拖動(dòng)PM

=EaIa=T繩電機(jī)原理及拖動(dòng)P1

=UIaP2=T2

繩P0=pm+pFe+psPcu=I2aRa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繩=T0

繩+T2

繩=p0

+P2所以P1=

Pcu

+

p0

+

P2功率流程圖:Pf

(勵(lì)磁功率)三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)特性目的：為正確使用電動(dòng)機(jī)。幾種靜特性：（1）轉(zhuǎn)速特性n

f

(Ia

)

；（2）轉(zhuǎn)矩特性

T

f

(Ia)

；（3）效率特性f(Ia

)；（4）機(jī)械特性n

f(T)從使用電動(dòng)機(jī)的角度，機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)最重要的一種特性（一）轉(zhuǎn)速特性

U=UN

If=IfN

電樞無(wú)外串電阻即RΣ=Ra因Ea=UN-IaRa=CeФn所以UN

RaCe

Ce

n

I

a

n0

I

a電機(jī)原理及拖動(dòng)（二）轉(zhuǎn)矩特性T=CTФIa為一過(guò)原點(diǎn)直線Ia=0時(shí)n=n0為理想空載轉(zhuǎn)速;Δn=βIa=IaRa/CeФ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)效率特性當(dāng)U=UN、If=IfN、電樞無(wú)外串電阻，即RΣ=Ra時(shí)效率特性η=f(Ia)=P1

P1

p1U(Ia

I

f

)pm

pF

e

ps

p

f

pcu1

1

P2

p1

p

pn

η、Tn0η=令dη/dIa=0可求得效率最高條件當(dāng)電動(dòng)機(jī)中不變損耗等于可變損耗時(shí)，效率最高。且通常出現(xiàn)在Ia=75%~

100%區(qū)域內(nèi)。afF

emUIap

I

2

a

Rp

p1

f

a

a2

Rpm

pF

e

p

IIa0IaN電機(jī)原理及拖動(dòng)（四）機(jī)械特性U=常數(shù)、If

=常數(shù)、RΣ

=Ra+Rc=常數(shù)時(shí),n=f(T)變化關(guān)系.當(dāng)U=UN、If=IN、Ra=0時(shí)，稱n=f(T)為自然機(jī)械特性。nn0ΔnN否則，稱為人造機(jī)械特性。由直流電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程可知：U=Ea+Ia(

Ra

+

Rc)Ea

=CeФn

T

=CT

Фia聯(lián)解得：人造特性。自然特性。T

U

R

Rn=

a

cCe

I

a

Ce

CT

TRaCe

NCT

NCe

Nn

UN

T

T電機(jī)原理及拖動(dòng)a0機(jī)械特性上的兩個(gè)特殊點(diǎn):理想空載點(diǎn)T=0,n=n0

;額定工作點(diǎn)T=TN,n=nN

.電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)時(shí),轉(zhuǎn)速降為a

NNNT

IRa

Ran

一般根據(jù)額定時(shí)的數(shù)據(jù)(UN、IN、nN

、Ra),求出

CeФN

和CT

ФN，進(jìn)而對(duì)工作點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。電機(jī)原理及拖動(dòng)e

N

T

N

e

NC

C

C

四、串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)及復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流就是電樞電流，它隨負(fù)載的變化而變化。復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)是并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)合，它兼有兩者的特點(diǎn)。（一）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性n=f(Ia)R0

為電樞回路總電阻經(jīng)變換得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，K1

I

af

(Ia

)一條非線性曲線電機(jī)原理及拖動(dòng)將Ф=K1Ia代入后得為一條雙曲線當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載、電流很小時(shí)，可能引起“飛車”事故，所n1Ce

K1

I

a

Ce

K1U

R0n

以串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允許空載運(yùn)行，也不允許用皮帶傳動(dòng)。（2）當(dāng)Ia較大、磁路飽和時(shí)：為一條稍有下降的直線，但轉(zhuǎn)速降比他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)稍大。如特性1Iao2Ф=K2

為U一常數(shù)R，0

這時(shí)Ce

K

2

Ce

K

2n

I

a電機(jī)原理及拖動(dòng)（二）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性T=f(Ia)由轉(zhuǎn)矩公式T=CTФIa,及磁化曲線Ф=f(Ia)----非線性（1）Ia較小、磁路不飽和時(shí)Ф=K1

