电机与拖动技术 刘爱民 第4章.ppt

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1、电机与拖动技术主讲人刘爱民第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性4.2他励直流电动机的启动4.3他励直流电动机的调速4.4他励直流电动机的制动4.5直流电力拖动系统的过渡过程第4章他励直流电动机的电力拖动4.6直流电动机的建模及仿真第4章他励直流电动机的电力拖动直流电动机的起、制动的动态性能好，可以在很多快速调速的场合应用，尽管目前交流拖动技术发展很快，但直流电动机的电力拖动仍然占有重要位置，同时直流电动机的电力拖动技术也是其它电力拖动系统的基础。在直流电力拖动系统中有他励、串励和复励三种直流电

2、动机，其中应用最多的是他励直流电动机。第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路总电阻为恒值时，电动机在稳定运行状态下，电动机的转速n与电磁转矩之间的关系，即，或者说电动机的转速n与电枢电流的关系，后者也就是转速调整特性。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。4.1.1机械特性的一般表达式图4-1是他励直流电动机的电路原理图。电磁转矩方程、感应电动势方程、电枢回路电动势平衡方程和电动机转速特性,由此可求得机械特性方程的一般表达

3、式：式中，R为电枢回路总电阻。第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性图4-1他励直流电动机电路原理图图4-2他励直流电动机的机械特性曲线1.理想空载转速当电源电压U=常数，电枢回路总电阻R＝常数，励磁磁通＝常数时，电动机的机械特性曲线如图4-2所示。特性曲线与纵轴的交点为时的转速称为理想空载转速，其计算式为第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性2.电动机带负载后的转速降落和机械特性曲线的斜率实际上，当电动机旋转时，不管是否有负载，总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩，所以

4、电动机的实际空载转速将低于。电动机带负载后的转速降，用表示为式中为机械特性曲线的斜率。3.机械特性分析机械特性方程式可写为由上式可知，越大，越大，机械特性就越“软”，通常称大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，比较小，机械特性都比较“硬”。对于他励、并励、串励、复励直流电动机而言，他励直流电动机的机械特性最“硬”，用途最广，如图4-3所示，第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性图4-3直流电动机的机械特性比较4.1.2固有机械特性电动机的机械特性可分为固有机械特性和人为机械特

5、性。他励直流电动机的固有特性，是指当，（即）且时的关系，即第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性图4-4他励直流电动机的固有特性曲线对他励直流电动机固有机械特性分析如下：1）越大，n越低，其特性是一条下斜直线。原因是：增大，与成正比关系，也增大；电枢电动势，则减小，转速n亦降低。2）理想空载转速点：当时，为理想空载转速。此时，即电动机不带负载且自身也没有空载转矩情况下的转速，是一种理想工作状态。3）实际空载转速点：为电动机的实际空载转速，比略低，如上图所示。这是因为电动机转动起来后，必须克服机械

6、摩擦及风阻等空载转矩，所以第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性4）额定工作点：当时，为额定工作点。此时转速降为额定转速降落。一般地说，约为，而约为，这是硬特性的数量体现。5）堵转点：，，此时电枢电流称为短路电流；电磁转矩称为电机的堵转转矩。由于电枢电阻很小，和都比额定值大得多，若。则即那么堵转电流，堵转转矩。第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性4.1.3人为机械特性人为机械特性是指人为地改变电动机电路中的某个参数或电动机的电枢电压值，而得到的机械特性，即改变机械特性方程

7、中的某些参数如电压、励磁电流、电枢回路电阻所获得的机械特性。主要人为机械特性有以下三种。1.电枢回路串电阻时的人为机械特性当电动机的,,时，其人为机械特性的方程式为电枢回路串电阻时的人为机械特性如图4-5所示。与固有特性相比，它具有以下特点1）理想空载转速不变；2）增大，转速降增大，附加电阻越大，也越大，特性越“软”。第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性图4-5电枢回路串电阻时的人为机械特性2.改变电枢电压时的人为机械特性当电动机的，时，改变电枢电压的人为机械特性的方程式为与固有特性相比，它

8、具有以下特点：1）机械特性曲线的斜率不变；2）理想空载转速随电压减小成正比减小。第4章他励直流电动机的电力拖动4.1他励直流电动机的机械特性图4-6改变电枢电压的人为机械特性3.改变磁通时的人为机械特性可以通过在励磁回路中串接上电阻，或降低励磁电压来减弱磁通，保持，时，减弱磁通的人为机械特性和转速特性分别为当时，堵转电流为常数，而随的减小而增