机械特性曲线
生产机械的机械特性
生产机械的机械特性
同一转轴上负载转矩与转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。即
n=f(T L)。不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同，其机械特性曲线的形状也有所不同，大体上可以归纳为以下几种典型的机械特性。
一、恒转矩型机械特性
此类机械特性的特点是负载转矩为常数，如图2.4所示。属于这一类的生产机械有提升机构、提升机的行走机构、皮带运输机以及金属切削机床等。
依据负载转矩与运动方向的关系，可以将恒转矩型的负载转矩分为反抗转矩和位能转矩。
反抗转矩也称摩擦转矩，是因摩擦、非弹性休的压缩、拉伸与扭转等作用所产生和负载转矩，机床加工过程中切削所产生的负载转矩就是反抗转矩。反抗转矩的方向恒与运动方向相反，运动方向发生改变时，负载转矩的方向也会随着改变，因而它是阻碍运动的。按关于转矩正方向的约定可知，反抗转矩恒与转速n 取相同的符号，即n为正方向时T L为正，特性曲线在第一象限；n为反方向时T L 为负，特性曲线为第三象限，如图2.4所示。
位能转矩与摩擦转矩不同，它是物体的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩，卷扬机起吊重物时重力所产生的负载转矩就是位能转矩。位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方
向便促进运动。卷扬机起吊重物时由于重力的作用方向永远向着地心，所以，由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升时，T L 与n方向相反；而当重物下降时，T L则与n方向相同。不管n为正向还是反向，反抗转矩T L和符号总是正的；位能转矩T L的符号则有时为正，有时为负。
实验报告-直流电机特性曲线
直流电机特性曲线
一、实验内容
1.直流电机固有机械特性曲线
2.直流电机电枢回路串电阻机械特性曲线
3.直流电机弱磁机械特性曲线
二、实验原理
1.他励直流电机固有机械特性方程式式：
n=
U N
C eΦN
−
R a
C e C TΦN2
T em
由公式可以画出其固有机械特性曲线：
2.电枢回路串接电阻R e时的人为机械特性方程为
n=
U N
C eΦN
−
R a+R e
C e C TΦN2
T em
特点：①理想空载点不变
②曲线斜率随串入电阻的增大而增大，转速降增大，机械特性变软
③对于相同的电磁转矩，串入电阻越大，转速n越小
3.改变电源电压U d时的人为机械特性方程式
n=
U d
C eΦN
−
R a
C e C TΦN2
T em
特点：①理想空载转速随电源电压降低而成比例降低
②曲线斜率保持不变，特性的硬度保持不变
③对于相同的电磁转矩，转速n随电源电压降低而减小
4.渐弱磁通时的人为机械特性方程式为
n=
U N
C eΦ
−
R a
C e C TΦ2
T em
特点：①理想空载点随磁通减弱而升高
②曲线斜率与磁通成反比，减弱磁通，斜率增大，机械特性变软。
三、实验结果
1.固有机械特性 U=U n=220V I f
I a(A) 1.110.90.70.60.40.30.20.082 n(r/min)160016131625164716591687170417241752
e n f
=0.12A
I a(A)0.080.10.150.20.250.30.350.40.45
n(r/min)167616401552146413831286121311331049
电机特性曲线
电机特性曲线
Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
如何绘制性能曲线图
作者：刘小鑫
性能曲线图的四个要点
1、空载转速(N0)—指电机不受任何机械阻力或负载时的电压，在轴枝上测得的速度，单位为rpm(每分钟内旋转的圈数)。
2、空载载电流(I0)—指在电机无任何负载的情况下测得的电流量。
3、堵转转矩(Ts)—指因加载引致电机停止旋转时测得的转矩。但建议阁下不要如此操作，因“退磁”或过载可能损坏电机。
4、堵转电流(Is)—指在电机因过载而停止旋转时测得的电流量。
绘制性能曲线图
1、速度曲线—是连接N0(空载转速)点及Ts(堵转转矩)点的曲线，其标示出电机在不同情况下的速度。
2、电流曲线—是连接I0(空载电流)点及Is(堵转电流)点的曲线，其标示出电机在不同情况下的电流量。