Ia

Ф與Ia成正比，T=CT

K1Ia2----拋物線（2）Ia很大、磁路飽和時(shí)Ф=K2

為一常數(shù)與Ia無(wú)關(guān)，T=CTK2Ia---為一直線特性如曲線2所示。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)適用于起動(dòng)比較困難，且不空載的生產(chǎn)機(jī)械。如電力機(jī)車。（三）串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n=f(T)一般表達(dá)式Te

e

TC

C

C

R0n

U

Tn

C

C'C

C

KRC

K2e

T

20e

2n

U

不飽和時(shí)T

飽和時(shí)電機(jī)原理及拖動(dòng)機(jī)械特性曲線如右圖1所示。特點(diǎn)：（1）輕載時(shí)特性軟，重載時(shí)為一條略微下傾的直線。（2）輕載時(shí)轉(zhuǎn)速很高，曲線與縱坐標(biāo)軸無(wú)交點(diǎn)。串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載運(yùn)行。（四）復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性復(fù)勵(lì)：既有并勵(lì)繞組又有串勵(lì)繞組。nnN復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)兼有并勵(lì)和串勵(lì)兩種電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。串勵(lì)繞組使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，并勵(lì)繞組使復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)可以輕載運(yùn)行圖1TNTn電機(jī)原理及拖動(dòng)和空載運(yùn)行。不存在“飛車”的問(wèn)題。nN機(jī)械特性介于并勵(lì)和串勵(lì)之間。如圖2所示。TNT圖2第八節(jié)直流電機(jī)換向簡(jiǎn)介2ia1

2

3ia1

2

32ia1

2

1

2ia

iaiaia換向：直流電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)的電樞繞組中一些元件從一條支路經(jīng)過(guò)電刷進(jìn)入另一條支路，在這一過(guò)程中，元件電流改變方向，這一過(guò)程稱為換向。換向的過(guò)程正是元件被電刷短路的過(guò)程，元件短路過(guò)程結(jié)束就是換向結(jié)束，這時(shí)元件完全進(jìn)入另一條支路。一、換向過(guò)程va

va

va1

2

32ia電機(jī)原理及拖動(dòng)12分三個(gè)階段:(1)開(kāi)始,電刷與1號(hào)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(shí)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+ia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.2ia12

1

161621212ia16

12ia22電機(jī)原理及拖動(dòng)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(guò)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(wú)電勢(shì)，且只考慮電刷接觸電阻。特點(diǎn)：（1）在換向過(guò)程中，電刷下不會(huì)產(chǎn)生火花。因?yàn)閾Q向元件中的電流由+ia連續(xù)變化至-ia，沒(méi)有換向電流必須通過(guò)空氣而造成火花。（2）在換向過(guò)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。TK-ia+ia12t電機(jī)原理及拖動(dòng)i(二)延遲換向電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)換向元件中產(chǎn)生以下幾種電勢(shì)使Σe≠0自感電動(dòng)勢(shì)eL

換向元件中電流變化時(shí)產(chǎn)生的eLeL

=

-

Ldi/dt互感電動(dòng)勢(shì)eM

同時(shí)換向的幾個(gè)元件之間產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)

eM=

-

Mdi/dt稱er=eL+eM

為電抗電勢(shì),其方向與+ia相同.電樞反應(yīng)電勢(shì)ea

換向元件切割電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì),其方向與er一致,也是反對(duì)換向電流變化的.結(jié)果使電流不能隨時(shí)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.電機(jī)原理及拖動(dòng)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(shì)ek.方法一：在主磁極的幾何中性處加一換向磁極。極性與電樞磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)逆移。移動(dòng)的角度β>α（物理中線與幾何中線之夾角）四、火花、環(huán)火及補(bǔ)償繞組換向不良電刷下產(chǎn)生火花，嚴(yán)重時(shí)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(gè)換向片間產(chǎn)生電弧短路而形成環(huán)火。補(bǔ)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。電機(jī)原理及拖動(dòng)第二章

電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)典型生產(chǎn)機(jī)械化的運(yùn)動(dòng)形式及轉(zhuǎn)矩一、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念電力拖動(dòng):以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式.電力拖動(dòng)系統(tǒng):由電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)、電動(dòng)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。電源電機(jī)原理及拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)控制設(shè)備二、典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式和轉(zhuǎn)矩（一）運(yùn)動(dòng)形式

