他励直流电动机的机械特性课件

1、他励直流电动机的机械特性 3.2 3.2 直流电动机的机械特性直流电动机的机械特性 他励直流电动机的机械特性 机械特性：机械特性： 电动机最重要的运行特性是电动机最重要的运行特性是机械特机械特性性，它是指电动机的，它是指电动机的转速转速 n n 与转矩与转矩 M M的的关系关系n=f(n=f(M M) )。 机械特性中的转矩机械特性中的转矩M M是电磁转矩，它是电磁转矩，它与电动机轴上的输出转矩与电动机轴上的输出转矩 M Md d 差一个空差一个空载转矩载转矩 M M0 0电动机运行时，电动机运行时，M MM Md dM M0 0他励直流电动机的机械特性 一、一、他励直流电动机机械特性方程式他

2、励直流电动机机械特性方程式1.1.他励直流电动机电路原理图他励直流电动机电路原理图 （图图1 1）2.2.他励直流电动机的参数关系他励直流电动机的参数关系电磁转矩电磁转矩: : M MC CM MI Ia a (1) (1)感应电动势感应电动势: E: Ea aC Ce e n (2)n (2)电枢电路电动势平衡方程式电枢电路电动势平衡方程式: :U UE Ea aI Ia aR R (3) (3)由由(2)(3)(2)(3)得转速特性得转速特性: n: n(U-I(U-Ia aR Ra a)/(K)/(Ke e) ) 并考虑到并考虑到 I Ia aT/(T/(K Kt t) ) 可获得他励直

3、流电动机可获得他励直流电动机机械特性方程式机械特性方程式：nnMCCRCUnmee02他励直流电动机的机械特性nnn0转速降落，值越大，机械特性就越“软”他励直流电动机的机械特性图图1 1 他励直流电动机电路原理图他励直流电动机电路原理图他励直流电动机的机械特性 n n0 0为理想空载转矩，由于电动机总为理想空载转矩，由于电动机总是存在空载制动转矩，靠电动机本是存在空载制动转矩，靠电动机本身是不可能使其转动速度上升到身是不可能使其转动速度上升到n n0 0的，因此，称之为的，因此，称之为“理想理想”他励直流电动机的机械特性二、二、 机械特性图机械特性图3.3.机械特性图机械特性图（右图）（右图

4、）引入引入机械特性机械特性硬度硬度：用用来衡量机械特性的平直度来衡量机械特性的平直度值越大直线越平，值越大直线越平，特性越硬特性越硬他励直流电动机的机械特性根据值的不同，将电动机机械特性分为三根据值的不同，将电动机机械特性分为三类：类：绝对硬特性（绝对硬特性（ ）：如交流同步电）：如交流同步电动机的机械特性。动机的机械特性。硬特性（硬特性（ 10）：如直流他励电动机的）：如直流他励电动机的机械特性，交流异步电动机机械特性的上机械特性，交流异步电动机机械特性的上半部。半部。软特性（软特性（ 10）：如直流串励电动机和）：如直流串励电动机和直流积复励电动机的机械特性。直流积复励电动机的机械特性。他

5、励直流电动机的机械特性三、三、 固有机械特性固有机械特性固有机械特性：固有机械特性：当他励电动机电压当他励电动机电压U UU UN N，磁，磁通通N N，电枢没有串联电阻，电枢没有串联电阻R Radad0 0时，这一时，这一机械特性称为固有机械特性机械特性称为固有机械特性: :人为机械特性：可用改变电动机参数的方法人为机械特性：可用改变电动机参数的方法获得，即机械特性三个变量中任有一个或一个获得，即机械特性三个变量中任有一个或一个以上值非额定时得到的机械特性即为人为机械以上值非额定时得到的机械特性即为人为机械特性。特性。MCCRCUnNmeaNeN2他励直流电动机的机械特性根据固有机械特性估算

6、数据根据固有机械特性估算数据根据固有机械特性可估算以下数据：根据固有机械特性可估算以下数据：电枢电阻电枢电阻R Ra a：通常电机在额定负载下的铜耗：通常电机在额定负载下的铜耗I I2 2a aR Ra a占总损耗占总损耗P PN N的的50507575。因。因 P PN N输入功率输出功率输入功率输出功率 U UN NI IN NP PN N U UN NI IN NN U UN NI IN N （1 1N ）U UN NI IN N即即 P P铜铜 I I2 2a aR Ra a(0.5(0.50.75)(1-0.75)(1-N )U)UN NI IN N式中，式中， N P PN N/(

7、U/(UN NI IN N) ) 是额定运行条件下电是额定运行条件下电动机的效率，且此时动机的效率，且此时I Ia aI IN N他励直流电动机的机械特性根据固有机械特性估算数据根据固有机械特性估算数据 故得故得求求K Ke eN N：额定运行条件下的反电势：额定运行条件下的反电势 E EN NK Ke eN Nn nN N=U=UN N-I-IN NR Ra a， 故故 K Ke eN N(U(UN N-I-IN NR Ra a)/n)/nN N求理想空载转速：求理想空载转速：n n0 0U UN N/(K/(Ke eN N) )求额定转矩：求额定转矩：T TN N是电动机轴上的输出转矩，是

