4他励直流电动机的运行ppt课件

1、 第四章 他励直流电动机的运行DC Motor Drives本章教学基本要求本章教学基本要求1. 掌握他励直流电动机机械特性、起动、掌握他励直流电动机机械特性、起动、制动及其过渡过程的基本特性；制动及其过渡过程的基本特性；2.了解电枢反应对过渡过程的影响；了解电枢反应对过渡过程的影响；3.掌握他励直流电动机调速性能指标和掌握他励直流电动机调速性能指标和直流电动机调速方法直流电动机调速方法本章重点本章重点重点：重点：1.1.直流电动机机械特性和起动、制直流电动机机械特性和起动、制动的过渡过程特性；动的过渡过程特性；2.2.调速性能指标和调速方法。调速性能指标和调速方法。目录4.1 他励直流电动机

2、的启动4.2 他励直流电动机的调速4.3 他励直流电动机的电动与制动运行4.4 直流电力拖动系统的过渡过程4.1 他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动3.2.1他励直流电动机的起动他励直流电动机的起动起动：指电动机从静止状态转动起来。起动：指电动机从静止状态转动起来。 起动过程：电动机从静止运转到某一稳态转速起动过程：电动机从静止运转到某一稳态转速的过程叫起动过程。的过程叫起动过程。1.系统对起动的要求系统对起动的要求 不同的生产机械对起动有不同的要求。不同的生产机械对起动有不同的要求。例例如，无轨电车要求起动慢些平稳些，但一般生如，无轨电车要求起动慢些平稳些，但一般生产机械都要求快速起动

3、。即要求起动时间产机械都要求快速起动。即要求起动时间 ts小小些，则起动转矩些，则起动转矩Ts大些。大些。目录起动电流起动电流 Is为起动电流，也称为堵转电流为起动电流，也称为堵转电流 (在起动瞬间在起动瞬间n=0)。从式。从式T=CtIa可知，当可知，当一定时，一定时，T与与 Ia成正成正比，比， Is越大，越大， Ts 也越大。但起动电流不能太大。也越大。但起动电流不能太大。否则会引起换向恶化，产生严重的火花。还会导致否则会引起换向恶化，产生严重的火花。还会导致很大的线路压降，使电网电压不稳定。很大的线路压降，使电网电压不稳定。 Is不能太大，一般为不能太大，一般为1.52 IN ，因为，

4、因为 T大小是大小是受机械强度限制，受机械强度限制， T太大，突然加到传动机构上，太大，突然加到传动机构上，会损坏机械部件的薄弱部分，例如传动齿轮的轮齿会损坏机械部件的薄弱部分，例如传动齿轮的轮齿等。等。4.1.1 电枢回路串电阻起动电枢回路串电阻起动 电压不变，在电枢回路中串接电阻，可达到限制起动电流的目的，使NaNstIRRUI0 . 25 . 11串入恒值电阻起动串入恒值电阻起动 在电枢回路串入固定的起动电阻R，电机拖动恒转矩负载，在额定磁场下，将刀开关K合向电源使电机起动。缺点：起动时间ts 较长，稳态转速ns低，长期串入电阻不经济。串固定电阻起动特性串固定电阻起动特性nT0 0TLn

5、0电枢串入固定电阻特性曲线电枢串入固定电阻特性曲线nAA2)分级起动分级起动(逐级切除起动电阻的起动逐级切除起动电阻的起动) 为了在起动过程中使电枢和转矩被限制在允许的范围之内，采用分级起动。UfNIfNRfM-RaRs1Rs2R1=Ra+Rs1KM1KM2R2=Ra+Rs1+Rs2UN+-(a)接线图(b)机械特性电枢回路串电阻起动nn00T(I)TLT2(I2)T1(I2)RaR1AabcdeR24.1.2 降压起动降压起动 起动瞬间把加在电枢两端电源电压降低，可把电源电压降低到 U=(1.52.0) INRa，随着转速n的上升，电势Ea也逐渐增大，Ia 相应减小，此时电压U必须不断升高(