1、單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)特征：電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸通過(guò)聯(lián)軸器連接在一起。所有運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特征：負(fù)載既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有平移運(yùn)動(dòng)。如起重機(jī)的起重小車。4、多軸旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特征：負(fù)載既有旋轉(zhuǎn)又有升降運(yùn)動(dòng)。如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)。電機(jī)原理及拖動(dòng)（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)矩特點(diǎn)---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(diǎn)---作用方向與生產(chǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析主要研究作用在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系n=f(T).分析方法：先對(duì)單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析，得出一般規(guī)律對(duì)多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，則通過(guò)折算等效成單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)后再運(yùn)用單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)律。電機(jī)原理及拖動(dòng)第二節(jié)電力拖動(dòng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)方程式一、單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式T繩TLT繩T0

Tm電動(dòng)機(jī)JR生產(chǎn)機(jī)械Jm作用在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩T0生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)矩TmT0+Tm

=TL為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,繩為軸的角速度.J為對(duì)轉(zhuǎn)軸的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=JR+Jm.根據(jù)力學(xué)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律及各量參考方向得轉(zhuǎn)動(dòng)方程式電機(jī)原理及拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩單位為N

m;J為Kgm2

;繩為rad/s該式是研究電力拖動(dòng)系統(tǒng)各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ)。在工程計(jì)算中，常用n代替繩；用飛輪力矩GD2代替J。其關(guān)系為dtLT

T

J

d

602

n

g

2

4

gG

D

2

GD2J

m2

T-TL=Td為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩m----轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量，kg;G----轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力，N；ρ----轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)方程式變?yōu)閷?shí)用形式GD2總飛輪慣量GD2

dnT

TL

375

dt2電機(jī)原理及拖動(dòng)375

4

g

60Td=0,dn/dt=0,電動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或靜止不動(dòng).稱靜止?fàn)顟B(tài).Td>0,dn/dt>0----系統(tǒng)處于加速狀態(tài)

Td<0,dn/dt<0----系統(tǒng)處于減速狀態(tài)稱動(dòng)態(tài)或過(guò)渡狀態(tài).dtT

0,

dn

0d規(guī)定n及T的參考方向:對(duì)觀察者而言逆時(shí)針為正,反之為負(fù).TL的參考方向:

順

.二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及飛輪力矩飛輪慣量GD2

GDR2（電機(jī)轉(zhuǎn)子部分）m2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J

J

=mρ2GD

(生產(chǎn)機(jī)械部分）ρ----查表實(shí)際計(jì)算時(shí)由GD2

=4gJ=4gmρ2

=4Gρ2

求出J或GD2可查得電機(jī)原理及拖動(dòng)三、功率平衡方程式運(yùn)動(dòng)方程式兩端同乗繩即得功率平衡方程式判斷電動(dòng)機(jī)是輸出機(jī)械功率還是從拖動(dòng)系統(tǒng)中吸收功率，完全取決于電磁轉(zhuǎn)矩T和速度繩的方向。2d

1

(

J

)dt

dt

2TT

J

dLT與繩同方向時(shí)

T與繩反方向時(shí)TL與繩反方向時(shí)T繩>0,電動(dòng)機(jī)輸出功率;T繩<0,電動(dòng)機(jī)從旋轉(zhuǎn)的拖動(dòng)系統(tǒng)中吸收機(jī)械功率.TL

繩>0,生產(chǎn)機(jī)械從拖動(dòng)系統(tǒng)中吸收能量;反之表示放出機(jī)械功率給系統(tǒng).電機(jī)原理及拖動(dòng)第三節(jié)多軸電力拖動(dòng)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Tm繩m,折算后等效單軸系統(tǒng)的功率為Tmeq繩則有

Tm繩m

=Tmeq繩故Tmeq等效負(fù)載GD2eqT繩Tmeq電動(dòng)機(jī)jnTn

T

m

m

m

T

m

mGDR2T

繩j1j2繩m

TmGD2m1GD

2生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)繩1電機(jī)原理及拖動(dòng)j=繩/繩m=n/nm

----

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比。j為各級(jí)速比積。j=j1j2實(shí)際中考慮傳動(dòng)效率ηc時(shí)：cmeqTj

Tmηc為各級(jí)傳動(dòng)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(dòng)能不變。方程式得單軸系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq,即2電機(jī)原理及拖動(dòng)21

12

222

21

1

1

12eq

R

J

J

m

mJ

J2212

1

1

jj1mRmeq

R

1JJ

J

m

2

J

J

J

1

Jn個(gè)中間軸:22GD

2GDGD21

GD

2m

GD2

eq

GD2

R

n11

2上式兩邊同乗以4g得折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩GD2eq，即兩個(gè)中間軸:21(

j

j

)2j

2GD21

GDm

GD2

eq

GD2

R

占比重很小主體部分故有估算公式δ=

1.1---1.2511

21)2

j

2(

j

j(

j

j

)2j

2n12

1j

2GD

2

GD

2

GDeq

R

m電機(jī)原理及拖動(dòng)多軸系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上時(shí)的等效單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式可寫成TL=