8、电动机轴上的输出转矩，电磁转矩电磁转矩 T TK Kt tI IN NTTN NNNNNNaIU)IUP1)(75.05.0(R NNNNnP55.9PT 他励直流电动机的机械特性正反转时的固有机械特性正反转时的固有机械特性根据（根据（0 0，n n0 0）和）和(T(TN N，n nN N) )两点，就可以两点，就可以作出他励电动机近似的作出他励电动机近似的机械特性曲线机械特性曲线n=f(T)n=f(T)。电动机即可正转又可电动机即可正转又可反转，反转时，反转，反转时，n n与与T T均均为负。为负。他励直流电动机正反转他励直流电动机正反转时的固有机械特性时的固有机械特性他励直流电动机的机械

9、特性习习 题题 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：已知某他励直流电动机的铭牌数据如下： P PN N7.5kW7.5kW，U UN N=220V=220V，n nN N=1500r/min=1500r/min， N N88.5%88.5%。试求该电机的额定电流和额定转矩。试求该电机的额定电流和额定转矩。他励直流电动机的机械特性题题 解解解：解： P PN NU UN NI IN NN N , , I IN NP PN N/(U/(UN NN N) )38.5A38.5A； T TN N9.55P9.55PN N/n/nN N47.74Nm47.74Nm他励直流电动机的机械特性四、四、 人为机

10、械特性人为机械特性人为机械特性人为机械特性可用改变电动机参数的方可用改变电动机参数的方法获得，即机械特性三个变量中任有一个法获得，即机械特性三个变量中任有一个或一个以上值非额定时得到的机械特性即或一个以上值非额定时得到的机械特性即为人为机械特性。为人为机械特性。 （U U，R Radad）MCCRRCUnNteapNeN2固有机械特性：固有机械特性：他励直流电动机的机械特性1. 1. 串联电阻时的人为机械特性串联电阻时的人为机械特性此时增加了此时增加了R Radad：U UU UN N，N N，R RR Ra aR Radad电枢串联电阻电枢串联电阻R Radad时，人为机械特性的方程式时，人

11、为机械特性的方程式为：为：nnTKKRRKUn02NteadaNeN 当当U U和和都是额定值时，理想空载转速不变，都是额定值时，理想空载转速不变，转速降增加，特性变软。转速降增加，特性变软。 R Radad越大越大，特性越软。，特性越软。他励直流电动机的机械特性特点和机械特性图特点和机械特性图特点特点人为机械特性由交纵人为机械特性由交纵坐标轴于一点，但具坐标轴于一点，但具有不同斜率的射线族有不同斜率的射线族组成。组成。机械特性图机械特性图电枢串联电阻时的人电枢串联电阻时的人为机械特性为机械特性他励直流电动机的机械特性2. 2. 改变电压时的人为机械特性改变电压时的人为机械特性此时电枢不串联电

12、阻此时电枢不串联电阻 (R (Radad=0), =0), N N ，电枢电压电枢电压 U U U UN N 。改变电压时的人为机械特性方程式为改变电压时的人为机械特性方程式为: :TKKRKUn2NteaNe n n0 0 U U ，n不变。不变。他励直流电动机的机械特性特点和机械特性图特点和机械特性图特点特点人为机械特性是几人为机械特性是几根平行线，它们低根平行线，它们低于固有机械特性于固有机械特性 1 1，但与固有机械特性相但与固有机械特性相平行平行机械特性图机械特性图改变电压时的人为改变电压时的人为机械特性图如右图。机械特性图如右图。他励直流电动机的机械特性3. 3. 减弱磁通时的人为

13、机械特性减弱磁通时的人为机械特性改变磁通实际上是减弱励磁。改变磁通实际上是减弱励磁。此时电枢电压此时电枢电压 U = U U = UN N，电枢不串联电阻，电枢不串联电阻(R(Radad=0),=0),电动机磁通电动机磁通 0, T 0, n 03反接制动电动势反接LCTT LT 直到D点， , 下放重物 。LDTT他励直流电动机的机械特性caaNaRREUI3反接制动电动势反接TCCRRnTCCRRCUnNTebkaNTebkaNeN202保持If 及端电压UN 不变， 仅在电枢回路串入足够大的制动电阻Rbk，使该人为特性与负载转矩特性的交点处于第四象限。不同的Rbk，可得到不同的稳定转速。他励直流电动机的机械特性3反接制动电动势反接CD为制动曲线，第四象限主要用于起重机提升机构低速下放重物 实现电动势反接制动的条件:电枢回路必须串入足够大的电阻；负载必须是位能性负载。他励直流电动机的机械特性4回馈制动当转速高于某一数值时，电枢电动