第二章 直流电机(新).ppt

电机及拖动基础 电子与信息工程学院 电气工程及自动化系 杨玉杰 朱连成 电机及拖动基础 University of Science and Technology Liaoning 博学明德 经世致用勤奋向上 求实创新 第二章 直流电动机的电力拖动 第一节 电力拖动系统的运动方程式 一、电力拖动系统组成 二、电力拖动系统运动方程式 对于直线运动 对于旋转运动 式中 m与G——旋转部分的质量（kg）与重量（N） ρ 与D——惯性半径与直径（m） 转动惯量 单位为 式中 称为飞轮惯量（ ）， 375是个有单位的常数，单位为m/min.s 1、当 电动机静止或等速旋转，电力拖动系统处于稳定运转状态下。 2、当 电力拖动系统处于加速状态 3、当 电力拖动系统处于减速状态 三、运动方程式中转矩的正负符号分析 运动方程式的一般形式 规定某个转动方向为正方向，则转矩T 正向取正，反向取负；阻转矩TL 正向取负，反向取正。 第二节电力拖动系统的负载转矩特性 在运动方程式中，阻转矩（或称负载转矩）Tz 与转速n 的关系 Tz=f (n) 即为生产机械的负载转矩特性。 一、恒转矩负载特性 反抗性恒转矩负载特性 位能性恒转矩负载特性 二、通风机负载特性 通风机负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比 。为反抗性负载。 通风机负载特性 属于通风机负载的生产机械有离心式通风机、水泵、油泵等，其中空气、水、油等介质对机器叶片的阻力基本上和转速的平方成正比。 恒功率负载特性 负载转矩基本上与转速成反比，切削功率基本不变 。 三、恒功率负载特性 第三节 他励直流电动机的机械特性 电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T 的关系 n=f(T) 一、机械特性方程式 理想空载转速 电动机实际空载转速 他励直流电动机的机械特性 电动机带负载后的转速降 二、固有机械特性与人为机械特性 当他励电动机电压及磁通均为额定值时，电枢没有串联电阻时的机械特性称为固有机械特性。 （一）电枢串联电阻时的人为机械特性 他励直流电动机固有机械特性 电枢串联电阻时的人为机械特性 2 1 F F F N （二）改变电压时的人为机械特性 电压不同时的人为机械特性 （三）减弱电动机磁通时的人为机械特性 三、固有机械特性的绘制 其中 固有机械特性是一条直线，只要求出线上两个点的数据，就可绘出这条直线。一般选择理想空载及额定运行两点较为方便。 理想空载点 IN， UN及nN 为已知，Ra 可以估算 额定运行点 [例1 ] 一台Z2 型他励直流电动机的铭牌数据为： 试计算其机械特性。 解 理想空载点 额定点 五、电力拖动稳定运行的条件 现在讨论：生产机械负载转矩特性与电动机的机械特性这两种特性的配合问题。 他励直流电动机的机械特性 负载特性 负载特性 在电力拖动运动方程式中已指出，当转矩T 与TL方向相反，大小相等而相互平衡时，转速为某一稳定值，拖动系统处于稳态，或称静态 稳定运行点 不稳定运行点 两种特性有交点仅是稳定运行的必要条件。稳定运行的充分条件是：如果电力拖动系统原在交点处稳定运行，由于出现某种干扰作用（如电网电压波动、负载转矩的微小变化等），使原来两种特性的平衡变成不平衡，电动机转速便稍有变化，这时，当干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复到原来交点处的数值。电力拖动系统如能满足这样的特性配合条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。 1、必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性开发利用在有交点，即存在： 2、充分条件：在交点处满足于： 或者说：在交点的转速以上存在： 在交点的转速以下存在： 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是： 第四节 他励直流电动机的起动 一、他励直流电动机的起动方法 如直接加额定电压起动，Ia 可能突增到额定电流的十多倍，因此直流电机一般不能直接起动。起动方法有降压起动、电枢回路串电阻起动 特性图 电路图 二、他励直流电动机起动电阻的计算 （一）图解解析法 1．绘制固有机械特性 2．选取起动过程中的最大电流 I1与电阻切除时的切换电流 I2 （或T1 与T2） 3．画出分级起动特性图 （二）解析法 在b点 在c点 两级起动时 推广到m级起动的一般情况 称为起动电流比 [例] 一台他励直流电动机的铭牌数据为：型号Z-290 试用解析法计算四级起动时的起动电阻值。 解 已知起动级数m=4 选择 各分段电阻如下 ： 则各级起动总电阻如下： 第五节 他励直流电动机的制动 1）电动运转状态——电动机转矩的方向与转速的方向相同，此时电网向电动机输入电能