T0

+Tmeq二、平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算橋式起重機(jī)的起重小車、龍門刨床等，dnGDLeq

375

dt2T

T

其工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動(dòng)。工件電機(jī)原理及拖動(dòng)刨刀Fm工作臺(tái)T0T

nTeqnm電動(dòng)機(jī)vm（一）阻力Fm的折算折算原則：折算前后功率不變。切削時(shí)切削功率為Pm

=Fm

vmFm反映到電動(dòng)機(jī)軸上，表現(xiàn)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tmeq,電動(dòng)機(jī)軸上的切削功率為Tmeq繩。不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗時(shí)，可得Tmeq繩=Fm

vm考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗時(shí)

Fm為平移部件的阻力，單位為NnnFmvmFmvm

Fmvm609.55Tmeq

2cmeqnT

9.55

Fmvm電機(jī)原理及拖動(dòng)二、平移運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量的折算折算原則：折算前后系統(tǒng)貯存動(dòng)能不變。運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能為折算到電動(dòng)機(jī)軸上后，等效飛輪力矩為GD2meq,其動(dòng)能為22mmv1

Gm2

gmv

另上二式相等得1

GD212n)22

4

g

60

meq

(meq2J

2

2G

v2n2GDmeq365

m

m電機(jī)原理及拖動(dòng)注意：求總飛輪力矩時(shí)還需計(jì)算傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩與飛輪力矩的折算T

n

T0Tm1GD2meqGD2

2RRGD22GD2等效飛輪力矩Gmvm3

nmGD2eqGD2等效負(fù)載等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩和N

TeqjTGm

Req

2G

v2m

mGDmeq

365

n2電機(jī)原理及拖動(dòng)第四節(jié)負(fù)載的機(jī)械特性Tm電機(jī)原理及拖動(dòng)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(diǎn)：轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生的，它的絕對(duì)值大小不變，但作用方向總是與旋轉(zhuǎn)方向相反，是阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩.nm0（二）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載由重力作用產(chǎn)生。特點(diǎn)：是工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值大小恒定不變，而且TmTmnm0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260L

L

LP

T

T

2n

常數(shù)nT01電機(jī)原理及拖動(dòng)2第三章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第一節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的一般概念條件：電源電壓U、氣隙磁通Ф、電樞回路總電阻RΣ均為常數(shù)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之關(guān)系

n

=f(

T

)推導(dǎo)過(guò)程：由電樞回路電壓平衡方程式將Ea=CeФn,T=CT

ФIa代入后得U

Ea

(Ra

Rc

)Iae

U

C

n0(Ra

Rc

)/CeCT

U

Ra

Rc電機(jī)原理及拖動(dòng)

TCe

Ce

CT

n

=

n0

-

βT特性曲線兩個(gè)特殊點(diǎn)：A點(diǎn)（T=0，n=n0=U/CeФ)理想空載轉(zhuǎn)速

B點(diǎn)（n=0,T=Tk=CTФIk)ATTnn0n0BTk=U/(Ra+Rc)---堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩在A點(diǎn)和B點(diǎn)，因電動(dòng)機(jī)的電磁功率PM=EaIa=0,無(wú)能量轉(zhuǎn)換。第一象限內(nèi)：T>0

,n>0

方向一致,T為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩,T

n

Δn原因

U、

Ф、Ra+Rc均為常數(shù)條件下，T

Ia

=

T/CT

Фn

=Ea/Ce

Ф Ea

=U

–Ia(Ra+Rc)電機(jī)原理及拖動(dòng)在第二象限內(nèi)：n>0,且n>n0,所以Ea>0,且Ea>U,電樞電流成為阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)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)：n<0,電機(jī)反轉(zhuǎn)，Ea<0,變?yōu)榕cU同方向0aRa

RcU

EaI

T=CT

ФIa改變方向，且與n相反二、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、Ф=ФN、R=Ra即為額定參數(shù)時(shí)0Ra

RcU

EaI

a

T>0,與n反方向成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩電機(jī)原理及拖動(dòng)表達(dá)式如T=TN時(shí)nN=n0

