第3章直流电动机电力拖动

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1、第3章直流电动机的电力拖动第3章直流电动机的电力拖动第3章直流电动机的电力拖动3.13.23.33.43.5电力拖动系统的基本概念他励直流电动机的机械特性他励直流电动机的起动他励直流电动机的制动他励直流电动机的调速上一章返回主页下一章3.1电力拖动系统的基本概念拖动：原动机带动生产机械运动。拖动：原动机带动生产机械运动。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。3.1.1电力拖动系统的组成电源控制设备电动机传动机构工作机构1.电力拖动系统的优点(1)电能易于生产、传输、分配。电能易于生产

2、、传输、分配。(2)电动机类型多、规格全，具有各种特性，能电动机类型多、规格全，具有各种特性，满足各种生产机械的不同要求。满足各种生产机械的不同要求。(3)电动机损耗小、效率高、具有较大的短时电动机损耗小、效率高、过载能力。过载能力。(4)电力拖动系统容易控制、操作简单、电力拖动系统容易控制、操作简单、便于实现自动化。便于实现自动化。2.应用举例精密机床、重型铣床、初轧机、精密机床、重型铣床、初轧机、高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵……高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵1.单轴旋转系统电动机、传动机构、电动机、传动机构、工

3、作机构等所有运动部件均以同一转速旋转。均以同一转速旋转。工作机构3.1.2典型的电力拖动系统2.多轴旋转系统工作机构3.多轴旋转运动加平移运动系统工作机构4.多轴旋转运动加升降运动系统G3.1.3电力拖动系统的运动方程式1.单轴电力拖动系统的运动方程研究运动方程,以电动机的轴为研究对象。研究运动方程,以电动机的轴为研究对象。电动机运行时轴的受力如图示。轴的受力如图示。T0TL电动机生产机械Tem轴TLnTemnd?Tem－TL=JdtTem：电动机的电磁转矩N.m);电动机的电磁转矩(TL：负载转矩N.m);负载转矩(J：电

4、动机轴上的总转动惯量N.m.s2);：电动机轴上的总转动惯量(电动机转子角速度(rad/s)。?：电动机转子角速度。T0+T2=TL在工程计算中,常用代替表示系统速度，代替?在工程计算中,常用n代替?表示系统速度，用飞轮力矩GD2代替表示系统机械惯性。代替J表示系统机械惯性表示系统机械惯性。=2πn6022J=mρ=(Gg)×(D2)=(GD24g)m：系统转动部分的质量(kg)：系统转动部分的质量G：系统转动部分的重量(N)：系统转动部分的重量系统转动部分的转动半径(m)ρ：系统转动部分的转动半径D：系统转动部分的转动直径

5、系统转动部分的转动直径(m)g：重力加速度重力加速度(9.8m/s2)d?Tem?TL=JdtGD2πdnGDdnTem?TL=×=4g60dt375dt具有m/min.s量纲※系数375具有系数具有量纲22飞轮矩(N·m2)2.根据运动方程式判断系统的运动状态GD2dnTem－TL=375dt动转矩dn当Tem＞TL时，＞0→n↑→加速的暂态过程。加速的暂态过程。加速的暂态过程dt当Tem=TL时，dn=0n=0稳定运行。稳定运行。n=常数dtdn当Tem＜TL时，＜0→n↓→减速的暂态过程。减速的暂态过程。减速的暂态过程

6、dt3.正方向的判定首先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与首先规定转速的正方向，然后规定:电磁转矩的正方向与的正方向n的正方向相同，负载转矩的正方向与的正方向相反。的正方向相同，的正方向相反。的正方向相同负载转矩的正方向与n的正方向相反正方向TLTemTLTem电动状态制动状态下放重物电动状态时，※电动状态时，Tem＞0，n＞0，TL＞0。，＞，制动状态下放重物时，※制动状态下放重物时，Tem＞0，n＜0，TL＞0。，＜，3.1.4电力拖动系统的负载特性负载转矩T与电动机转速n之间的关系之间的关系，负载转矩L与电

7、动机转速之间的关系，即：n=f(TL)TemTL1.恒转矩负载特性(1)反抗性恒转矩负载特性由摩擦力产生当n＞0，TL＞0。＞，。当n＜0，TL＜0。＜，。n正方向－TLO+TLTL皮带运输机电力机车(2)位能性恒转矩负载由重力作用产生当n＞0，TL＞0。＞，。当n＜0，TL＞0。＜，。nOTL提升时：提升时：n>0,TL>0阻转矩下放时：下放时：n<0,TL>0拖动转矩2.恒功率负载特性1TL∝nPL与n无关，称无关，无关恒功率负载。恒功率负载。kn2π=k负载功率:负载功率PL=TL?=2πn6060nOTL3.通风机负

8、载特性nTL∝n2TL的方向始终与n的方向相反。的方向相反。实际的通风机负载nnOTL实际的机床平移机构OT0TLOTLTL=T0＋kn23.2他励直流电动机的机械特性3.2.1他励直流电动机的机械特性方程式转速n与电磁力矩之间的关系称为机械特性与电磁力矩T机械特性n转速与电磁力矩em之间