直流电动机的电力拖动他励直流电动机的机械特性（下）

机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T的关系n=f(T)，其中：T是指电磁转矩。机械特性是电动机机械性能的主要表现。电动机工作在电动状态时T=T2＋T0。电机工作在发电状态时T1=T＋T0在运动方程式T-Tz=JdW/dt中，T应为电动机的输出转矩T2

，但一般情况下，空载转矩T0占转矩T或T2的比例较小，所以可忽略不计，认为T2=T，或认为Tz为负载转矩与空载转矩之和。电动机转速n与电枢电流Ia的关系曲线n=f(Ia)称为转速特性。2023/5/171§8-1他励直流电动机的机械特性2023/5/1723、减弱气隙磁通时的人为机械特性条件：U=UN、Φ可变、电枢回路不串电阻，即RΩ=0时的机械特性机械特性方程：特点：磁通减弱时，特性上移，n0增大，斜率增大，特性变软。堵转转矩：21F>F>FN2023/5/173速度特性方程：特点：磁通减弱时，特性上移，n0增大，斜率增大，特性变软。磁通越小，特性越软。堵转电流：2023/5/174他励直流电动机的固有机械特性为一条直线，因此只要求出直线上任意两点的数据就可以画出这条直线。一般计算理想空载点(T=0，n=n0)和额定运行点(T=TN，n=nN)数据。四、机械特性的绘制1、固有机械特性的绘制理想空载点其中UN、IN和nN为已知，Ra可实测，也可通过下式估算。额定工作点2023/5/175各种人为机械特性的绘制也较为简单，只要把相应的参数值代入相应的人为机械特性方程式，用二点法即可求取。2、人为机械特性的绘制理想空载点额定工作点速度特性曲线的求取与之相同Eg:一台Z2型他励直流电动机的铭牌数据为：PN=22kW,UN=220V,IN=116A,nN=1500rpm。试绘制其机械特性。2023/5/176五、电力拖动系统稳定运行的条件稳定运行是拖动系统的必要条件。稳定运行是指系统原来处于某一转速下运行，由于受到外界某种扰动，如负载的突然变化或电网电压的波动等，导致系统的转速发生变化而偏离了原来的平衡状态，如果系统能在新的条件下达到新的平衡状态，或者当外界扰动消失后能自动恢复到原来的转速下继续运行，则称该系统是稳定的；如果当外界扰动消失后系统的转速或无限制地上升，或一直下降至零，则称该系统是不稳定的。系统能够稳定运行，首先要有稳态工作点。假定电动机能以某一恒定速度n运转，根据运动方程，电动机产生的电磁转矩T必定和负载转矩Tz相平衡，即T和Tz两条特性有交点。此时，T=Tz称为系统稳态运行点（平衡运行点）。2023/5/177A、B二点都是稳态工作点，但A点和B点在扰动到来后的工作状态是不一样的：A点能够稳定运行，B点则不能够稳定运行。可见电力拖动系统的稳定运行条件就是研究生产机械负载转矩特性与电动机的机械特性这两种特性的配合问题。2023/5/178通过以上分析可知，电力拖动系统的稳态工作点在电动机机械特性与负载特性的交点上，但并非所有的交点都是稳定工作点。也就是说，T=TZ仅仅是系统稳定运行的一个必要条件，而不是充分条件。要实现稳定运行，还需要电动机机械特性与负载转矩特性在交点处的配合。电力拖动系统稳定运行的充分必要条件又是什么呢？这就要看如果电力拖动系统原在交点处稳定运行，由于出现某种干扰作用（如电网电压波动、负载转矩的微小变化等），使原来两种特性的平衡变成不平衡，电动机转速便会有变化，当干扰消除后，拖动系统是否有能力使转速恢复到原来交点处的数值。如果电力拖动系统能满足这样的特性配合条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。以恒转矩负载为例：A为稳定工作点稳定运行于A时因负载扰动n下降到B负载扰动消失后，因B点电动机转矩大于负载转矩，电动机加速，工作点可回到A。即扰动使∆n<0时，若T>Tz,可返回；若因负载扰动n上升到C，扰动消失后，因C点电动机转矩小于负载转矩，电动机减速，工作点也可回到A。即载扰动使∆n>0时，若T<Tz,可返回。A为不稳定工作点因负载扰动n下降到B。负载扰动消失后，因B点电动机转矩大于负载转矩，电动机加速，工作点背离A，越升越高；即负载扰动使∆n>0时，若T>Tz,不可返回；若因负载扰动n上升到C，扰动消失后，因C点电动机转矩小于负载转矩，电动机减速，工作点也背离A。即扰动使∆n<0时，若T<Tz,不可返回2023/5/179由以上分析，可得出如下结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工作点上满足（充分条件）则系统能稳定运行。对恒转矩负载,d