直流电机电力拖动

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1、第二章　直流电机的电力拖动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思考题与习题电力拖动系统的组成电力拖动系统，是指以电动机作为原动机拖动生产机械完成一定工艺要求的系统。电力拖动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等5部分组成，电力拖动系统组成框图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

2、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、单轴系统的运动方程式根据如图给出的系统，可写出单轴系统的运动方程式：飞轮转矩（单位：Nm2)其中J为单轴系统的转动惯量,(包括电动机的转动惯量和生产机械的转动惯量，单位为kg.m2单轴系统运动方程式的实用形式：系统旋转运动的三种状态1)当时时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态。2)当时时,系统处于加速运行状态，即处于暂态。3)当时时,系统处于减速运行状态，即处于暂态。注意：(1)GD2是表征转动系统惯性的完整概念，不能简单地理解为两者的乘积。(2)运动方程式针对单轴拖动系统

3、，对于多轴拖动系统，要进行GD2和负载转矩的折算。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。首先确定电动机某一电动状态时转速的方向为系统旋转正方向，然后规定：2.2生产机械的负载转矩特性一、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负载转矩的大小与转速n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TZn2.位能性恒转矩负载TZn轧钢机、皮带传输机等由摩擦力产生转矩的负载电梯、起

4、重机等提升类负载二、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。TZn三、通风机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。TZn理想的通风机特性实际通风机特性TZ0车床鼓风机、水泵类2.3他励直流电动机的机械特性一、机械特性的一般形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：由电动势与转矩平衡方程式得：二、他励直流电动机的固有机械特性当时的机械特性称为固有机械特性：由于电

5、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。额定负载的转速降通常由（n0,0)和(nN，TN)来确定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），特性越软。三、他励直流电动机的人为机械特性人为地改变电动机的参数U、Ф、RΩ所得的机械特性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，只改变励磁回路调节电阻的人为特性：特点：1）弱磁，增大；2）弱磁，增大四电力拖动系统稳定运行

6、条件设某系统处于平衡状态，由于受到某种扰动，导致这种平衡被破坏，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平衡状态，则该系统原来的运行状态是稳定的平衡状态，否则系统是不稳定的平衡状态。（一）平衡状态由运动方程式知：当T=TZ时，n不变，电枢电流也不变，这种状态称为平衡状态。（二）稳定平衡状态(三）电力拖动系统稳定运行的充分必要条件(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,即存在设转速的增量为则系统的运动方程式为:(三）电力拖动系统稳定运行的充分必要条件(1)必要条件:电动机的机械特性与负载的转矩

7、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2.4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起动时必须限制起动电流，1.5－2.0IN,但是为获得较大加速度，常需满磁起动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、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

8、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