{电力公司管理}培训讲义电机学讲义直流电动机的电力拖动
49页1、直流电动机的电力拖动,1 电力拖动系统的运动方程式和负载的转矩 特性 2 他励直流电动机的机械特性 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,1,1.1 电力拖动系统的运动方程式 1.2 负载的转矩特性,1.1 电力拖动系统的运动方程式,在现代化工业生产过程中,为了实现各种生产工艺过程,需要使用各种各样的生产机械。各种生产机械的运转,一般采用电动机来拖动,这种用电动机作为原动机来拖动生产机械运行的系统,称为电力拖动系统。 电力拖动系统的组成:电源、控制设备、电动机、传动和工作机构。 一、运动方程式 1、单轴系统,2、实用表达式 通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来表示,它们之间的关系为J=mp 式中 m与G转动部分的质量与重量; p与D惯性半径与直径(m); g=9.81m/s2 重力加速度; 再将机械角速度用转速n表示 可得:,3、系统旋转运动的三种状态,1)当 或 时,系统处于静止或恒转速运行状态,即处于稳态。,2)当 或 时,系统处于加速运行状态,即处于动态。,3)当 或 时,系统处于减速运行状态,即处于动态。,二、运动方程式中转矩正、负号的规定,
2、首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向,然后规定:,(1)电磁转矩 与转速 的正方向相同时为正,相反时为负。,(2)负载转矩 与转速 的正方向相同时为负,相反时为正。,(3)惯性转矩 的大小和正负号由 和 的代数和决定。,1.2 负载的转矩特性,负载转矩特性:负载转矩TL与转速n的关系用曲线表示称为生产 机械的负载转矩特性。 一、恒转距负载特性 所谓恒转距负载特性,是指生产机械的负载转矩TL的大小与转速n无关的特性,即无论转速怎样变化,负载转矩的大小都保持不变。根据负载转矩的方向是否与转向有关,恒转矩负载又分为反抗性恒转距负载特性和位能性恒转矩负载特性。,1反抗性恒转距负载特性 特点:TL的大小恒定不变,方向总是与运动方向相反。负 载转矩特性在第一和第三象限,如图1所示,例如 金属的压延,机床的平移机构等。,2、位能性恒转矩负载特性 特点:TL的大小和方向均与转速无关,不随机变化。 其负载转矩特性在第一和第四象限,如图 所 示,例如重物的提升与下放等。,二、恒功率负载特性 特点:TL的大小基本上与转速n成反比,即负载功率为常数,故 称恒功率负载特性。如图 所示,是一条双曲
3、线。切削机 床属于此类。,三、泵与风机类负载特性 特点:TL的大小基本上与转速n的平方成正比。 其特性如图 所示,在第一,三象限,是一条抛 物线。例如风机、水泵、油泵等。,实际生产机械的负载转矩特性可能是以上几种典型特性的综合。,2,1 机械特性的表达式 2 固有机械特性和人为机械特性 3 机械特性的求取 4 电力拖动系统稳定运行条件,1 机械特性的表达式,机械特性:电动机处于稳定运行状态时,电动机的电磁转矩Tem 与转速n的关系曲线称为电动机的机械特性。 ( Tem与n 都是机械量),其中:,称为理想空载转速,称为机械特倾性的斜率,大小反映软特性与硬特性,称为负载时的转速降,机械特性曲线:当U、R、为常数时,为一条向下倾斜的直线。 电枢反应对机械特性的影响,可能使特性在T 较 大时上翘,如图所示 。,机械特性的硬度 :越大,特性越陡,称为软特性; 越小,特性越平,称为硬特性; 表明机械特性曲线的下垂程度。,2 固有机械特性和人为机械特性,一、固有机械特性,其 方程式为:,当 时的机械特性称为固有机械特性:,二、人为机械特性 1、电枢串电阻时的人为机械特性,是一族通过理想空载点并具有不
4、同斜率的人为特性。,保持 不变,只在电枢回路中串入电阻 的人为特性,2、降低电枢电压时的人为机械特性,是位于固有特性下方,且与固有特性平行的一组直线。,保持 不变,只改变电枢电压时的人为特性:,3、减弱磁通时的人为机械特性,保持 不变,只改变励磁回路调节电阻 的人为特性:,3 机械特性的求取,一、固有机械特性的的求取 步骤:(1)估算 (2)计算 (3)计算理想空载点 (4)计算额定工作点数据,二、人为机械特性的的求取,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。,4 电力拖动系统稳定运行条件,一、稳定运行的概念 电力拖动系统在某种扰动作用下,离开原来的平衡状态,但仍能在新的条件下达到平衡状态,或者在扰动消失后仍能自动恢复原平衡状态,则该系统是稳定的。 二、稳定运行的条件,(1)必要条件:电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点, 即存在Tem=TL (2)充分条件:在交点的转速以上存在TemTL,而在交点的转速以 下存在TemTL,不稳定运行,稳定运行,3,3.1 电枢回路串电阻起动 3.2 降压起动,起动过程:
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