电机与拖动技术第四章解读.ppt

第三节 直流电动机的四象限运行 额定运行时感应电动势为 时的转速降落 时的转速 第三节 直流电动机的四象限运行 制动开始时的电枢感应电动势 串入的制动电阻最小值 第三节 直流电动机的四象限运行 （2） （3） 第四节 电力拖动系统的过渡过程 电力拖动系统负载发生变化时，系统的转矩、功率的平 衡关系就被打破，系统将从一个稳态工作点向另一个稳态工 作点转移，这个转移过程就是电力拖动系统的过渡过程。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 一．他励直流电动机过渡过程分析 系统的运动方程描述了电磁转矩与转速之间的关系： 电动机的机械特性描述了转速与电磁转矩的关系： 联 立 第四节 电力拖动系统的过渡过程 得到以下微分方程 简化得 为机电时间常数； 为系统拖动负载 的稳态转速。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 非齐次常系数一阶微分方程 的初始条件 为： ， 。 求解可得： 显然转速 包含有两个分量，一个是强制分量 ，也 就是系统过渡过程结束后的稳态转速值；另一个是自由分量 ，按照指数规律衰减至零。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 曲线如右 图所示，转速从初始值 开始按指数曲线规律 逐渐变化至过渡过程终 止的稳态值 。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 过渡过程曲线决定于三要素：起始值、稳态值和时间常 数 。 由于 与电气参数也有关系，因此称 为电力拖动系统 的机电时间常数。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 曲线如 左图所示。 也包括 了一个强制分量和一 个按指数规律衰减的 自由分量，时间常数 亦为 。 将式 代入到他励电动机的机械特性 中，可得电磁转矩的变化关系为： 。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 可以看出，电枢电 流同样也包括强制分量 和自由分量，时间常数 亦为 。 将电枢电流与电磁转矩的关系 代入式 得到电动机电枢电流的关系： 。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 二．过渡过程时间 理论上从初始值到稳态值需要经过的时间为 。实际 上，当 时，各物理量便达到稳态值的 95%~98% ， 即可认为过渡过程结束了。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 设 G 为过渡过程中的任意一点，若已知 曲线及 G 点的转速 ，代入式 可得 第四节 电力拖动系统的过渡过程 若已知 及 G 点的转矩 ，用同样的方法可计算 出 若己知 及 G 点的电枢电流 ，则 第四节 电力拖动系统的过渡过程 三．机电时间常数 设电动机的初始转速 。则式 就变为: 其变化曲线如左图所示。 将 代入 ，可得 。 机电时间常数在数值上等于 电动机加阶跃电压后，转速 从零上升到 0.632 倍稳态转 速所需的时间。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 机电时间常数也可表示为： 上式表明，机电时间常数与系统旋转部分的飞轮矩、电 枢回路总电阻成正比。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 把电动机机械特性的斜率与机电时间常数联系起来。上 式分子分母同时乘以电动机堵转电流可得 堵转时， ， ， ，所 以，上式变为 第四节 电力拖动系统的过渡过程 式中， 为机械特性的斜率。所以上式变为 上式表明了电动机机械特性斜率与过渡过程的关系： 机械特性斜率小，特性硬，机电时间常数小，过渡过程快； 反之，斜率大，特性软，机电时间常数大，过渡过程慢。 第四节 电力拖动系统的过渡过程 由于理想空载角速度为： 式 可写成： 或改写为： 或改