电机原理及拖动（第4版）课件：他励直流电机的机械特性

《电机原理及拖动》

第4版2024/12/272

以直流电动机作为原动力拖动生产机械作功，本章主要研究电动机与被拖动的生产机械之间的关系，即电动机的电磁转矩与生产机械的负载转矩和系统转速之间的关系。主要学习5个方面内容：直流电动机机械特性、直流电动机起动和反转、直流电动机调速、直流电动机制动、电力拖动系统的过渡过程。直流电动机的电力拖动2024/12/273他励直流电机的机械特性一、一般概念2024/12/274当均为常数时电动机转速与电磁转矩的关系：理想空载转速机械特性斜率2024/12/275CA:依靠外力达到理想空载转速点（0,n0）B:电动机即将起动点，由于电机不转，此时电流也称堵转电流（Tk，0）C:实际空载转速点（T0，n0’）特性曲线上的ABC点2024/12/276穿越Ⅰ.Ⅱ.Ⅳ象限的直线第Ⅰ象限：T和n的方向一直，T为拖动转矩转矩从零增加到T时转速降落为第Ⅱ象限：n>n0T<0。T和n的方向相反，T为制动转矩机械特性上的每一点的转速都高于n0电枢电势高于电网电压。所以电枢电流为负值。如小车下坡的例子：2024/12/277

上坡时摩擦力+重力2024/12/278

下坡时摩擦力－重力2024/12/279

如果Tm<Tw

，转速快速上升2024/12/2710如果稳速下坡，需加反方向力2024/12/2711

上坡时负载转矩TL=Tm+TwnTLTn0Tn2024/12/2712n0TLT

下坡时负载转矩TL=Tm－TwTn2024/12/2713转速上升超过n0进入第二象限TLTn0Tn2024/12/2714TLTn0进入第2象限Ea>U，电流反向转矩制动TnTL=Tm-Tw，如果

Tm<Tw2024/12/2715第Ⅳ象限内：电机反转，电枢电势小于0，与电网电压同向，电枢电流：电磁转矩与电机转向相反，为制动转矩。2024/12/2716硬特性和软特性为表述不同条件的机械特性，引入“硬度”的概念。所谓机械特性硬度是指特性曲线上某一点的电磁转矩对该点转速的导数：硬度是机械特性曲线斜率的倒数，显然斜率越小硬度越大。2024/12/2717二、固有机械特性和人为机械特性（一）固有机械特性当时电动机转速与电磁转矩的关系：2024/12/2718固有机械特性2024/12/27191、电枢串电阻时的人为特性保持不变,只在电枢回路中串入电阻的人为特性特点：1）不变，变大；

2）越大，特性越软。（二）人为机械特性2024/12/2720电枢串电阻时的人为特性2024/12/2721二、固有机械特性和人为机械特性2、降低电枢电压时的人为特性保持不变，只改变电枢电压时的人为特性：特点：

1)

随变化,不变;2)不同,曲线是一组平行线。2024/12/2722降低电枢电压时的人为特性2024/12/27233、减弱励磁磁通时的人为特性特点：1）弱磁，

增大；

2）弱磁，增大保持不变，改变励磁回路调节电阻的人为特性：2024/12/2724“弱磁升速”A转速较高时电压平衡式中的Ea所占比重大，它的下降会使电流有明显上升，电磁转矩增大；转速较低时Ea所占比重小，它的下降只使电流略有增加。实际使用范围出现在A点的左侧。2024/12/2725三、电枢反应对机械特性的影响解决曲线上翘的方法是在主磁极绕组串联一个助磁的稳定绕组以抵消电枢反应的影响。2024/12/2726已知，求两点:理想空载点和额定运行四、机械特性绘制(一)、固有特性的求取（1）估算（2）计算（3）计算理想空载点：（4）计算额定工作点：2024/12/2727（二）、人为特性的求取

在固有机械特性方程的基础上，根据人为特性所对应的参数或或变化，重新计算和，然后得到人为机械特性方程式。例题：一台直流电动机，铭牌数据如下：UN=220V，IN＝180A，nN＝1000r/min，额定效率83.6%

。求1.自然机械特性2.外串电阻Rc=0.5欧3.电源电压U=110V4.磁通为0.9额定磁通的人为机械特性2024/12/2728

处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动，导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。五、电力拖动系统稳定运行条件2024/12/2729五、电力拖动系统稳定运行条件在点，系统平衡2024/12/2730电压波动使机械特性曲线上移，转速不能突变，由于转速由上升到，扰动消失特性曲线恢复原位，系统减速，沿绿色线路回到点运行。2024/12/2731电压波动使机械特性曲线下移，转速不能突变，由于转速由下降到，扰动消失特性曲线恢复原位，系统加速，沿绿色线路回到点运行。2024/12/2732在点，系统平衡负载突然升至瞬间转速不变即电枢电流不变、电磁转矩不变，系统将一直减速，不可能回到点运行。负载突然降至瞬间转速不变转速由上升，T不断加大，即使扰动消失，系统也将一直加速，不能回到点运行。最后电机因转速过高、电流过大而损坏。2024/12/2733电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是：2.充分条件:

在交点处满足。或者说，在交点的转速以上存在