3、输出功率曲线—用以表示电机的输出功率，并可用以下公式计算：P=(速度x转矩)/9500(速度单位为rpm,转矩单位为mNm)。
4、效率曲线—用以表示电机的效率，可用以下公式计算：Eff(%)=(输出功率/(电压x 电流))x100
影响电机性能的主要因素
1、输入电压—在保持I0不变的情况下，输入电压增大会令N0、Is及I0增大。
2、串接电阻—在保持N0不变的情况下，串接电阻增大会令Ts及Is减小。
3、绕组的匝数—在保持Ts不变的情况下，绕组匝数增加将令N0、I0及Is增大。
4、绕组的线径—在保持I0及N0不变的情况下，绕组直径增大将令Ts及Is增大。
5、磁通量—在保持Is不变的情况下，磁通量增大将令N0及I0减小。
机械特性曲线
最大转矩 Tmax为
Tmax
K
U12 2 X 20
U12
n n0 nN
d U1 U1
U1 U1 T
O TN Tst Tmax
不同电源电压的转矩特性
不同转子电阻的转矩特性
Tmax
K
U12 2 X 20
Ｓm=
R–—2
X20
n n0
R2 R2
R2 R2
T 0
Tmax百度文库
结论：
a. Tmax U12 b. Tmax 与 R2 无关 c. 过载系数
Tmax / TN 1.8 2.2
d. sm= R2 / X20 sm与 U1无关
3. 起动转矩 Tst
起动瞬间 n = 0，s = 1
T
K
sR2U12 R22 (sX 20 )2
Tst
K
R2U12
R22
X
2 20
U1↓→ Tst ↓↓ 起动转矩倍数
R2↑→ Tst↑
(4) P1 =
PN
N
=
4.5 0.845
= 5.33 kW
(5) Tmax = TN = 2 × 45.24 = 90.48 N·m
(6) Tst= st TN = 1.7 × 45.24 = 76.91 N·m
机械设计10[1].4弹簧的应力、变形和特性曲线
![机械设计10[1].4弹簧的应力、变形和特性曲线](https://img.taocdn.com/s3/m/efd24b4710661ed9ac51f36b.png)
弹簧的应力与变形 弹簧的特性曲线
教学指导
习题解答
10.4.1 弹簧的应力与变形
• ⒈ 弹簧的应力 K 8FC d 2
• 2.弹簧的变形 8FD 3n 8FC 3n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Gd 4
Gd
• 3.弹簧的刚度 k F Gd 4 Gd
8D3n 8C 3n
10.4.2 弹簧的特性曲线
• 弹簧的特性曲线是表示弹簧所受载荷F与 变形量λ之间的关系曲线。
• 等节距的圆柱螺旋弹簧在弹性范围内工 作，载荷与变形成正比，特性曲线为直 线。
• 教材图10-5所示为压缩弹簧的特性曲线。
直流电动机机械特性曲线Matlab仿真
直流电动机机械特性曲线Matlab仿真
1.选题目的与意义
与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速范围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高；调速方法简便，工作可靠。在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、电缆设备等对线速度一致性要求较高的地方，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械。直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，想负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。
直流电动机由于具有调速性能好、制动控制便利、启动转矩大的特点而在工业等领域广泛应用。直流电动机主要分为四种，其中他励直流电动机的应用是最广泛的，故研究他励直流电动机的机械特性便更有一定的指导意义，也是我们选择这个课题的原因。
电动机的机械特性，即电动机的转速n随着转矩T而变化的特性，可表达成 n=f（T）的函数关系。在特性曲线上，电机的转速与电磁转矩关系是瞬时的，电磁转矩的变化将引起转速瞬时变化。若能更好地了解电动机的机械特性，就能在合适的场合使用更适合的电动机，同时也能更好把握其机械特性对于启动、调速、制动等方面的应用。下面我们将通过Matlab软件对他励直流电动
机的机械特性进行仿真分析，从而得出一些结论。
2.理论基础
他励直流电机电路如下图所示：
