直流电机的电力拖动（课件）—《电机与电气控制技术》同步教学（北京理工大学出版社）

第3章 直流电机的电力拖动 ♣本章目标 知道电力拖动系统的运动方程； 知道负载转矩特性； 掌握他励直流电动机的机械特性； 了解他励直流电动机的启动、调速和制动； 第3章 直流电机的电力拖动 电力拖动系统的运动方程 一、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。 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。 18自类123班进度（3.11） 第3章 直流电机的电力拖动 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. 第3章 直流电机的电力拖动 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。 第3章 直流电机的电力拖动 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 TL n 2.位能性恒转矩负载 TL n 第3章 直流电机的电力拖动 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。 TL n 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。 TL n 理想的通风机特性 实际通风机特性 TL0 第3章 直流电机的电力拖动 他励直流电动机的机械特性 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： 由他励直流电动机的原理图可知： 式中： 为电枢回路总电阻。 第3章 直流电机的电力拖动 他励直流电动机的机械特性方程式 称为理想空载转速。 实际空载转速 第3章 直流电机的电力拖动 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。 18电气1、2班进度（3.14） 第3章 直流电机的电力拖动 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。 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。 第3章 直流电机的电力拖动 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。 第3章 直流电机的电力拖动 3、减弱励磁磁通时的人为特性 保持 不变，只减弱磁通 的人为特性： 特点：1）弱磁， 增大； 2）弱磁， 增大 第3章 直流电机的电力拖动 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。 第3章 直流电机的电力拖动 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