-ΔnN

稱ΔnN

為額定轉(zhuǎn)速降TRaCe

N

Ce

NCT

Nn

UN

為一條略微向下傾斜的直線n

n0

n因電樞電阻Ra很小,所以ΔnN很小故固有特性屬于硬特性。nn0nNTN

T電機(jī)原理及拖動(dòng)（二）人為機(jī)械特性當(dāng)人為改變參數(shù)U、Ф、電樞外串電阻Rc時(shí)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

旗UNrst1rst2rst3gnwIfNMKM1KM2

KM3RaRst1Rst2Rst3TL

T2電機(jī)原理及拖動(dòng)bdfcen0nI2I1

aT1

T

Ia外串電阻的機(jī)械特性方程式RΣ為電樞回路總電阻n

UN

TR

Ce

N

Ce

NCT

N特點(diǎn)：理想空載轉(zhuǎn)速不變且與外串電阻無(wú)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,Ф=

ФN,調(diào)U

<UN(只能在額定電壓以下調(diào)節(jié))特點(diǎn):理想空載轉(zhuǎn)速與電源電壓成正比,各條特性相互平行IfIaGU

MIfGUfGUf電機(jī)原理及拖動(dòng)Tn

UN>U1>U2>U3UNU1U2U3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)Ф<ФN(弱磁)機(jī)械特性方程式TRaCe

N

Ce

NCT

Nn

U

Ra為電樞內(nèi)阻減磁時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速升高,斜率增大,特性變軟.TRaCe

Ce

CT

n

UN

T電機(jī)原理及拖動(dòng)Ф3Ф2Ф1Ф=

ФNnnn03n02n01n0三、電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響電樞電流較大時(shí)，電樞反應(yīng)加大，使氣隙磁通下降較多電動(dòng)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(shì)與主磁極方向相同。四、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的繪制公式n計(jì)算固有機(jī)械特性的步驟：1.計(jì)算Ra,2.計(jì)算CeФN3.求n0=UN/CeФN4.計(jì)算TN

=

9.55CeФNIN人為機(jī)械特性的繪制:求出n

0,再求出穩(wěn)定轉(zhuǎn)速TNnU

N

I

N

RaCe

N

PN為電動(dòng)機(jī)的額定功率。2

3NN

N

NI

21

2

U

I P103Ra

(

)電機(jī)原理及拖動(dòng)五、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件穩(wěn)定含意：當(dāng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)在工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，若突然出現(xiàn)了于攏，使軸上轉(zhuǎn)矩失去平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)仍能在新的工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行；于攏消失后，系統(tǒng)又能回到原來(lái)的工作點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定分析：右圖1為負(fù)載機(jī)械特性；2、3為電壓波動(dòng)前后的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性。CABDnTTL23電機(jī)原理及拖動(dòng)1原在A點(diǎn)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速為nA在A點(diǎn)

T=TL

無(wú)加速轉(zhuǎn)矩dn/dt

=0，系統(tǒng)在A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。如電源電壓突然升高：ABDnT231CTLT

>TL

n

Ia

(

T

)瞬間A

B，nA=nBIa=（U-

Ea）/Ra當(dāng)上升到C點(diǎn)時(shí)T=TL達(dá)到新的平衡,此時(shí)n=nc當(dāng)于攏消失,系統(tǒng)將由C到D

A回到原工作點(diǎn).故該系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行.A點(diǎn)是穩(wěn)定的工作點(diǎn).電機(jī)原理及拖動(dòng)可以證明,一個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是:1、電動(dòng)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(diǎn)處T=TL，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩平衡。2、在交點(diǎn)處（dT/dt）<(dTL/dt)如右圖:電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性為上翹特性在A點(diǎn)處(dT/dt）>(dTL/dt)=0不符合第二個(gè)條件,系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行.如負(fù)載減小轉(zhuǎn)速增加,T增加最終損壞電機(jī).ATLBTLA電機(jī)原理及拖動(dòng)第二節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和反轉(zhuǎn)一、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)先給電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組加入額定勵(lì)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(dòng)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(dòng)。以防電機(jī)燒壞和機(jī)械損壞?！稩N，故必須把起動(dòng)電流限制在允許范圍之內(nèi)。一般最大允許電流為

(1.5—2)INa

a電機(jī)原理及拖動(dòng)R

RUN

Ea

UNI

a

2、串電阻起動(dòng)間接起動(dòng)的兩種方法:1、降壓起動(dòng)，（一）降壓起動(dòng)調(diào)Ia壓MU=UNn降壓起動(dòng)方法在起動(dòng)過(guò)程中能量損耗小,起動(dòng)平穩(wěn),

