第3章 直流电机的电力拖动2011精品.ppt

本章要点 电力拖动系统的动力学方程、他励直流电机电磁平衡方程等 多轴系统到单轴系统的折算(转动惯量、转矩、飞轮矩)； 负载特性 电力拖动系统与负载的匹配，启动、调速与制动 ? 负载特性与调速特性相匹配，能避免电机过热，效率高； ? 制动是指电机输出转矩与转速相反的一种运行状态； ? 能耗制动时，将电枢电源断开，并串入外接电阻； ? 反接制动时，电枢电源反接或电枢电势反向，使得Ua与E顺向串联，共同产生制动电流Ia； ? 回馈制动仅发生在系统实际转速高于特性曲线n0值的情况下。 本章要点 理想空载转速 电动机实际空载转速 电动机机械特性 电力拖动系统动力学方程 例题（3.8）：一台并励直流电动机数据：PN=2.2kW，UN=220V，nN=1500rpm，ηN=81%，电枢回路总电阻为1.813Ω，额定励磁电流IfN=0.414A，当电动机运行在1200rpm，系统转入能耗制动状态自动停车。 （1）试问若保证起始制动电流不超过2IN，电枢回路应串入的电阻值为多少？ （2）当负载为位能性负载，若负载的总电阻力转矩为额定转矩0.9倍。现采用能耗制动方法使电动机以n=220rpm转速匀速下放重物，试问所需制动电阻为多少？ * 转动惯量：刚体绕轴转动惯性的度量。转动惯量只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。规则形状的均质刚体，其转动惯量可直接计得。不规则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般用实验法测定。 质量与重量：质量是物质固有特性，在世界任何角落都一样，用国际质量元器衡量。重量是地球重力和离心力施加在物质上的表现，在地球不同地点会发生变化。G=mg，重量=质量X重力加速度。 D：直径 p：半径 一公斤的物体所受重力=9.8牛顿也称为一公斤重 g = 9.8 米 / 秒*秒 1/375 = 2*pi/(60*4*9.8) * 功率：牛.米 / 秒 ，kg.(m/s^2).m/s 动能（能量）、功、热：焦耳（牛.米） * 负载折算到电机轴上的转矩TL 。 * 能量、功、热：单位名称：焦耳；单位符号：J；其它表示式例：N.m; 动量：p=mv，千克 . 米 / 秒 牛顿：N；或 kg.m/s^2. 力矩：牛.米（ N.m ）或kg.(m/s^2).m (1) 功和能的关系: 做功的过程就是能量转化的过程 功是能量转化的量度 (2) 功和能的区别: 能是物体运动状态决定的物理量,即过程量 功是物体状态变化过程有关的物理量,即状态量 这是功和能的根本区别. (1) 动能定义:物体由于运动而具有的能量. 用Ek表示 表达式 Ek=1/2mv^2 能是标量 也是过程量 单位:焦耳(J) 1kg*m^2/s^2 = 1J (2) 动能定理内容:合外力做的功等于物体动能的变化 表达式 W合=ΔEk=1/2mv^2-1/2mv0^2 适用范围:恒力做功,变力做功,分段做功,全程做功 5.重力势能 (1) 定义:物体由于被举高而具有的能量. 用Ep表示 表达式 Ep=mgh 是标量 单位:焦耳(J) * 把作直线运动，质量为mL的负载，折算成旋转运动的飞轮惯量 365= ( 60 / pi )^2 * 转速与齿数成反比 * 见式（3-11） * 电动机的机械特性：电动机输出转矩与输出转速之间的关系 * 图中为恒转矩负载，设稳定运行点为A，对于图(a)，若干扰因素是TL突然减少，工作点扰动到B点，对应的Tem减小，转速升高；当干扰因素撤离，TL突然恢复（增加）时，Tem-Tl0，导致减速，工作点又能回到平衡点A。 * 启动过程中，在切换电阻或调压瞬间，由于机械惯性，n不能突变，所以工作点出现n不变，转矩突变的水平移动。 * 负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落 ?nN ，与理想空载转速 n0 之比，称作静差率 * 切换瞬间，n不能突变，Te变小，工作点平移。 * 若考虑励磁回路存在时间常数，Uf改变时，If和磁通不能突变，其结果是，Ia和Tem无法到达d点。动态过程只能沿acb而不是adb完成。 * N.m /s；单位时间所做的功。 P：千瓦 * 对于弱磁调速， * 恒功率调速，低速时的输出功率与高速时的功率相等。即Tem*n_max = Tn * n_min * 因为是恒转矩输出，高速时的转矩TN等于低速时的转矩TLb * 反抗性恒转矩负载的转矩与转速的方向总是相反，亦即负载转矩总是阻碍电机的运动。 广义制动：即Tem与n方向相反。 * 求制动电阻的公式中，各物理量取绝对值（已考虑了符号） * 正向回馈制动—电车下坡：电车下坡时，Tz反向，变成帮助电车往下行驶，在Te和Tz共同作用下，n加速，到n0时，Te=0，但Tz0，与n方向相同，在Tz作用下，继续加速