忽略电机电刷接触压降，可得电枢回路电势平衡方程式：
U=Ea+IaRa (2-1) 其中Ra为电枢回路电阻，Ea为主磁场在电枢绕组中的感应电动势，称为电枢反应电势。
在直流电机中，电势是由电枢绕组切割磁感线产生的，根据电磁感应定律有：
三相异步电动机的机械特性曲线概要
三、电机的自适应负载能力
电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。 常用特
TL n S I 2 T 直至新的平衡。此过程中，I 2 时， I 电源提供的功率自动 1
增加。
n
性段
n0
T
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械的重要 特点。（如：柴油机当负载增加时，必须由操作者加大 油门，才能带动新的负载。）
专业
专注
专心
电机控制技术
——三相异步电动机的 机械特性曲线
工作单位：邢台职业技术学院
主讲：马军强
目
1
2 3 4 5
录
机械特性曲线
额定转矩 电机的自适应负载能力 机械特性的软硬 最大转矩 起动转矩 转矩和电压的关系 转矩和转子电阻的关系
6
7
8
一、机械特性曲线
一定的电源电压和转子电阻之下，转矩与转差 率的关系曲线或转速与转矩的关系曲线 由转矩公式 得特性曲线：
n
n0ຫໍສະໝຸດ Baidu
T
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 ( sX 20 )
求 解
Tmax
T 0 S
Tmax
KU12
1 2 X 20
五、最大转矩
Tmax 过载系数： TN
三相异步机
导线机械特性曲线绘制
电气化届架空线路课程设计机械特性曲线绘制设计
学生姓名
学号
所属学院
专业农业电气化与自动化
班级
指导教师
日期
前言
建设一条架空线输电线路,必须符合经济合理、安全适用的原则，既要充分利用材料的强度，又要保证安全运行。
对于悬挂在架空线路杆塔上的导线，外界温度变化将引起导线的伸长或缩短，而导线上的荷载变化将引起导线的弹力变形，这两种现象都使导线的长度发生变化。通过计算可知：档距一定时，导线长度的微小变化也会导致导线应力和弧垂的很大变化。导线长度的缩短，将使导线应力增大，弧垂减小；反之，导线伸长，将使导线应力减小，弧垂增大。显然，在线路设计时，必须计算导线的应力和弧垂，确定和掌握导线在各种气象条件下的应力和弧垂的变化情况，并保证当导线应力最大时，其值不超过导线强度允许值，而当弧垂最大时，要保证导线的对地安全距离，从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠。
本次设计是要绘制导线的机械特性曲线，在线路设计过程中，为了设计计算的方便，总是首先计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂，并把计算结果以横坐标为代表档距，纵坐标为应力或弧垂绘制成各种气象条件时代表档距和应力或弧垂的关系曲线，这些曲线就称为导线的应力或弧垂曲线，简称导线机械特性曲线。
目录
工程概况 (3)
1．导线型号的确定 (3)
2.各气象条件时的比载确定 (3)
3.安全系数及防振措施的确定 (4)
4.临界档距计算及辨别 (4)
4.1计算数据 (4)
4.2临界档距计算 (4)
4.3有效临界档距辨别 (5)
4.4结论 (5)
5.机械特性应力特计算 (5)
tma热机械曲线
tma热机械曲线
TMA（热机械分析）是一种测量物质在温度变化过程中形变的技术。其基本原理是将样品置于加热炉中，控制样品温度变化，使样品受力（压缩、拉伸或弯曲），然后检测样品在特定温度下的形变情况。TMA曲线即热机械曲线，是描述样品在不同温度下的形变与温度的关系曲线。
TMA可分为以下几种方法：
1.热膨胀法：是在程序控温下，测量物质在可忽略负荷时尺寸与
温度关系的技术。
2.静态热机械分析法：是在程序控温下，测量物质在非振动负荷
下的温度与形变关系的技术。
3.动态热机械分析法：是在程序控温下，测量物质在振动载荷下
的动态模量或力学损耗与温度的关系的技术。
TMA曲线可以用于测定聚合物的玻璃化转变温度、软化温度等，也可以用于研究材料的热膨胀系数、热稳定性等性质。通过TMA曲线分析，可以得到材料的热膨胀系数、弹性模量、热稳定性等参数，从而对材料的性能和加工工艺进行评估和优化。
无刷直流电机机械特性曲线
04
U > U > U > U
4 3 2 03
1
02
01
U U U U
1 2 3
4
O
M M
1
2
M百度文库
3
M
4
M
柴油机特性曲线..
