电机及拖动基础 教学课件 ppt 作者 刘景林 罗玲 付朝阳 编著第四章.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