電機原理及拖動（第4版）課件：他勵直流電機的機械特性

《電機原理及拖動》

第4版2024/12/272

以直流電動機作為原動力拖動生產(chǎn)機械作功，本章主要研究電動機與被拖動的生產(chǎn)機械之間的關(guān)系，即電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。主要學習5個方面內(nèi)容：直流電動機機械特性、直流電動機起動和反轉(zhuǎn)、直流電動機調(diào)速、直流電動機制動、電力拖動系統(tǒng)的過渡過程。直流電動機的電力拖動2024/12/273他勵直流電機的機械特性一、一般概念2024/12/274當均為常數(shù)時電動機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：理想空載轉(zhuǎn)速機械特性斜率2024/12/275CA:依靠外力達到理想空載轉(zhuǎn)速點（0,n0）B:電動機即將起動點，由于電機不轉(zhuǎn)，此時電流也稱堵轉(zhuǎn)電流（Tk，0）C:實際空載轉(zhuǎn)速點（T0，n0’）特性曲線上的ABC點2024/12/276穿越Ⅰ.Ⅱ.Ⅳ象限的直線第Ⅰ象限：T和n的方向一直，T為拖動轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩從零增加到T時轉(zhuǎn)速降落為第Ⅱ象限：n>n0T<0。T和n的方向相反，T為制動轉(zhuǎn)矩機械特性上的每一點的轉(zhuǎn)速都高于n0電樞電勢高于電網(wǎng)電壓。所以電樞電流為負值。如小車下坡的例子：2024/12/277

上坡時摩擦力+重力2024/12/278

下坡時摩擦力－重力2024/12/279

如果Tm<Tw

，轉(zhuǎn)速快速上升2024/12/2710如果穩(wěn)速下坡，需加反方向力2024/12/2711

上坡時負載轉(zhuǎn)矩TL=Tm+TwnTLTn0Tn2024/12/2712n0TLT

下坡時負載轉(zhuǎn)矩TL=Tm－TwTn2024/12/2713轉(zhuǎn)速上升超過n0進入第二象限TLTn0Tn2024/12/2714TLTn0進入第2象限Ea>U，電流反向轉(zhuǎn)矩制動TnTL=Tm-Tw，如果

Tm<Tw2024/12/2715第Ⅳ象限內(nèi)：電機反轉(zhuǎn)，電樞電勢小于0，與電網(wǎng)電壓同向，電樞電流：電磁轉(zhuǎn)矩與電機轉(zhuǎn)向相反，為制動轉(zhuǎn)矩。2024/12/2716硬特性和軟特性為表述不同條件的機械特性，引入“硬度”的概念。所謂機械特性硬度是指特性曲線上某一點的電磁轉(zhuǎn)矩對該點轉(zhuǎn)速的導數(shù)：硬度是機械特性曲線斜率的倒數(shù)，顯然斜率越小硬度越大。2024/12/2717二、固有機械特性和人為機械特性（一）固有機械特性當時電動機轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：2024/12/2718固有機械特性2024/12/27191、電樞串電阻時的人為特性保持不變,只在電樞回路中串入電阻的人為特性特點：1）不變，變大；

2）越大，特性越軟。（二）人為機械特性2024/12/2720電樞串電阻時的人為特性2024/12/2721二、固有機械特性和人為機械特性2、降低電樞電壓時的人為特性保持不變，只改變電樞電壓時的人為特性：特點：

1)

隨變化,不變;2)不同,曲線是一組平行線。2024/12/2722降低電樞電壓時的人為特性2024/12/27233、減弱勵磁磁通時的人為特性特點：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大保持不變，改變勵磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性：2024/12/2724“弱磁升速”A轉(zhuǎn)速較高時電壓平衡式中的Ea所占比重大，它的下降會使電流有明顯上升，電磁轉(zhuǎn)矩增大；轉(zhuǎn)速較低時Ea所占比重小，它的下降只使電流略有增加。實際使用范圍出現(xiàn)在A點的左側(cè)。2024/12/2725三、電樞反應對機械特性的影響解決曲線上翹的方法是在主磁極繞組串聯(lián)一個助磁的穩(wěn)定繞組以抵消電樞反應的影響。2024/12/2726已知，求兩點:理想空載點和額定運行四、機械特性繪制(一)、固有特性的求取（1）估算（2）計算（3）計算理想空載點：（4）計算額定工作點：2024/12/2727（二）、人為特性的求取

在固有機械特性方程的基礎上，根據(jù)人為特性所對應的參數(shù)或或變化，重新計算和，然后得到人為機械特性方程式。例題：一臺直流電動機，銘牌數(shù)據(jù)如下：UN=220V，IN＝180A，nN＝1000r/min，額定效率83.6%

。求1.自然機械特性2.外串電阻Rc=0.5歐3.電源電壓U=110V4.磁通為0.9額定磁通的人為機械特性2024/12/2728

處于某一轉(zhuǎn)速下運行的電力拖動系統(tǒng)，由于受到某種擾動，導致系統(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)能在新的條件下達到新的平衡狀態(tài)，或者當擾動消失后系統(tǒng)回到原來的轉(zhuǎn)速下繼續(xù)運行，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。五、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件2024/12/2729五、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件在點，系統(tǒng)平衡2024/12/2730電壓波動使機械特性曲線上移，轉(zhuǎn)速不能突變，由于轉(zhuǎn)速由上升到，擾動消失特性曲線恢復原位，系統(tǒng)減速，沿綠色線路回到點運行。2024/12/2731電壓波動使機械特性曲線下移，轉(zhuǎn)速不能突變，由于轉(zhuǎn)速由下降到，擾動消失特性曲線恢復原位，系統(tǒng)加速，沿綠色線路回到點運行。2024/12/2732在點，系統(tǒng)平衡負載突然升至瞬間轉(zhuǎn)速不變即電樞電流不變、電磁轉(zhuǎn)矩不變，系統(tǒng)將一直減速，不可能回到點運行。負載突然降至瞬間轉(zhuǎn)速不變轉(zhuǎn)速由上升，T不斷加大，即使擾動消失，系統(tǒng)也將一直加速，不能回到點運行。最后電機因轉(zhuǎn)速過高、電流過大而損壞。2024/12/2733電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件是：2.充分條件:

在交點處滿足?；蛘哒f，在交點的轉(zhuǎn)速以上存在