便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,但需要一套直流電源,增加了設(shè)備投資.UfIf電U源TN

1.2TN電機(jī)原理及拖動(dòng)2TNT6543211(二)電樞回路串電阻起動(dòng)串電阻是為了限制起動(dòng)電流不超過(guò)允許值.以Rst或rst表示.UN電樞回路中應(yīng)串入的起動(dòng)電阻值為Rst

RaI1

旗UNIfNnwMrst1rst2rst3KM1KM2

KM3RaRst1Rst2Rst3MTL

T2bdfcen0nI2I1

aT1

T

Ia電機(jī)原理及拖動(dòng)起動(dòng)過(guò)程中應(yīng)分段逐步切除起動(dòng)電阻.最終全部切除Rst,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在自然特性上.(三)起動(dòng)電阻的計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的計(jì)算,應(yīng)以在起動(dòng)過(guò)程中最大起動(dòng)電流I1及切換電流I2不變?yōu)樵瓌t.常取令I(lǐng)1/I2

=λ稱為起動(dòng)電流比.因切換前后瞬間電樞電阻壓降相等,即I2RST3=I1Rst2

或Rst3=λRst2I2Rst2

=

I1Rst1I2

Rst1

=

I1

RaRst2=

λRst1Rst1=

λRaI1=1.5----2INI2=1.1----1.2IN電機(jī)原理及拖動(dòng)推廣到一般情況,如起動(dòng)級(jí)數(shù)為m,則mastmRR

Rstm=

λmRa計(jì)算起動(dòng)電阻時(shí)可能有以下兩種情況:1.起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)m尚未確定步驟:(1)根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)估算Ra.(2)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)起動(dòng)時(shí)間、平穩(wěn)性以及電動(dòng)機(jī)的最大允許電流，確定I1及I2并計(jì)算電機(jī)原理及拖動(dòng)Rstm及λRstm=UN/I1

,λ=I1/I2要求起動(dòng)時(shí)間短時(shí)，取較大的I1；要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)、起動(dòng)沖擊小時(shí)，需要較多的起動(dòng)級(jí)數(shù)，這時(shí)應(yīng)取較小的λ值。（3）由Ra、Rstm及λ，按下式計(jì)算起動(dòng)級(jí)數(shù)：In

Rstm（4）由m/求出新的λ/(5)計(jì)算各段起動(dòng)電阻r

s

t

1=Rs

t

1-

Ra

=

λ/

Ra

-

Ra

=(

λ/-1)

Rar

s

t

2=Rs

t

2-

Rs

t

1=

λ/

Rs

t

1-

Rs

t

1=

λ/

r

s

t

1InRam

應(yīng)把m湊成整數(shù)m/RaRstm

/

m/電機(jī)原理及拖動(dòng)推廣到一般情況:2.起動(dòng)級(jí)數(shù)m已知 這時(shí)可根據(jù)電動(dòng)機(jī)最大允許電流確定I1并計(jì)算λNUr

STm=

λ/r

st(m-1)如I2過(guò)大或過(guò)小,說(shuō)明級(jí)數(shù)m確定得不合理,應(yīng)減小或增加級(jí)數(shù).最后按第(5)計(jì)算各段起動(dòng)電阻.maI

R1

a

m

Rstm

RI

2

I1

電機(jī)原理及拖動(dòng)二、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩T必須反向。而T=CTФIa

故方法有二1.電樞反向接線圖2.機(jī)械特性F

R+-n0磁場(chǎng)反向電樞反向FRRc1

Rc2

Rc3K1

k2

k3IfRf-n0TRa

Rc電機(jī)原理及拖動(dòng)U3.機(jī)械特性方程式n

(T

)

n0

nCe

CeCT

第三節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一.電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本概念調(diào)速 機(jī)械調(diào)速:改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比,屬有級(jí)調(diào)速電氣調(diào)速:人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)1nn0從機(jī)械特性上,改變工作點(diǎn),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就能改變兩種情況:1.負(fù)載變但機(jī)械特性不變,2.負(fù)載不變而變電機(jī)參數(shù)有級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速2AB3TTlnAnBTl/電機(jī)原理及拖動(dòng)幾個(gè)術(shù)語(yǔ):基速:電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN,上調(diào)速:額定轉(zhuǎn)速nN以上的調(diào)速,下調(diào)速:基速以下的調(diào)速.無(wú)級(jí)調(diào)速:電機(jī)的轉(zhuǎn)速可平滑地加以調(diào)節(jié).有級(jí)調(diào)速:不能平滑調(diào)節(jié),只能給出幾種速度.二.他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)整方法由機(jī)械特性方程式