机电工程学院交通专升本
1304004041
张明
柴油机在不同的工况下，各主要指标是变化的。要找出它们的变化规律，必须在发动机测功器上进行试验，测出在不同工况下的数据，并绘制成曲线表示其变化关系。这些曲线称为柴油机的特性曲线。在衡量柴油机的动力性和经济性时，常用的特性曲线有负荷特性曲线、速度特性曲线和调速特性曲线等。
负荷特性。当柴油机的转速保持不变时，其他性能参数随负荷变化的关系称为负荷特性。测定柴油机的负荷特性时，是在保持某一转速情况下，通过改变喷油量的方法来改变柴油机的负荷（如图1-13所示）。柴油机负荷越大，每小时的供油量G，也越大，燃烧放出的热量增多，排气温度Tr升高。耗油率ge则反映燃油燃烧的完善程度。耗油率ge曲线上点1是最低值，称为最低耗油点。如耗油率曲线的变化较平坦，表示在负荷变化较广的范围内，能保证有较好的经济性，这对于负荷变化较大的施工机械来说是十分有利的。点2为冒烟界限点，此时燃烧恶化，排气中出现黑烟，这不仅使耗油率增加，而且还由于柴油机过热，容易引起故障，影响柴油机的寿命
。
速度特性。柴油机试验时，如将柴油机喷油泵的供油拉杆（油门）固定在某一位置上，并调节作用在飞轮上的阻力扭矩（即发动机的负荷），发动机的转速必将发生变化。这样可将测得的数据绘制成发动机的有效扭矩Me.有效功率N。和耗油率g。随转速n而变化的关系曲线，称为柴油机的速度特性曲线。
如果供油拉杆是固定在最大供油量（额定供油量）位置上，测得的有效扭矩与转速的关系曲线称为全负荷速度特性曲线，亦称外特性
曲线。如供油拉杆固定在小于额定供油量的各个位置上，所得一组曲线称为部分负荷速度特性曲线。对于分析柴油的性能有重要意义的是外特性曲线（如图1-14所示）。在图1-14中横坐标上的nmin为最低稳定转速，nmin为最高转速，n1为最大扭矩Me,max的转速，nH为额定扭矩MH时的转速，，n2为最大功率Ne，max时的转速。在有调速器的柴油机上它的转速在柴油机尚未达到最大功率Nmax 以前就受到限制。一般是将调速器开始起调速作用点c定在耗油率ge曲线上的最低油耗点上。此时c点的功率称为额定功率NH，相应的转速称为额定转速nH，相应的扭矩称为额定扭矩MH。
离心泵的特性曲线
6
4、水泵实际特性曲线
• 以后弯式叶片为例 • （1）叶槽中液流不均匀的影响 • （2）水力损失 • （3）渗漏量
7
5、水泵内部的能量损失
• (1)水头损失：摩阻损失，冲击损失
• 水力效率ηh：。
h
H HT
• (2)容积损失，在水泵工作过程中存在着泄漏和回流问题，存在容积
• 一般以流量Q为横坐标，，用扬程H、功率N、效率η和 允许吸上真空度Hs为纵坐标，绘Q～H、Q～N、Q～η、 Q～ Hs曲线。
1
2
• 2.6.1理论特性曲线的定性分析
• 1.理论扬程特性曲线方程
HT
u2C2u g
HT ug2(u2Q FT2 cot2)
C 2r
QT F2
HT ABQ T
QT——泵理论流量(m3／s)。也即不考虑泵体内容积损失 (如漏泄量、回流量等)的水泵流量； F2——叶轮的出口面积(m2)； C2r——叶轮出口处水流绝对速度的径向分速(m／s)。
11
• 水泵样本或产品目录中除了以性能曲线表示水泵 的性能外，还以表格的形式给出水泵的性能。
12SH-6型泵性能表
水泵 型号
流量Q
m3/h L/s
扬程 H(m)
转速 n
(r/min)
功率 P (KW)
三相异步电动机的机械特性曲线
机械功率为 PMEC m1 I 22 1 s R2 0 s 2 R2 Pem m1 I 2 0 s
电磁功率为
机械功率为负，说明电机从轴上输入机械功率；电磁功率为 正说明电机从电源输入电功率，并轴定子向转子传递功率。 而 PMEC
Pem m1 I 2 2 R s 1 m1 I 2 2 2 m1 I 2 2 R2 R2 s s
1 UN k 2 Zs I st 1 2 电网提供的起动电流减小倍数： I st k
变压器一次侧电流：st I1st I
1 k
Tst 1 起动转矩减小的倍数： k 2 Tst
自耦变压器一般有三个分接头可供选用。
第5章 三相异步电动机的电力拖动
5.2.2 三相绕线型异步电动机的起动
在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界
dTem 转差率，可令 ds 0 求得:
R'2 sm百度文库 2 ' 2 X 1 X '2 R1 ( X 1 X 2 )
m1 pU 12 Tm 2 ' 2 4 f1 ( X 1 X '2 ) 4 f1 [ R1 R1 ( X 1 X 2 ) ] m1 pU 12
Tst K st TN
第5章 三相异步电动机的电力拖动
三相异步电动机的机械特性
