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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 四个特殊点：,理想空载点（0，）,理想
2、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
3、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
4、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
5、.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
6、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：；,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
7、,“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械特性,3-3 3-4 3-5 3-29 3-31 3-32,要求：,作业：,谢 谢！,铭牌参数：额定功率 PN 额定转速 nN 额定电压 UN 额定电流 IN 电枢电阻 Ra,（返 回）,额定工作点的计算,3.1 他励直流电动机的机械特性,