6、手动调节或自动调节)，而且使Ia保持在 (1.52.0) IN范围内，直到电压升到额定电压UN ，电动机进入稳定运行状态，起动过程结束。 降压起动需要一套可以调节的直流电源，初投资大。TSTLOnn0T图图4.2 降电压启动降电压启动例题例题4-1 某他励直流电动某他励直流电动机机,PN=96W,UN=440V,IN=250A,nN=500r/min,Ra=0.078，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。（载转矩。（1若采用串电阻启动，若采用串电阻启动，IS=2IN，计算，计算所串电阻所串电阻RS和和TS；（；（2若采用降压启动，条件同若采用降压启

7、动，条件同上，求电压降至多少并计算上，求电压降至多少并计算TS802. 0078. 02502440aSNSRIURmNnPTNNN5 .1833500109655. 955. 93mNTTNS36675 .183322(1)解解例题例题4-1 某他励直流电动某他励直流电动机机,PN=96W,UN=440V,IN=250A,nN=500r/min,Ra=0.078，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空，拖动额定大小的恒转矩负载运行，忽略空载转矩。（载转矩。（1若采用串电阻启动，若采用串电阻启动，IS=2IN，计算，计算所串电阻所串电阻RS和和TS；（；（2若采用降压启动，条件同若采用降压启动，

8、条件同上，求电压降至多少并计算上，求电压降至多少并计算TSVRIUaSS39078. 02502mNTTNS36675 .183322(2)解解4.2 他励直流电动机调速他励直流电动机调速调速：是指通过人为手段改变电力拖动系统调速：是指通过人为手段改变电力拖动系统的转速以满足生产实际的需要。的转速以满足生产实际的需要。1.机械调速：指通过改变变速机构传动比以机械调速：指通过改变变速机构传动比以改变转速的方法，特点是：调速时必须停，改变转速的方法，特点是：调速时必须停，多为有级调速，同生活中如变速自行车原理多为有级调速，同生活中如变速自行车原理基本相似。基本相似。本章目录2. 电气调速：电气调速

9、： 指通过改变电动机有关电气参数指通过改变电动机有关电气参数调节转速的方法，特点是简化机械传动与变调节转速的方法，特点是简化机械传动与变速机构，调速时不需停车，在运行中便可以调速机构，调速时不需停车，在运行中便可以调速，可实现无级调速，必要时还可采用各种反速，可实现无级调速，必要时还可采用各种反馈环节提高机械特性硬度，以便提高拖动系统馈环节提高机械特性硬度，以便提高拖动系统静态与动态运行指标，易于实现电气控制自动静态与动态运行指标，易于实现电气控制自动化。化。3.电气电气机械调速：指上述两种方法都采用机械调速：指上述两种方法都采用的混合调速法。（主要介绍电气调速）的混合调速法。（主要介绍电气调

10、速）4.2.1 他励直流电动机的调速方法他励直流电动机的调速方法1.降压调速：降压调速： 降低电枢外加电压的数值，使理想空载转速降低电枢外加电压的数值，使理想空载转速n0下降，导致转速下降。下降，导致转速下降。2.电枢回路串电阻调速电枢回路串电阻调速 电枢回路串入不同数值的附加电阻，使机械特电枢回路串入不同数值的附加电阻，使机械特性斜率性斜率变大，负载转速降变大，导致转速下降。变大，负载转速降变大，导致转速下降。3. 弱磁调速弱磁调速 减少他励直流电动机的励磁电流减少他励直流电动机的励磁电流If，使每极磁，使每极磁通减少通减少(1 ，显，显n然，调速的级数越多，然，调速的级数越多， 越接近于越