第六章三相异步电动机的电力拖动
§6-1 三相异步电动机的机械特性
机械特性是指电动机转速n与转矩T之间的关系，一般用曲线表示。欲求机械特性，先求T与n的数学关系式，称为机械特性表达式。有三种表达式：
一。三相异步电动机机械特性的三种表达式
（一）物理表达式
此式清楚表明了T和、cos之间的关系，虽然、cos与n密切有关，但不能清楚反映T与n的关系。
（二）参数表达式
电磁转矩
由异步电动机的近似等效电路，得
代入T的公式，即得参数表达式
考虑到n=(1－s)n0，，即可由此式绘出异步电动机的机械特性曲线n=f(T)，如图6－1所示。
机械特性的参数表达式为二次方程，电磁转矩必有最大值，称为最大转矩T m。
将表达式对s求导，并令，可求出产生最大转矩T m时的转差率S m
图6－1机械特性曲线
S m称为临界转差率。代入T的公式则可得T m的公式
式中正号对应于电动机状态，负号适用于发电机状态。
一般，故可得近似公式
可见：（1）当电动机参数和电源频率不变时，T m ，而S m与U X无关；
（2）当电源电压和频率不变时，S m和T m近似与（X1＋）成反比；
（3）增大转子回路电阻，只能使S m相应增大，而T m保持不变。
最大转矩T m与额定转矩T N之比称为过载倍数，也称过载能力，用K T表示：
一般异步电动机K T＝1.8～3.0。对于起重冶金机械用的电动机，可达3.5。
异步电动机起动时，n＝0，s＝1，代入参数表达式，可得起动转矩的公式
由此式可知，对绕线式异步电动机，转子回路串接适当大小的附加电阻，能加大起动转矩T st，从而改善起动性能。
直流电机特性曲线
直流电动机特性曲线
一、他励直流电动机
（1）机械特性曲线
保持U=Un，If=IfN，电枢回路不外串电阻时，n=f﹙M﹚
1.调Rf1为最小，加上U=Un，起动，调Rf，使n=nN，这时If=IfN。
2.保持U=Un，If=Ifn，改变Rg，这时n= f﹙M﹚为机械特性曲线，又称负
载特性曲线。
二、工作特性曲线
1.转速特性
U=Un，If=Ifn T，电枢回路不外串电阻时，n=f（P2），（改变Rg）
2.转速特性
U=Un，If=Ifn F，电枢回路不外串电阻时，M=f（P2），（改变Rg）
3.效率特性
U=Un，If=Ifn，电枢回路不外串电阻时，η=P2／P1= f（P2），（改变Rg）
三、调速特性
1.电枢回路串联电阻调速
（1）电枢内串联电阻R1，跳Rf1为最小，加上U=Un，R1为零，起动
（2）调Rf，使n=nN，这时If=Ifn，保持If=Ifn不变。
（3）保持If=Ifn，U=Un，没有R1，n=F（Ia），测电枢电流Ia，调Rg使M 不变或n=f（P2）
2.改变电枢电源电压调速n=f（Ua）
保持If=Ifn，保持M不变，改变Ua，得到n=f（Ua）
4.改变If，保持Un，M不变下，得到m=F（If）曲线
二、直流并励电动机特性曲线见实验指导书
三、直流串励电动机特性曲线见实验指导书
7 流体机械的特性曲线与运行调节
7 流体机械的特性曲线与运行调节
§7-1流体机械特性曲线的定义与分类
流体机械的性能取决于三个基本因素：
[]⎪⎩
⎪
⎨⎧∆）（或，，、或，），（或，—运动参数，，，—介质的物性参数
，—几何参数h h p H P ，q q Q n R m v σηκμρϕα) (0 几何参数和物性参数一定时，机器的工况由H q n v 和，三个参数决定，而ση，，P 等则是工况的函数。流体机械特性曲线的广义函数为：
)(0H q n f P v ，，，，，，，，κρϕαση=
H q n v 和，中只有二个是独立的自变量，当几何参数和物性参数一定时，上式自变量的数
目为2~6个
⎩⎨
⎧常数
参数为自变量，其余为
综合特性曲线：取二个
常数参数为自变量，其余为线型特性曲线：取一个
一、线型特性曲线
在线型特性曲线中只有一个自变量，选择不同的自变量就得到不同的特性曲线，如工作特性曲线和转速特性曲线等
（一）泵与风机的工作特性曲线 1、v q H ~曲线 ①vT T q H ~∞ ∞∞=
u T c u g H 221
∞∞∞-=y m u ctg c u c 2222β
2
22b D q c vT
m π=
∞
∞∞-
=
y vT T ctg b D g q u g
u H 22
222
2βπ
∞=
=
y ctg b D g u B g
u A 22
22
2
2βπ；
vT T Bq A H -=∞
上式为一直线方程，其斜率由∞y 2β来决定。
⎪⎪
⎪⎪⎪⎩
⎪
⎪⎪⎪⎪⎨⎧
=
=︒>⎪⎪⎩
⎪
⎪⎨
⎧===
=︒<=
=︒∞∞∞∞∞∞∞∞g
u H q ctg b D u q H g u H q g