第二章第3节直流电动机拖动.ppt

2.3 他励直流电动机的机械特性 机械特性：在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下，电动机转速n与电磁转矩 的关系曲线 。由于转速和转矩都是机械量，所以把它称为机械特性。 机械特性的作用：确定稳定运行转速；分析转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见，电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 2.3.1 机械特性方程式 由 可求得他励直流电动机的机械特性方程式 （2-17） 机械特性方程式 当U=常数，R＝常数，?＝常数时，机械特性如图2.12所示，是一向下倾斜的直线，这说明加大电动机的负载，会使转速下降。特性曲线与纵轴的交点为 时的转速 ，称为理想空载转速。 机械特性方程式 式（2-17）的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降，用 表示，则 式中 ?——机械特性曲线的斜率。 ?越大， 越大，机械特性就越“软”，称为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时，机械特性都比较“硬”。机械特性的硬度也可用额定转速调整率 ％来说明，见式（1-27），转速调整率小，则机械特性硬度就高。 2.3.2 固有机械特性和人为机械特性 1．固有机械特性 固有机械特性： 时的机械特性，方程式为 如图2.13中 的曲线所示，由于 较小，故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 固有机械特性和人为机械特性 2．人为机械特性 人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性，目的是为了改善运行性能。（1）电枢串电阻 此时 ，人为机械特性的方程式为 与固有特性相比： 不变， 增大。 越大， 也越大，特性变“软”，如图2.13中曲线1, 2所示。 固有机械特性和人为机械特性 （2）降低电枢电压 此时 ， ，特性方程式为 与固有特性相比较；斜率不变， 随 成正比减小，故特性是一组低于固有机械特性而与之平行的直线，如图2.14所示。 固有机械特性和人为机械特性 3．弱磁 在励磁回路内串电阻或降低励磁电压均可减弱磁通，此时 ， 特性方程式为 由于? 减少，使得 和? 都增大，其特性曲线如图2.15所图示。 4．根据铭牌数据估算机械特性 在设计直流拖动系统时，应知道所选用直流电动机的机械特性。但电机生产厂的产品目录或铭牌数据中，并没有给出机械特性。这时可以从产品目录或铭牌数据估算出电动机的固有机械特性，再从固有机械特性，计算所要的各种人为机械特性。 由于他励直流电动机的机械特性是一条直线，只要找到特性上的任意两点，就可以决定这条直线。通常选择理想空载点(n0，0)和额定工作点(nN，TN)这两个特殊点。额定转速在产品目录或铭牌数据中是已知的，所以只需要求出n0和TN。 因为固有特性的理想空载转速 而 （2-22） 从(2-22)式可见，只要估算出EaN或Ra就能求CeΦN，从而求得理想空载转速n0。 (1) EaN的估算：对于一般直流电动机，EaN≈(0.90—0.97)UN，其中小容量电机取小系数，大容量电机取大系数。 (2)Ra的估算：对于一般直流电动机，额定运行时铜损耗约占总损耗的50％左右，即 （2-23）