11、接近于1，调速的平滑，调速的平滑n性越好。当性越好。当=1 时，称为无级调速，即在调速范围时，称为无级调速，即在调速范围n内，转速可得到任意值。内，转速可得到任意值。1iinn4.经济性经济性 在考虑技术指标的同时，还应考虑设备投资、电能消耗、运行费用等。表表4.1 他励直流电动机三种调速方法的性能比较他励直流电动机三种调速方法的性能比较调速方法调速方法电枢串电阻电枢串电阻 降电源电压降电源电压减弱磁通减弱磁通调速方向调速方向向下调向下调向下调向下调向上调向上调50%时的调速时的调速范围范围210121.22，34（与（与无关）无关）一定调速范围内一定调速范围内转速的稳定性转速的稳定性差差好好

12、较好较好负载能力负载能力恒转矩恒转矩恒转矩恒转矩恒功率恒功率调速平滑性调速平滑性有级调速有级调速无级调速无级调速无级调速无级调速设备初投资设备初投资少少多多较多较多电能损耗电能损耗多多较少较少少少返回目录4.3 他励直流电动机制动他励直流电动机制动电动状态与制动状态1.电动状态 特点：转速n与转矩T方向相同，T为拖动转矩，Ia 与Ea 方向相反，输入电能，输出机械能，机械特性在直角坐标的第一、 三象限。2.制动状态特点：转速n与转矩T方向相反， Ia 与Ea 方向一样，电机工作在发电状态。目录T反向电动正向电动-n0nn01n0U1UNUN321CBA-TLTL直流电机拖动系统示意图直流电机拖

13、动系统示意图表表4.2 他励直流电机稳态运行时的功率关系他励直流电机稳态运行时的功率关系输入输入电枢回路电枢回路电磁功率电磁功率电动机电动机输出输出电功率电功率总损耗总损耗（电（电机）机）空载损耗空载损耗机械功率机械功率P1pCuaPMp0P2UIa= Ia2（Ra+R）+EaIaT=T0+ T2+制动的概念制动的概念n制动：制动： n 指通过某种方法产生一个与拖动系统转指通过某种方法产生一个与拖动系统转n向相反的阻转矩以阻止系统运动的过程。向相反的阻转矩以阻止系统运动的过程。n制动作用：制动作用：n 它可以维持受位能转矩作用的拖动系统它可以维持受位能转矩作用的拖动系统恒恒n速运动，如起重类机

14、械等速下放重物。列车速运动，如起重类机械等速下放重物。列车等等n速下坡等。也可以用于使拖动系统减速或停速下坡等。也可以用于使拖动系统减速或停车车.实现制动方法实现制动方法n实现制动方法有：实现制动方法有：n 机械制动，即刹车，它是用磨擦力产机械制动，即刹车，它是用磨擦力产生生n阻转矩实现制动的。其特点是损耗大，多阻转矩实现制动的。其特点是损耗大，多用用n于停车制动，如起重类机械的抱闸；电气于停车制动，如起重类机械的抱闸；电气制制n动，是使电动机变直流发电机将系统的机动，是使电动机变直流发电机将系统的机械械n能或位能负载的位能转变为电能，消耗在能或位能负载的位能转变为电能，消耗在电电n枢电路的总

15、电阻或回馈电网。枢电路的总电阻或回馈电网。电气制动的分类电气制动的分类电气制动方法分：电气制动方法分： 能耗制动，反接制动，再生制动。能耗制动，反接制动，再生制动。 直流电机正常工作时，出现制动状态情况分析如直流电机正常工作时，出现制动状态情况分析如下：下：(1)要求停车要求停车 切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断电切断电枢电源，自由停车，或小容量电机切断电源，机械抱闸，帮助停车。源，机械抱闸，帮助停车。(2) 降速过程中：降速过程中： 在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制在降压调速幅度比较大时，降速过程中要经过制动状态。动状态。制动的分类制动的分类(3) 提升机构下放重物提升机构

16、下放重物 提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。(4) 反转反转 电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后才能反向起动，从上面分析可见，制动不能简单地理才能反向起动，从上面分析可见，制动不能简单地理解为停车，停车只是制动过程中的一种形式而以。解为停车，停车只是制动过程中的一种形式而以。3.4.2能耗制动能耗制动1.能耗制动实现及机械特性能耗制动实现及机械特性(1)实现方法：实现方法：a.电动状态电动状态 接触器接触器KM1闭合，闭合，KM2断开断开,转矩转矩T与转速与转速n相同相同方向，电枢电流与反电势方