Ra

Rc

TCe

Ce

CT

n

U※電機(jī)原理及拖動(dòng)調(diào)電樞回路外串電阻調(diào)電源電壓U調(diào)氣隙磁通Ф(一)電樞串電阻調(diào)速U=UN,Ф=ФN

調(diào)RcTR

RCan

UN

Ce

N

Ce

NCT

N特點(diǎn):1.各條特性有相同的理想空載轉(zhuǎn)速n0在額定負(fù)載下,能提供的最高轉(zhuǎn)速為額定nN故屬基速以下調(diào)節(jié).且為有級(jí)調(diào)速.串電阻越大,穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越低.若為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,則穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T=TL電樞電流Ia=T/CT

ФN

=常數(shù),即與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān).缺點(diǎn):

1.不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速,

2.能耗大效率低.3.特性軟,轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性差.電機(jī)原理及拖動(dòng)(二)降低電源電壓調(diào)速Rc=0

,Ф=ФN

,調(diào)U≤UN機(jī)械特性方程式U

Rae

N

e

N

T

N

TC

C

C

n

nTU1U2U3ABCDn0

U=UNnAnBncnD3.對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載Ia=C,與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān).銅耗電機(jī)原理及拖動(dòng)率高.TlUN>U1>U2>U3cu

a

a為

p

I

2

R

與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)且數(shù)值很小,故

效R

a

TCe

NCT

N特點(diǎn):1.各條特性互相平行,2.在負(fù)載相同時(shí)轉(zhuǎn)速降Δn相同且均與固有特性相同,即Δn=4.能實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)高速該調(diào)速方法是基速以下調(diào)速,能提供的最高轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN,由于能實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速,特性硬,轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好,故是一種性能優(yōu)越的調(diào)速方法,廣泛應(yīng)用于要求較高的系統(tǒng)中.(三)減弱磁通調(diào)速U=UN,R=Ra,調(diào)Ф<ФN減弱磁通Ф時(shí),n0與Ф成反比地增加;Δn與Ф2成反比地增加.n0增加多,Δn增加少,轉(zhuǎn)速升高.UN

RaCe

CeCT

n

2

T

n0

nBATlФNФ1Ф2T/n

ФN>Ф2>Ф1C電機(jī)原理及拖動(dòng)升速過(guò)程:AФNФ1Ф2n

ФN>Ф2>Ф1CB設(shè)原工作在B點(diǎn),T=TL,Ф=

Ф2現(xiàn)減小Ф=Ф1

Ea=Ce

Ф1nBIa=(U-Ea)/RaT/Tln到CT=CT

ФIa(Ia增加多于Ф的減少)>TL點(diǎn)穩(wěn)定.T=TL

但I(xiàn)a增加了.特點(diǎn):1.弱磁調(diào)速只能在基速以上的范圍內(nèi)調(diào)節(jié).即.n

nN電機(jī)原理及拖動(dòng)2.在電流較小的勵(lì)磁回路內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),方便功耗小.便于實(shí)現(xiàn)無(wú)調(diào)速.由于轉(zhuǎn)速越高,電機(jī)換向困難,機(jī)械強(qiáng)度也不準(zhǔn)許轉(zhuǎn)速太高.一般升到1.2～1.5nN,特殊電機(jī)3～4

nN,在實(shí)際生產(chǎn)中,通常把降壓調(diào)速和弱磁調(diào)整結(jié)合起來(lái)使用,以實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速.擴(kuò)大調(diào)速范圍.三、調(diào)速的性能指標(biāo)用性能指標(biāo)來(lái)比較各種調(diào)速方法的優(yōu)劣.主要的調(diào)速指標(biāo):1.調(diào)速范圍Dnmax,nmin為在額定負(fù)載時(shí)的數(shù)值.nminnmaxD

