第7章-直流电动机电力拖动.pptx

第7章直流电动机的电力拖动7.47.37.57.27.1他励直流电动机的四象限运行他励直流电动机的起动和反转他励直流电动机的制动他励直流电动机的调速他励直流电动机的机械特性目 录CONTENTS7.1他励直流电动机的机械特性7.1 他励直流电动机的机械特性 他励直流电动机的机械特性是指在电枢电压U、励磁电流If和电枢回路总电阻Rs保持一定时，电动机的转速与电磁转矩的关系，即n=fTe。机械特性是电动机机械性能的主要表现，虽然机械特性描述的是稳态下转速和转矩之间的关系，但是它与拖动系统运动方程相联系，也将决定系统过渡过程的工作情况。7.1 他励直流电动机的机械特性 图7-1给出了他励直流电动机电路图，图中U是电枢的外加电压，Ea是电枢反电动势，Ia是电枢电流，Ra是电枢电阻，Rc是电枢外接串联电阻，If是励磁电流，Rf是励磁绕组电阻，Rcf是励磁绕组的外接串联电阻。 7.1 他励直流电动机的机械特性 由于只考虑稳态情况，励磁回路中自感电动势为零，则图中未标出电感。按照图中标明的各物理量的正方向，依据基尔霍夫定律，可列出稳态下电枢回路的电压平衡方程式7.1 他励直流电动机的机械特性 当U、If、Ra+Rc为常值时，忽略电枢反应的影响，Φ也为常数，电动机的机械特性是一条向下倾斜的直线，如图7-2所示。这说明加大电动机的负载会使转速下降。机械特性的斜率β反映了转速随电磁转矩增加而减小的程度，即机械特性的软硬程度，β越小，机械特性就越硬；反之，β越大，机械特性就越软。7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.1固有机械特性 当他励直流电动机的电枢电压和磁通为额定值、电枢回路没有串接电阻时，即当U=UN、Φ=ΦN、Rc=0时，电动机的机械特性称为固有机械特性，其方程式为7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.1固有机械特性他励直流电动机的固有机械特性曲线如图7-3所示，它具有如下特点：7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.1固有机械特性他励直流电动机的固有机械特性曲线如图7-3所示，它具有如下特点：(1）由于电枢绕组的电阻Ra很小，所以他励直流电动机的固有机械特性很硬。其静差率有3%~8%。(2）n0是电动机的理想空载转速，实际上电动机即使不带负载，也会存在空载转矩T0，对应的电动机转速 n′0称为实际空载转速，即7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.1固有机械特性他励直流电动机的固有机械特性曲线如图7-3所示，它具有如下特点：(3）当转速n=0时，电动机处于堵转状态。根据电压平衡方程式，其堵转电流为7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.1固有机械特性对应的堵转转矩为 由于电枢电阻很小，因此，堵转电流很大，可达额定电流的10~20倍。7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性 人为地改变直流电动机的电枢电压U、磁通Φ和外串电阻Ra时，电动机的机械特性就会发生变化，此时的机械特性称为人为机械特性。7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性1.电枢回路串联电阻的人为机械特性 保持U=UN,Φ=ΦN不发生变化，改变电枢回路的外串电阻Ra时，人为机械特性的表达式为7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性1.电枢回路串联电阻的人为机械特性 与固有机械特性相比，由于电枢电压和主磁通保持额定值不变，所以该人为机械特性具有和固有机械特性相同的理想空载转速n0，但由于外串电阻Rc，人为特性的斜率增大，机械特性变软，且Rc越大，机械特性越软，如图7-4中直线2和3所示。由图可知，电枢回路串电阻的人为机械特性是一组斜率1/β随电阻R成正比变化且通过理想空载转速点n0（Te=0,n=n0）的放射形直线簇。7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性1.电枢回路串联电阻的人为机械特性7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性2.降低电枢电压的人为机械特性当Φ=ΦN，Rc=0时，改变电枢电压U的人为机械特性为 与固有机械特性相比，改变电枢电压时，理想空载转速也随之改变，但特性的斜率保持不变。由于一般情况下，他励直流电动机的电压是向低于额定电压的方向改变的，所以此时的人为机械特性表现为一组斜率不变，而理想空载转速随电压降低而减小的平行直线簇，如图7-5所示。7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性2.降低电枢电压的人为机械特性7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性3.降低电枢电压的人为机械特性 通常，他励直流电动机在额定磁通运行时，电机磁路已接近饱和，因此，实际上改变磁通只能是减弱磁通。减弱磁通可通过在励磁回路串联电阻来实现。此时，U=UN，Rc=0，则减弱磁通时的人为机械特性为7.1 他励直流电动机的机械特性7.1.2人为机械特性3.降低电枢电压的人为机械特性 与固有机械特