17、向，电枢电流与反电势方向相反。方向相反。b.能耗制动能耗制动 接触器接触器KM2闭合闭合,KM1断断开开(电机原运行在电机原运行在A点点)，电枢脱离电源经电阻电枢脱离电源经电阻R将将电枢短接。电枢短接。UfIfRfM-RKM1KM2UN+-IaIaEaTTn能耗制动原理接线图（2能耗制动分析能耗制动分析 U=0, 由于电机惯性， n0，Ea0 ，在反电动势Ea作用下产生电枢电流Ia反向，电动机的转矩也反向。这时IB=-Ea/(R+Ra)。 IB与原来的IA 方向相反，TB反向，与n相反, 转速下降，当n=0 ，停车。（3能耗制动特性能耗制动特性T(I)TB(IB)BAn0TL(IL)C0-TL

18、nRaRa+Rad位能性负载转矩反抗性负载转矩他励直流电动机能耗制动机械特性（4特性方程及制动电阻特性方程及制动电阻n特性是一条过原点的直线，在第二象限，特性是一条过原点的直线，在第二象限，n特性斜率取决于能耗制动电阻特性斜率取决于能耗制动电阻 R。ICRRnTCCRRnUNeaNtea , 02或分析分析 R越大，特性越斜，越大，特性越斜， R越小，特性越越小，特性越平，但平，但R不能太小，否则在制动瞬间会产生不能太小，否则在制动瞬间会产生过大的冲击电流，取过大的冲击电流，取IB=(22.5) IN，IB为制动为制动瞬间的电枢电流，设制动瞬间电势为瞬间的电枢电流，设制动瞬间电势为EB ，有：

19、有：aBBRIER2.能耗制动运行能耗制动运行3.能耗制动特点能耗制动特点(i) 制动时制动时 U=0，n0=0 ，直流电动机脱离电网变成直，直流电动机脱离电网变成直流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位能流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位能性负载的位能转变成电能性负载的位能转变成电能( EaIa)消耗在电枢电路消耗在电枢电路的总电阻上的总电阻上I2(Ra+R).(ii) 制动时，制动时， n与与T成正比成正比 ,所以转速所以转速n 下降时，下降时，T也下也下降，故低速时制动效果差，为加强制动效果，可降，故低速时制动效果差，为加强制动效果，可减少减少R，以增大制动转矩，以增大制动转矩T

20、 ，此即多级能耗制动，此即多级能耗制动(iii) 实现能耗制动的线路简单可靠，当实现能耗制动的线路简单可靠，当n=0 时时T=0 ,可可实现准确停车。实现准确停车。nTRRnCCICTaNeNtaNt , 4.应用应用 能耗制动多用于一般生产机械的制动停车，对于起重机械，能耗制动可使位能性负载的恒低速下放，确保生产安全，对反抗性负载能确保停车。5.功率流程图表表4.3 他励直流电机能耗制动过程中的功率关系他励直流电机能耗制动过程中的功率关系输入输入电枢回路电枢回路电磁功率电磁功率电动机电动机输出输出电功率电功率总损耗总损耗（电（电机）机）空载损耗空载损耗机械功率机械功率P1pCuaPMp0P2

21、UIa= Ia2（Ra+R）+EaIaT=T0+ T20+-+-4.3.3 反接制动反接制动1.电压反接的反接制动电压反接的反接制动(1)方法：方法： 将正在运行的电机电枢串入制动电阻将正在运行的电机电枢串入制动电阻 R，且电枢两端电压极性改变。要实现反接制且电枢两端电压极性改变。要实现反接制动电路有两种，一种手动适合小容量电动动电路有两种，一种手动适合小容量电动机，另一种是自动线路适合大容量的电动机，另一种是自动线路适合大容量的电动机采用。机采用。反接制动实现反接制动实现（2方程式方程式方程式为：方程式为：TCCRRCUnNteaeN2(3) 机械特性曲线机械特性曲线 特性特性BC段为电段为

