电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性

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1、2.1电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性2.2他励直流电动机的机械特性2.3他励直流电动机的起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。2.4他励直流电动机的制动2.5他励直流电动机的调速2.6串励直流电动机的电力拖动思考题与习题2.1电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性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。2.1.1电力拖动系统的运动方程式一、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

2、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。常把或称为动负载转矩,把称为静负载转矩.首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向，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。2.1.2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

3、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正比。负载特性为一条抛物线。TLn理想的通风机特性实际通风机特性TL02.2他励直流电动机的机械特性2.2.1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

4、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2.2.2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：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。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。1、电枢串电阻时的人为特性保持不变,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。2、降低电枢电压时的人为特性保持不变，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。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

5、节电阻的人为特性：特点：1）弱磁，增大；2）弱磁，增大2.2.3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。2.2.4电力拖动系统稳定运行条件处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动，导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系

6、统是不稳定的。在点，系统平衡扰动使转速有微小增量，转速由上升到，。扰动消失,系统减速，回到点运行。扰动使转速有微小下降，由下降到。扰动消失,系统加速，回到点运行。电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：在点，系统平衡扰动使转速有微小增量，转速由上升到，,系统加速。即使扰动消失,也不能回到点运行。扰动使转速有微小下降，由下降到,系统减速。即使扰动消失,也不能回到点运行。(1)必要条件:电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点,即存在(2)充分条件:在交点处,满足:。或者说,在交点的转速以上存在,在交点的转速以下存在2.3他励直流电动机的起动电动机的起动是指电动机

7、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。起动时由于转速为零，电枢电动势为零，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2.3.1电枢回路串电阻起动以三级电阻起动时电动机为例二、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

8、点g点比较以上各式得：在已知起动电流比