他励直流电动机的机械特性.ppt

1、电 机 原 理 及 拖 动,主讲：武 桐,主要内容： 机械特性 基础 最重要 起动 调速 制动 难点,3 直流电动机的电力拖动,重 点 章 节,一 、他励直流电动机机械特性概念,1. 定义：,电源电压U、气隙磁通、电枢回路总电阻 均为常数时， 讨论 ，即为机械特性。,3.1 他励直流电动机的机械特性,大时 特性曲线越陡 机械特性软 小时 特性曲线越平 机械特性硬,一 、他励直流电动机机械特性概念,3. 机械特性曲线：,穿越、象限的一条略下倾的直线；, 机械特性的软硬度,图32 他励直流电动机的机械特性曲线,3.1 他励直流电动机的机械特性,一 、他励直流电动机机械特性概念,4. 分析 四个特殊

2、点：,理想空载点（ 0， ）, 理想空载点 A,人为通过外界经电机轴上转入与 同方向的拖动转距 ，克服 。,起动理想空载点，仅靠电机本身达不到，但为什么实验中则可以测得,？,3.1 他励直流电动机的机械特性, 额定工作点 C,额定工作点（ ， ）, 堵转点 B,堵转点（ ， 0 ） 堵转转矩： 堵转电流： 仅由外加电压和电枢回路总电阻决定。,（空载堵转电流很大， ）,A、B两点，因为电机电磁功率,，所以不能实现机电能量转换。,一 、他励直流电动机机械特性概念,4. 分析 四个特殊点：,（例）,3.1 他励直流电动机的机械特性,一 、他励直流电动机机械特性概念,5. 三个象限曲线：, 象限 电动

3、状态,， 方向同向，T为拖动转矩； 当 ，从 到 时分析过程：,拖动转矩 ，而转速,？,在U、RaRc为常值条件下,当拖动转矩负载转矩时，电机稳定运行于C,3.1 他励直流电动机的机械特性,一 、他励直流电动机机械特性概念,5. 三个象限曲线：, 象限 发电状态,， 方向反向，T为阻转矩； 且 ，, 象限 制动状态,， 方向反向，电机反转，T为阻转矩； 又 ,3.1 他励直流电动机的机械特性,二 、固有机械特性及人为机械特性,1. 固有机械特性,时，,条件,是一条略下倾的直线,当 时，,额定转速降,固有特性值较小， Ra值较小 特性硬,3.1 他励直流电动机的机械特性,二 、固有机械特性及人为

4、机械特性,2. 人为机械特性,通过人为改变 电动机机械特性方程式中三个参数 U R 机械特性也随之发生变化。三种人为特性, 电枢串电阻的人为机械特性,有,不变， 变化；,随 的增加而增加，特性也随之变软。,3.1 他励直流电动机的机械特性,2. 人为机械特性, 改变电源电压的人为特性,有,变， 不变，一组平行线。, 减弱气隙磁通的人为机械特性,有,， 同时变化。,3.1 他励直流电动机的机械特性,三 、电枢反应对机械特性的影响,电枢反应表现为去磁效应，电枢反应时，气隙磁密不再是常数，将随电枢电流增大而减小。 电枢电流较小时，电枢反应不明显，电枢电流增大时，气隙磁通下降较多，电机n增大，使机械特

5、性出现上翘。,3.1 他励直流电动机的机械特性,图37 电枢反应的去磁效应 引起的机械特性上翘,四 、他励直流电动机机械特性的绘制,3.1 他励直流电动机的机械特性, 固有机械特性的绘制,根据 、 、 ，估算 ; 计算 ; 求 ; 计算 . 通过（ , 0）、（ , ） 两点，绘制固有机械特性。,结合例题P56 3-1,四 、他励直流电动机机械特性的绘制,3.1 他励直流电动机的机械特性,估算 ，计算 ; 计算 , ; 求 ， ; 计算,结合例题P56 3-1, 人为机械特性的绘制,五 、电力拖动系统稳定运行的条件,1. 两个基本概念, 电机工作点：,稳定运行 ；,在工作点稳定运行但不表示系统

6、稳定运行；, 稳定运行点：,系统在工作点运行，当有干扰使电机运行暂时离开此工作点而运行，当干扰消失后电机仍回到此工作点而运行则此工作点为稳定运行点。,电机的机械特性,负载的机械特性,交点,3.1 他励直流电动机的机械特性,2. 电网电压波动干扰分析, 电网电压 由状态- ：,即电压由 到 状态；,电机机械特性由 1 2；,转速不突变 即A B点： ；, B点分析 ：,n减小,N,Y,到 C点,U,3.1 他励直流电动机的机械特性,2. 电网电压波动干扰分析, 电网电压 由状态- ：,即电压由 到 状态；,U,能否回到A点稳定运行呢？,电机机械特性由 2 1 ；,转速不突变 即C D点： ；,

7、D点分析 ：,n增大,N,Y,回到 A点,故，A是稳定运行点！,3.1 他励直流电动机的机械特性,3. 负载转矩波动分析, 稳定运行点a点时 ：,即 ， ；, 当负载转矩变大时 ：,负载转矩机械特性由 1 2 ；,因为 ， ，所以 ；,N,Y,到 b点, “自跟随”现象：当外界负载发生变化时，电机内部自我调整使输出跟上负载变化要求。, 同理，当 ： 时，由 b a 。,故，a 是稳定运行点！,3.1 他励直流电动机的机械特性,3.1 他励直流电动机的机械特性,4. 不稳定状态分析, 稳定运行点a点时 ：, 当负载转矩由 变为 ：,有,电枢反应影响,随 的升高， 不断增大，系统不断加速，最后导致电机因转速过高和电枢电流过大而损坏。,故，a 是不稳定运行点！,3.1 他励直流电动机的机械特性,结 论 一个电力拖动系统稳定运行的充要条件： 电机的机械特性与负载的机械特性的交点， 在交点之上 在交点之下 则：为稳定运行点； 反之，为不稳定运行点。,3.1 他励直流电动机的机械特性,理解并掌握机械特性曲线和方程； 熟练掌握固有机械特性和人为特性的绘制、典型特点并会利用特性解释现象； 熟练掌握固有机械特性和人为特性的计算； 理解判定系统稳定运行的方法，并能利用此方法判定拖动系统的工作点是否为稳定点。,3.1 他励直流电动机的机