直流电动机机械特性

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1、第二章直流电动机的电力拖动本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、直流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程。2.1电力拖动系统的运动方程式：电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。一、运动方程式根据如图给出的系统（忽略空载转矩），可写出拖动系统的运动方程式：其中为系统的惯性转矩。运动方程的实用形式：系统旋转运动的三种状态1)当或时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态。2)当或时,系统处于加速运行状态，即处于动态。3)当或时,系统处于减速运行状态，即处于动态。首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正

2、方向，然后规定：二、运动方程式中转矩正、负号的规定（1）电磁转矩与转速的正方向相同时为正，相反时为负。（2）负载转矩与转速的正方向相同时为负，相反时为正。（3）惯性转矩的大小和正负号由和的代数和决定。2.2负载的转矩特性一、恒转矩负载特性负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩与转速无关的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。1.反抗性恒转矩负载TLn2.位能性恒转矩负载TLn二、恒功率负载特性恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即与成反比，特性曲线为一条双曲线。TLn三、泵与风机类负载特性负载的转矩基本上与转速的平方成

3、正比。负载特性为一条抛物线。TLn12TL02.3他励直流电动机的机械特性2.3.1机械特性的表达式直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：称为理想空载转速。实际空载转速2.3.2固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性当时的机械特性称为固有机械特性：由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性是硬特性。当T=TN时，n=nN，此点为电动机额定工作点，转速差Δn=n0-nN，为额定转速差。当n=0时，即电动机起动时，电磁转矩Tem=Ts，称为

4、起动转矩。1、电枢串电阻时的人为机械特性保持不变,只在电枢回路中串入电阻的人为特性特点：1）不变，变大；2）越大，特性越软。二、人为机械特性当改变或或得到的机械特性称为人为机械特性。故电枢串电阻的人为机械特性是通过理想空载点的一簇放射性直线。2、降低电枢电压时的人为机械特性保持不变，只改变电枢电压时的人为特性：特点：1)随变化,不变;2)不同,曲线是一组平行线。因此降低电枢电压时的人为机械特性曲线是一组平行于固有机械特性的直线。3、减弱励磁磁通时的人为特性保持不变，只改变励磁回路调节电阻的人为特性：特点：1）弱磁，增大；2）弱磁，增大注：他励直流电动机起动和运行过程中，绝不允许励磁回路断

5、开。2.3.3机械特性求取一、固有特性的求取已知，求两点:1）理想空载点和额定运行。具体步骤：（1）估算（2）计算（3）计算理想空载点：（4）计算额定工作点：二、人为特性的求取在固有机械特性方程的基础上，根据人为特性所对应的参数或或变化，重新计算和，然后得到人为机械特性方程式。2.4他励直流电动机的起动电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为为了限制起动电流，他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻或降低电枢电压起动。起动时由于转速，电枢电动势，而且电枢电阻很小，所以起动电流将达很大值。过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网

6、上其它用户的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。一、起动过程2.4.1电枢回路串电阻起动三级电阻起动时电动机的电路原理图和机械特性为二、分组起动电阻的计算设对应转速n1、n2、n3时电势分别为Ea1、Ea2、Ea3，则有：b点c点d点e点f点g点比较以上各式得：在已知起动电流比β和电枢电阻Ra前提下，经推导可得各级串联电阻为:二、分组起动电阻的计算（6）计算各级起动电阻。（1）估算或查出电枢电阻；（2）根据过载倍数选取最大转矩对应的最大电流；（3）选取起动级数；（4）计算起动电流比：取整数（5）计算转矩:，校验：如果不满

7、足，应另选或值并重新计算，直到满足该条件为止。计算各级起动电阻的步骤：2.4.2降压起动当直流电源电压可调时，可采用降压方法起动。起动时，以较低的电源电压起动电动机，起动电流随电源电压的降低而正比减小。随着电动机转速的上升，反电动势逐渐增大，再逐渐提高电源电压，使起动电流和起动转矩保持在一定的数值上，保证按需要的加速度升速。降压起动需专用电源，设备投资较大，但它起动平稳，起动过程能量损耗小，因此得到广泛应用。2.5他励直流电动机的制