電機(jī)原理及拖動(dòng)2.靜差率δ在某一調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速下,電動(dòng)機(jī)從理想空載到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速的變化率.靜差率小,轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性好.%0n0n

n%

D和δ由生產(chǎn)加工部門提出具體要求,由于轉(zhuǎn)速越低δ越大.所以,對(duì)δ的要求也是對(duì)最低轉(zhuǎn)速的要求.δ確定了D也同時(shí)被確定下來(lái)了.ΔnNΔnNnmaxDn01nmin01max%nn01

nmin

%電機(jī)原理及拖動(dòng)(三)調(diào)速系統(tǒng)的平滑性用調(diào)速時(shí)相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比來(lái)說(shuō)明,即k

nini

1K值越接近1,調(diào)速的平滑性就越好.k=1時(shí)為無(wú)級(jí)調(diào)速.(四)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)四、電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)允許輸出的轉(zhuǎn)矩和功率表示電動(dòng)機(jī)在調(diào)速時(shí)所具備的帶負(fù)載能力.它的前題條件是合理地使用電動(dòng)機(jī).合理意指保證電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)Ia=IN不變.電機(jī)原理及拖動(dòng)(一)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式指在某種調(diào)速方法中,若保持Ia=IN不變時(shí),電動(dòng)機(jī)允許的轉(zhuǎn)矩也保持T=TN不變,與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān).電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速中Ф=ФN,當(dāng)Ia=IN條件下,T=Ce

ФN

IN

=TN也不變,與n無(wú)關(guān),屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速.

(二)恒功率調(diào)速方式指在某種調(diào)速方法中,若保持Ia=IN不變,則電動(dòng)機(jī)允許輸出的功率也基本保持不變,與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān).在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速方法中U=UN,保持

Ia=IN不變時(shí),T=C2/n,電動(dòng)機(jī)輸出功率P=T

n/9550與n無(wú)關(guān),屬恒功率調(diào)速方式.電機(jī)原理及拖動(dòng)五、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與其匹配。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載為恒功率負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用恒功率調(diào)速方式與其匹配。電機(jī)原理及拖動(dòng)第四節(jié)

他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)一、制動(dòng)的一般概念所謂制動(dòng)，就是使拖動(dòng)系統(tǒng)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開(kāi)始減速到停車，或使其在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)械制動(dòng)：機(jī)械抱閘屬外加力。制動(dòng)電氣制動(dòng)：使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。自由停車：拉斷電源靠摩擦使電機(jī)慢慢停車。在制動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)是吸收來(lái)自負(fù)載側(cè)的能量，此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)。電機(jī)原理及拖動(dòng)電動(dòng)和制動(dòng)狀態(tài)的判定：電動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)T繩>0,輸出功率T繩<0,吸收功率制動(dòng)狀態(tài)在實(shí)際應(yīng)用中有兩種情況:(1)用于拖動(dòng)系統(tǒng)的減速停車T繩Tl電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)僅出現(xiàn)在降速過(guò)程中,是一個(gè)過(guò)渡過(guò)程,常稱為制動(dòng)過(guò)程.(2)用于位能負(fù)載限速運(yùn)行電磁轉(zhuǎn)矩T與靠重力使物體下放的負(fù)載轉(zhuǎn)矩相抗恒.當(dāng)T=TL時(shí)重物穩(wěn)速下放.稱之為制動(dòng)運(yùn)行.電機(jī)原理及拖動(dòng)二、能耗制動(dòng)（一）能耗制動(dòng)過(guò)程UnK1

K1K2IaEaRcK2TlEaK1閉合，K2斷開(kāi)系統(tǒng)處于正轉(zhuǎn)電動(dòng)運(yùn)行RcIaTl當(dāng)K1斷開(kāi)，K2閉合時(shí)Ia反向，制動(dòng)開(kāi)始。nIf

IfUf

UfEa=0 制動(dòng)過(guò)程結(jié)束，n=0，Ia=0，T=000caa(R

R

)EI

a

電機(jī)原理及拖動(dòng)能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械方程式U=0，Ф=ФNCe

NCT

NRa

Rcn

TABTlTlTbnT0能耗制動(dòng)過(guò)程的功率流程圖：電機(jī)從軸上輸入功率P2扣除空載損耗后轉(zhuǎn)為電功率PM，都消耗在電阻Ra+Rc上。P2PM=T繩=EaIaIa2（Ra+Rc）P0電機(jī)原理及拖動(dòng)制動(dòng)電流越大制動(dòng)效果越好,但最大制動(dòng)電流同時(shí)受換向條件和過(guò)載能力限制.由下式?jīng)Q定:Ea為制動(dòng)開(kāi)始時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì).為了加快制動(dòng)過(guò)程工程中常采用分級(jí)能耗制動(dòng).aRR

EaI

a

maxc

minRa+Rc1+Rc2A

B,C

D,E

F切換瞬間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變.每次切換后瞬間均應(yīng)保證Ia=Iamax使平均制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加,制動(dòng)時(shí)間縮短.Ra+Rc2電機(jī)原理及拖動(dòng)ABDR