22、电压反接制动机械特压反接制动机械特性曲线，由于制动性曲线，由于制动状态到状态到 n=0 告终，告终，所以只有实线部分所以只有实线部分为反接制动特性。为反接制动特性。E-n0nATTBBAn0TLC0-TLnRa位能性负载转矩反抗性负载转矩电压反接制动机械特性D(4) 制动电阻制动电阻R的计算的计算aNNaNaNaaaNaaaNRIURIEURIEURIEURmaxmaxmin制动电阻的比较制动电阻的比较aNNRIUR2能耗反接制动过程比能耗制动过程电枢串反接制动过程比能耗制动过程电枢串入的电阻最小值几乎大一倍入的电阻最小值几乎大一倍表表4.4 他励直流电机反接制动过程中的功率关系他励直流电机反

23、接制动过程中的功率关系输入输入电枢回路电枢回路电磁功率电磁功率电动机电动机输出输出电功率电功率总损耗总损耗（电（电机）机）空载损耗空载损耗机械功率机械功率P1pCuaPMp0P2UIa= Ia2（Ra+R）+EaIaT=T0+ T2+-+-4.3.4. 倒拉反接制动倒拉反接制动又称转速反向的反又称转速反向的反接制动或电动势接制动或电动势反接制动反接制动(1) 方法方法电枢回路串入大电电枢回路串入大电阻阻（2特性特性 从从C点至点至D点为电动点为电动减速状态，减速状态，从从D点至点至B点点为发电状态为发电状态。nAT-nBA An0TLC C0 0nRa电动势反接制动机械特性B BD（3电阻计算

24、电阻计算aaaNRIEUR反接制动时的能量关系反接制动时的能量关系( 1 ) 电压反接制动时电压反接制动时 说明从电源吸收电说明从电源吸收电能能 说明电动机说明电动机从负载吸收机械能使电机处于发电状态，将机械能转从负载吸收机械能使电机处于发电状态，将机械能转化为电能。化为电能。 上述两部分能量加在一起消耗在电枢回路的电上述两部分能量加在一起消耗在电枢回路的电阻上。阻上。00 , 0aaUIIU00 , 00aaaaIEIEn( 2 )电动势反接制动时电动势反接制动时 说明从电源吸收电能 说明从负载吸收机械能上述两部分能量全部消耗在电枢回路的电阻上，其能量关系同电压及制动时一样。00 , 000

25、0 , 0aaaaaaIEIEnUIIU反接制动功率流程图反接制动功率流程图两种反接制动的异同点两种反接制动的异同点共同点：能量关系相同。共同点：能量关系相同。不同点：电压反接制动特性位于第二象限，不同点：电压反接制动特性位于第二象限，制动转矩大，制动效果好，倒拉反转反接制制动转矩大，制动效果好，倒拉反转反接制动特性位于第四象限，机械能来自负载的位动特性位于第四象限，机械能来自负载的位能，不能用于停车。能，不能用于停车。5.应用应用：应用： 转速反向的反接制动，可应用于位能负载，一转速反向的反接制动，可应用于位能负载，一般可在般可在nn0 那么那么 EaU ，Ia与与Ea同方向，同方向，T 与

26、与 n 方向相反，电机工作在发电状态，回方向相反，电机工作在发电状态，回馈能量给电源，经济。馈能量给电源，经济。2.变电压过程中的回馈制动变电压过程中的回馈制动nn0A0TLTn01UNU1他励直流他励直流电动电动机降机降压过压过程程 中的回中的回馈馈制制动动机械特性机械特性说明说明 在回馈过程中，电动机向电源回送电能在回馈过程中，电动机向电源回送电能为了节省能量，在电动机具有可调电源拖动为了节省能量，在电动机具有可调电源拖动反抗性负载时，使整个停车过程都处于回馈反抗性负载时，使整个停车过程都处于回馈制动状态，直到转速等于零。这个制动停车制动状态，直到转速等于零。这个制动停车过程都处于回馈制动

