电机和拖动的基本知识(第一讲)..doc

第一讲 电机和拖动的基本知识 一、电机的基本知识 1．电机的分类 由于电能的生产、输送和使用都比较方便，因而电能被广泛的使用。在电能的生产，输送和使用过程中，电机起着重要的作用。电机主要有发电机、电动机和变压器： 发电机：生产电能的设备； 变压器：（静止电机）输送电能的设备； 电动机：使用电能的设备。 而电动机又可以分为： 直流电动机 电动机 同步电动机 交流电动机 绕线式 异步（感应）电动机 鼠笼式 2．异步电动机的机械特性 (1) 固有机械特性 n0(同步转速)：60.f/p； n1(额定转速)：n1=n0(1-Se)； Se(额定转差率)：Se=(n0-n1)/n0； Te(额定转矩)：Te=9550*Pe(kW)/ne； Ts(起动转矩)：Ts / Te 1； Tm(最大转矩)：Tm/Te 1 过载倍数。 图1-1 电动机的固有机械特性 （2）人为机械特性 a. 降低定子电压 b. 转子回路串电阻 c-1 恒转矩负载 c-2 恒功率负载 c. 变频调速机械特性 图1-2 电动机的人为机械特性 3．电动机的拖动转矩 （N·m） 式中： Pe—电动机额定功率（W）； Ne—电动机额定转速（r/min），ωe---电动机额定角转速（rad/s）。 * 旋转体的机械功率等于转矩与转速的乘积！ 二、电力拖动的基本知识 1. 直线运动的运动方程式 …… ( F=ma) 牛顿第二定律 式中：F— 拖动力（N） Fz—阻力（N） — 惯性力（N） 2. 转动惯量 ……（kg·m2） 式中：m或G—旋转部分的质量（kg）或重量（N） R或D — 惯性（旋转）半径或直径（m） g —重力加速度，g=9.81m/s2，G=mg GD2—称为飞轮矩（N·m2） GD2=4g·J 3. 旋转运动的运动方程式 式中：Td — 电动机产出的拖动转矩（N·m） Tz — 负载（阻力）转矩（N·m） J·dω/dt — 惯性转矩，或称加速转矩 （ω：旋转运动的角速度rad/s） 若以 ω=2πn/60代入，则可得运动方程的实用形式： …… ( 4g·60/2π=375具有加速度量纲 ) 可见： 1）当Td=Tz，dn/dt=0，则n=0或n=常数，电动机静止或等速旋转，电机拖动系统处于稳定运转状态； 2）当TdTz，du/dt0，则电机拖动系统处于加速状态； 3）当TdTz，du/dt0，则电机拖动系统处于减速状态。 4. 拖动电动机出力校验 起动时间： 22秒！ 若t 22秒，则电动机可以拖动风机起动，不会因为发热而烧毁；否则，要选大一档的电机。 5. 拖动负载的转矩特性 a) 反抗性恒转矩特性 b) 位能性恒转矩特性 c) 通风机负载特性（平方率负载） d) 恒功率负载特性 ( 1、理想的 2、实际的 ) 机床平移机构实际的负载特性 图1-3 拖动负载的转矩特性 三、 电动机的起动 1. 三相笼型异步电动机的起动方法 （1）直接起动 直接起动也就是全压起动，是一种最简单的起动方法。显然，这时起动电流比较大，可达额定电流的4～7倍，根据对国产电动机的实际测量，某些笼形异步电动机甚至可达到8～12倍！同时，起动电流的大小与电动机起动时所带的负载的大小有直接的关系。 对于需经常起动的电动机，过大的起动电流将造成电动机发热，使绝缘老化，影响电动机的寿命；同时电动机绕组（特别是端部）在电动力的作用下，会发生变形，可能造成短路而烧坏电动机，甚至会使转子笼条断裂和与端环的焊接处开裂；过大的起动电流，也会使线路压降增大，造成电网电压显著下降而影响到接在同一电网的其他异步电动机的工作，有时甚至会使它们停下来或无法带负载起动，这是因为