浙江大学电机及其控制研究所：《电机学》直流电机的电机拖动

直流电机的电机拖动 1。电力拖动的动力学基础; 2。他励电动机的机械特性; 3。他励直流电动机的起动 4。他励直流电动机的制动; 5。他励直流电动机的调速;

直流电机的电机拖动 1。电力拖动的动力学基础； 2。他励电动机的机械特性； 3。他励直流电动机的起动； 4。他励直流电动机的制动； 5。他励直流电动机的调速；

电力拖动系统的动力学基础 以电动机作为原动机,按人们所给定的规律 来带动生产机械,称为电力拖动。 电源 控制设备电动机传动机构工作机构 电力拖动系统的构成

电力拖动系统的动力学基础 以电动机作为原动机，按人们所给定的规律 来带动生产机械， 称为电力拖动。 电 源 控制设备 电动机 传动机构 工作机构 电力拖动系统的构成

基础 运动方程 de gddi M-M=J dt 375 dt Q=2·x·n/60 G,D、,GD 8 2 4g g:重力加速度,9.8米/秒2;GD2:系统的飞轮矩(牛米2); n:转速(转/分):M、Mz:转矩(牛米) 注意:GD2是一个完整的符号;M、Mz具有方向性,与转 速方向一致为正

基础 • 运动方程： dt GD dn dt d M M J Z =   − =  375 2  = 2 n/ 60 g D GD g G J m 4 ) 2 ( 2 2 2 =   = = g： 重力加速度， 9.8米/秒2；GD2：系统的飞轮矩（牛·米2）； n： 转速（转/分）；M、MZ：转矩（牛·米） 注意：GD2是一个完整的符号;M、MZ具有方向性， 与转 速方向一致为正

多轴系统的运动方程 系统中具有两根或两根以上不同转速的转轴, 称为多轴系统。 对多轴系统的分析,通过把多轴系统折算为 等效的单轴系统,进行简化。按单轴系统的 运动方程进行简化 折算原则:保持系统的功率传递关系及系统储 存的动能不变 负载转矩、飞轮矩、阻力、质量等

多轴系统的运动方程 系统中具有两根或两根以上不同转速的转轴， 称为多轴系统。 对多轴系统的分析，通过把多轴系统折算为 等效的单轴系统，进行简化。按单轴系统的 运动方程进行简化。 折算原则：保持系统的功率传递关系及系统储 存的动能不变。 负载转矩、飞轮矩、阻力、质量等

负载转矩特性 反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载 负载转矩的小 转矩具有定的 与速无关,但 速 其方向始终与转 方向的改变而改 向相反 变 恒功率负载 通风机型负载。 负载的功率为 负 数,不转速的 转速的平方成 变化而改变

负载转矩的大小 与速度无关，但 其方向始终与转 向相反 MZ n 0 负载转矩特性 反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载 恒功率负载 通风机型负载 转矩具有固定的 方向，不随转速 方向的改变而改 变 n MZ 0 负载的功率为常 数，不随转速的 变化而改变 负载的转矩与 转速的平方成 正比 MZ n 0 MZ n 0

稳定运行条件 电机的机械特性需要与负载特性同时存在。分析 拖动系统运行时,在同一坐标图上,两特性的交点 是系统的平衡点 平衡点=稳定点? M 稳定点:在受到外界扰动 后,仍能还原的点。 0 n dMdM 稳定点的条件: an

稳定运行条件 电机的机械特性需要与负载特性同时存在。 分析 拖动系统运行时，在同一坐标图上，两特性的交点 是系统的平衡点 平衡点＝稳定点？ 稳定点：在受到外界扰动 后， 仍能还原的点。 稳定点的条件： dn dM dn dMem Z  n M 0

他励直流电动机的机械特性 直流电动机的基本方程式: 电磁转矩: M=CM·y,Ia 感应电动势: E=Ck·n 电枢回路电势 U=E+ R 平衡式: 电动机转速特性:LR CEφ 机械特性一般表 R 达式: O CCMp e

他励直流电动机的机械特性 直流电动机的基本方程式： 电磁转矩： 感应电动势： 电枢回路电势 平衡式： 电动机转速特性： 机械特性一般表 达式： em M a M = C  I Ea = CE  n a a Ra U = E + I E  a C U I R n − = em e e M M C C R C U n 2   = −

他励直流电动机的固有机械特 性 当U=U,p=￠N,电枢回路无外接电阻时,转 速与转矩之间的关系。 , R M CO em n n n 分析: 1.电磁转矩越大,转速越低, 机械特性是一条下斜直线; 0 M mo M emN M em

他励直流电动机的固有机械特 性 当U＝UN，＝ N，电枢回路无外接电阻时，转 速与转矩之间的关系。 em e M N a e N N M C C R C U n 2   = − n n0 0 Mem0 MemN Mem n’ 0 nN 分析： 1. 电磁转矩越大， 转速越低， 机械特性是一条下斜直线；

固有机械特性分析 U 2.当转矩等于零点,n=n 为理想空载转 C o 速。此时Ia=0,Ea=UN,是一种理想工作状态。 3.n0为电动机的实际空载转速,比n。略低。对 应于空载转矩。 R 1= M CeCMPN R 4B= CeCMON 为机械特性斜率。B增大,A增大。通 常称β小的机械特性为硬特性,B大的机械特性为软特性

固有机械特性分析 2. 当转矩等于零点， 为理想空载转 速。此时Ia＝0， Ea＝UN， 是一种理想工作状态。 e N N C U n n  = 0 = 3. n0 ’为电动机的实际空载转速， 比n0略低。对 应于空载转矩。 em e M N a M C C R n n0 2 ' 0  = − 4 为机械特性斜率。ß增大， 也增大。 通 常称ß小的机械特性为硬特性，ß大的机械特性为软特性。 2 e M N a C C R   = n

固有机械特性分析 5额定转速变化率An%,表示电机额定负载时 的转速比n降落的程度。 △n%=20N×100%= MnN×100% 6.n>no时为发电机状态,此时Ea>U,Ia反向, Ea与I同向,向电网送出电功率。 7.堵住点。n=0,Ea=Ceyn=0此时 电枢电流:UN=I为短路电流; 电磁转矩:Mm=CM0、1k=Mmk为电机堵转转矩

固有机械特性分析 5. 额定转速变化率 ，表示电机额定负载时 的转速比n0降落的程度。 n% % 0 100% 100%   = −  = N N N N n n n n n n 6. n>n0时为发电机状态，此时 Ea>U, Ia反向， Ea与Ia同向， 向电网送出电功率。 7.堵住点。 此时 电枢电流： 为短路电流； 电磁转矩： 为电机堵转转矩。 n = 0,Ea = Ce N n = 0 k a N a I R U I = = em M N k Memk M = C  I =