27、状态。直到转速等于零过程都处于回馈制动状态。直到转速等于零这个制动停车方法最节省能量，制动时间也这个制动停车方法最节省能量，制动时间也短，过原点的最后一级特性，是电枢回路电短，过原点的最后一级特性，是电枢回路电阻阻Ra的能耗制动状态。的能耗制动状态。3.位能负载下放重物时回馈制动位能负载下放重物时回馈制动nn0AB0TBCTLT-n0位能性负载时电机回馈制动机械特性DEF4.回馈制动时的功率流程图回馈制动时的功率流程图5.应用应用 回馈制动多用于电力机车高速下坡或起回馈制动多用于电力机车高速下坡或起重类机械高速下放重物的场合。在调速的过重类机械高速下放重物的场合。在调速的过程中也会出现回馈制动

28、。程中也会出现回馈制动。注意：回馈制动只有在注意：回馈制动只有在|n|n0| 时才会出现，时才会出现，故不能用于停车制动中。故不能用于停车制动中。4.3.6他励直流电动机的四个象限上的运行n电动状态：特性在第一，三象限，其中第电动状态：特性在第一，三象限，其中第一象限是正向电动状态，第三象限是反向一象限是正向电动状态，第三象限是反向电动状态。电动状态。n制动状态：特性在第二，四象限，其中第制动状态：特性在第二，四象限，其中第二象限是正向能耗，正向回馈制动，电压二象限是正向能耗，正向回馈制动，电压反接制动。第四象限是反向能耗，反向回反接制动。第四象限是反向能耗，反向回馈制动，转速反向反接制动，处

29、在反向电馈制动，转速反向反接制动，处在反向电动状态时进行电压反接的电压反接制动。动状态时进行电压反接的电压反接制动。四象限运行分析四象限运行分析例题例题4-7 已知例题已知例题4-2中的某他励直流电动机的中的某他励直流电动机的Iamax2IN,若运行于正向电动状态时，若运行于正向电动状态时，TL=0.9TN。（1负载为反抗性恒转矩时，采用能耗制动过程负载为反抗性恒转矩时，采用能耗制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值为多少？停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值为多少？7 .827 .1582139. 0240NNennC，知由例4 .747 .829 . 09 . 0Nnn3 .15

30、084 .747 .15820nnn(1)解解7 .2093 .1508139. 0nCENeannN-2TNTNTnn00.9TN812. 01 . 011527 .209maxminaaaRIER例题例题4-7 （2负载为位能性恒转矩时，例如起重负载为位能性恒转矩时，例如起重机机,传动机构的转矩损耗传动机构的转矩损耗T=0.1TN，要求电机运行，要求电机运行在在n=-200r/min匀速下放重物，采用能耗制动运行，匀速下放重物，采用能耗制动运行，电枢回路应串入的电阻值为多少？该电阻上的功率电枢回路应串入的电阻值为多少？该电阻上的功率损耗为多少？损耗为多少？8 .27200139. 0nCE

31、Nea245. 01 . 05 .808 .27aaaRIERWRIpaR1588245. 05 .8022(2)解解5 .801157 . 07 . 0NaII-2000.7TNn-2TNTnn00.9TN例题例题4-7 （3负载为反抗性恒转矩时，采用反接负载为反抗性恒转矩时，采用反接制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小制动过程停车时，电枢回路应串入的制动电阻最小值为多少？值为多少？(3)解解768. 11 . 011527 .209220maxminaaaNRIEUR-n0n-2TNTnn00.9TN例题例题4-7 （4负载为位能性恒转矩时，例如起重负载为位能性恒转矩时，例如起重机

