电机拖动基础第2章直流电机电力拖动.ppt

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1、第2章直流电动机的电力拖动2.1电力拖动系统的基本概念2.3他励直流电动机的起动2.2他励直流电动机的机械特性2.4他励直流电动机的制动2.5他励直流电动机的调速2.1电力拖动系统的基本概念拖动：原动机带动生产机械运动。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。2.1.1电力拖动系统的组成控制设备电源电动机传动机构工作机构2.1.2典型的电力拖动系统1.单轴旋转系统电动机、传动机构、工作机构等所有运动部件均以同一转速旋转。工作机构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G2.1.3电力拖动

2、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。电动机运行时轴的受力如图示。电动机生产机械TemnTL轴TemTLnTem－TL=JddtTem：电动机的电磁转矩(N.m);TL：负载转矩(N.m);J：电动机轴上的总转动惯量(N.m.s2);：电动机转子角速度(rad/s)。5m：系统转动部分的质量(kg)G：系统转动部分的重量(N)：系统转动部分的转动半径(m)D：系统转动部分的转动直径(m)g：重力加速度(9.8m/s2)飞轮矩(N·m2)运动方程式有量纲(m/(min.s))62.根据运动

3、方程式判断系统的运动状态GD2dn375dtTem－TL=动转矩当Tem＞TL时，dndt＞0→n→加速的暂态过程。当Tem=TL时，dndt=0n=0n=常数稳定运行。当Tem＜TL时，dndt＜0→n→减速的暂态过程。TemTL转矩的方向与n的方向相同，取正号，方向相反，则取负号。3.正方向的规定TemTLn＞0n＜0TemTemn＞0n＜0TLTL2.1.4电力拖动系统的负载特性负载转矩TL与电动机转速n之间的关系，即：n=f(TL)1.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。

4、TemTL正方向OTLn+TL－TL其特点是大小恒定（与n无关）；转矩的作用方向与运动方向相反。10皮带运输机电力机车OTLn(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。提升时：n>0,TL>0阻转矩下放时：n<0,TL>0拖动转矩特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。TL轴Tem重物n2.恒功率负载特性TL∝1nOTLn负载功率:负载功率与n无关，称恒功率负载。3.通风机负载特性TL∝n2反抗性负载。OTLn实际的通风机负载OTLnT0TL=T0＋kn22.2他励直流电动机的机械特性2.2.1他励

5、直流电动机的机械特性方程式转速n与电磁力矩Tem之间的关系称为机械特性n=f(Tem)研究条件：U=UN，If=IfN附加电阻附加电阻由电磁转矩公式推出机械特性表达式：—理想空载转速(r/m)—转速降(r/m)当U、Φ、Ra不变时，机械特性表达式为直线方程：—机械特性的斜率β决定了机械特性倾斜的程度β小—硬机械特性β大—软机械特性nT0TNnNn0ββ’β’>βn’2.2.2他励直流电动机的固有机械特性在U=UN，If=IfN，电枢回路不串电阻条件下，得到的机械特性叫自然特性（固有特性）特点：①由于电枢回路的电阻很小，因此固有机械特性是一

6、条略微向下倾斜的直线。其特性为硬特性，斜率②当Tem＝0时，电机转速为理想空载转速n0Tn0TNnNabT0n’0④随着负载的增加，Tem增大，Δn增加，电机的转速n下降，当电机带额定负载(Tem=TN)时，Δn＝ΔnN。电机的转速为额定转速nN。③当电机实际空载时，由于本身还有空载损耗，因此实际的空载转速为：在U=UN，If=IfN，电枢回路不串电阻三个条件中只要改变其中一个，得到的机械特性称为人为机械特性。⑤直流电动机在额定电压下刚起动时,n＝0，Ea=0，电枢电流Ia就是起动电流Ist⑥在n－T坐标平面中，机械特性是通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ象

7、限的直线，其中Ⅰ象限为电动状态，Ⅱ、Ⅳ象限为制动状态Temn0n0Tｓt1.电枢回路串电阻机械特性方程变为2.2.3他励直流电动机的人为机械特性研究条件nNnT0n0TNRaRa+Rad1Ra+Rad2n1n2Rad2>Rad1③电枢回路串接电阻主要用于电动机的起动和调速。②与固有机械特性相比，由于电枢回路串入电阻，斜率变大，机械特性变软。①理想空载转速n0未变，与固有机械特性相同。与固有机械特性比较，特点是：2.减小磁通研究条件：nT0n0TNnNN与固有机械特性比较，特点是：①理想空载转速n0与成反比，弱磁后,n0增大。②转速降

8、n与的平方成反比，斜率β变大，机械特性变软。③适当弱磁可以提高电动机的转速。12n1n0’n0’’n21>23.降低电枢端电压UnT0n0TNnNUN研究条件：与固有机械特性比较，