32、机,传动机构的转矩损耗传动机构的转矩损耗T=0.1TN，要求电机运行，要求电机运行在在n=-1000r/min匀速下放重物，采用倒拉反转运行，匀速下放重物，采用倒拉反转运行，电枢回路应串入的电阻值为多少？该电阻上的功率电枢回路应串入的电阻值为多少？该电阻上的功率损耗为多少？损耗为多少？1391000139. 0nCENea36. 41 . 05 .80139220aaaNRIEURWRIpaR2825436. 45 .8022(4)解解5 .801157 . 07 . 0NaII-10000.7TNnTnn00.9TN例题例题4-7 （5负载为位能性恒转矩时，例如起重机负载为位能性恒转矩时，例

33、如起重机,传动机构的转矩损耗传动机构的转矩损耗T=0.1TN，采用反向回馈制动，采用反向回馈制动运行，电枢回路不串电阻时，电动机转速为多少？运行，电枢回路不串电阻时，电动机转速为多少？89.577 .827 . 07 . 0Nnn(5)解解6 .164089.577 .15820nnn返回4.4 电力拖动系统过渡过程电力拖动系统过渡过程一一 过渡过程的概述过渡过程的概述1.稳态稳态(静态静态)：指电动机转矩：指电动机转矩T和负载转和负载转矩矩TL相等。系统静止不动或以恒速运动的状相等。系统静止不动或以恒速运动的状态。态。2.动态：指动态：指 T与与TL不相等，加速或减速不相等，加速或减速状态。

34、状态。即非平衡状态即非平衡状态dn/dt0，动态也称过渡，动态也称过渡过程。过程。 转速由转速由n=0升至某一转速或从某一转速升至某一转速或从某一转速升至另升至另一转速的变化过程均称为过渡过程。一转速的变化过程均称为过渡过程。目录3.产生过渡过程的原因产生过渡过程的原因外因：外因： 例：例： TL变化，或电机参数变化，引起变化，或电机参数变化，引起T变化。变化。内因：系统存在内因：系统存在GD2，即机械惯性以及电磁惯性，即机械惯性以及电磁惯性，即存在即存在L(电感电感)。 GD2 的存在，使的存在，使n不能突变。不能突变。L的存在，使电流的存在，使电流不能突变。若只考虑不能突变。若只考虑GD2

35、影响，称机械过渡过程；影响，称机械过渡过程；只考虑只考虑L的影响，称电磁过渡过程；两者都考虑称的影响，称电磁过渡过程；两者都考虑称机电过渡过程。机电过渡过程。4.过渡过程过渡过程重点：机械过渡过程，因为较多的情况下，重点：机械过渡过程，因为较多的情况下，机械惯量的影响远大于电磁惯量影响，为简机械惯量的影响远大于电磁惯量影响，为简化分析，略去电磁惯量影响。化分析，略去电磁惯量影响。 研究过渡过程的实际意义在于：找出减研究过渡过程的实际意义在于：找出减小过渡过程持续时间，提高生产率；探讨减小过渡过程持续时间，提高生产率；探讨减少过渡过程损耗功率的途径，提高电机利用少过渡过程损耗功率的途径，提高电机

36、利用率和力能指标；改善系统动态或稳定运行品率和力能指标；改善系统动态或稳定运行品质，使设备能安全可靠运行。质，使设备能安全可靠运行。4.4.1 过渡过程数学分析过渡过程数学分析n分析他励直流电动机的过渡过程，忽略电磁过渡分析他励直流电动机的过渡过程，忽略电磁过渡过程，只考虑机械过渡过程，并假定如下条件过程，只考虑机械过渡过程，并假定如下条件n1电源电压在过渡过程中恒定不变；电源电压在过渡过程中恒定不变；n2励磁磁通恒定不变；励磁磁通恒定不变；n3负载转矩为常数不变。负载转矩为常数不变。1.转速的变化规律n将机械特性方程和电力拖动系统运动方程联立，将机械特性方程和电力拖动系统运动方程联立，消除中

37、间变量电磁转矩消除中间变量电磁转矩T，可得微分方程如下：，可得微分方程如下：Tnn0dtdnGDTTL3752dtdnTnMLdtdnGDTnnL37520dtdnGDTnL37520dtdnTnnMB0分离变量法解微分方程分离变量法解微分方程整理后得：整理后得：MLTdtnndnMTtLMLKennCtTnn1lnMTtLFLennnn)( 0因此积分得：积分得：LFnnK0由初始条件得：由初始条件得：稳态值初始值时间常数2.过渡过程中转矩变化规律 00000FFLLTnnTnnTnnmTtLFLeTTTT)(0mTtLFLeTnTnTnTn)(00000代入转速变化规代入转速变化规律方程，

38、得律方程，得3.过渡过程中电枢电流变化规律 00FtFLtLatICTICTICTmTtLFLaeIIII)(0mTtLtFtLtateICICICIC)(0代入转矩变化规代入转矩变化规律方程，得律方程，得4.过渡过程时间的计算过渡过程时间的计算 当t时，n=nB。实际上，当t=(34)Tm，nnB，工程上认为系统进入稳态，所以只要已知机电时间常数Tm，就可求出整个过渡过程所需的时间。但实际生产中，往往还需要求过渡过程进行到某一阶段所需的时间，例如求A、B之间任意一点x，转速nx为已知，则过渡过程时间tx计算如下：计算过渡过程时间计算过渡过程时间tX公式公式 LXLFMXTTTTTt0lnMX

39、TtLFLXennnn0LXLFMXnnnnTt0ln同理有：同理有：LXLFMXIIIITt0ln4.4.2 起动过渡过程起动过渡过程起动过渡过程表达式：起动过渡过程表达式：)1 (MTtAenn)1 (mTtAenn)1 (mTtAennMMTtsTtLeTeTT)1 (MMTtsTtLaeIeII)1 (4.4.3 能耗制动过渡过程能耗制动过渡过程虚稳态点的概念虚稳态点的概念XTtBFBntennnnM0)(01 拖动反抗性恒转矩负载拖动反抗性恒转矩负载0nennnnMTtCAC0TeTTTTMTtABAAABMCCAMTTTTnnnTtlnln02 拖动位能性恒转矩负载拖动位能性恒转矩

40、负载BO（C）：）：0nennnnMTtCAC0TeTTTTMTtABA010nennMTttD010TeTTMTttDOD：1. 拖动反抗性恒转矩负载拖动反抗性恒转矩负载4.4.4 反接制动过渡过程反接制动过渡过程BE（C）：）：0nennnnMTtCACETtABATTeTTTTM010nennMTttDETttAEATTeTTTTM0ED：2. 拖动位能性恒转矩负载拖动位能性恒转矩负载BE（C）：）：0nennnnMTtCACETtABATTeTTTTM010nennMTttDETttDEDTTeTTTTM0ED：例题例题4-8 已知某他励直流电动机，已知某他励直流电动机，PN=5.6k

41、W，UN=220V，IN=31A，nN=1000r/min，Ra=0.4。如果。如果GD2=9.8Nm2，TL=49Nm，在电动运行时进行制动停车，制动的起始电流，在电动运行时进行制动停车，制动的起始电流为为2IN。试就反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载两种情。试就反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载两种情况，求：况，求：（1能耗制动停车时间；能耗制动停车时间；208. 010004 . 031220NaNNNenRIUC3 .1010208. 055. 9494 . 0208. 022055. 922TCRCUnNeaNeNA(1)解解nTAnLCBTL-TLTF0=-2TNn0nF01 .2103 .1010208. 0ANeaAnCE39. 33121 .2102NaAaIERR214. 03758 . 9208. 055. 939. 337555. 9222GDCRRTNeaMsnnnTtCCAM269. 04024023 .1010ln214. 0ln0nTAnLCBTL-TLTF0=-2TNn0nF0402208. 055. 94939. 355. 922LNeaCTCRRn0nennnnMTtCAC（2反接制动停车时间；反接制动停车时间；(2)解解FEnTAnLCBTL-TLTF0=-2TNn0nF094. 63121 .2102202N