负载的转矩特性
电力拖动系统的运动方程与负载转矩特性
实际生产中，单一类型的负载并不多见，通常是几种 不同类型负载的相近或综合，既要全面考虑，又要抓 住重点。
5、起重机提升机构的负载情况示例
起重机提升机构的工作示意图
起重机在提升重物时，负载转矩TL是重物的重力矩和系统的 摩擦转矩之和。重力矩是位能性恒转矩负载，摩擦转矩是反 抗性恒转矩负载，二者的转矩特性不同。 由于提升重物时，重力转矩比摩擦转矩大得多，所以分析其 运行状态时，要以重力转矩为主，适当考虑摩擦转矩，或者 干脆将摩擦转矩忽略不计。
T为制动转矩， TL为驱动转矩。
T和TL都为驱动 转矩。
5.运动方程中各参数的方向
转速n：规定某一旋转方向为正，反之为负。 电磁转矩T：与n的正方向同向为正，反向为负。 负载转矩TL：与n的正方向反向为正，同向为负。
6.电力拖动系统的运动状态
当T＝TL时， 电动机静止或匀速运动，系统处于静态或稳态。 当T＞TL时， 系统处于加速状态，比如：电动机的启动过程。
一、电力拖动系统简介
• 凡是由电动机作原动机，拖动各类生产机械，完成 一定生产工艺要求的系统，统称为电力拖动系统。 电力拖动系统一般由电动机、传动机构、生产机械、 电源和控制设备等部分组成。
一、电力拖动系统简介
• 电力拖动系统的起源要追溯到19世纪末期，其标志 是电动机逐渐取代蒸汽机。
蒸汽机
电动机
旋转运动方程：
T
轴
TL n
：作用在旋转运动部件上的拖动转矩（N·m） ：负载转矩（N·m） ：转动系统的转动惯量（kg·m2） ：转动系统的机械角速度（rad/s） ：转动系统的机械角加速度（rad/s2）
2.单轴系统的旋转运动方程
● 用转速n代替机械角速度表示系统的速度， 用飞轮矩GD2代替转动惯量J表示系统的机械惯性。
电机及电力拖动课后习题答案
For personal use only in study and research; not for commercial use《电机与拖动基础》课后习题第一章 习题答案1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。
（2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。
直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。
换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。
机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。
电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。
电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。
有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。
电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。
换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。
2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/min 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。
解：电动机η⋅=N N N I U P ， 故 A =⨯⨯=⋅=5.6985.02201013U P I 3N N N η3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/min 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。
解：发电机N N N I U P =， 故 A ⨯==3912301090U P I 3N N N 7．什么叫电枢反应？电枢反应的性质与哪些因素有关？一般情况下，发电机的电枢反应性质是什么？对电动机呢？答：负载时电枢磁动势对主磁场的影响称为电枢反应。
泵类负载转矩和转速关系
泵类负载转矩和转速关系1.引言1.1 概述概述泵类负载转矩和转速是泵运行过程中非常重要的两个参数。
负载转矩是指泵在运行过程中所承受的力矩，它代表了泵所受到的负载大小。
转速则是指泵在单位时间内旋转的次数，它直接反映了泵的运转速度。
泵类负载转矩和转速的关系是工程领域中一项非常重要的研究内容。
研究这一关系可以为我们深入了解泵类设备的运行规律提供有力的支持。
同时，通过对负载转矩和转速的关系进行分析，我们可以制定出更加合理和科学的泵类设备工作参数和运行策略，进而提高设备的工作效率和寿命。
本文将从负载转矩的定义与作用开始阐述，接着探讨转速与负载转矩的关系。
通过分析和总结这一关系，我们可以更好地理解泵类设备运转过程中所产生的负载转矩和转速变化规律，并为工程实践提供一些有益的启示。
最后，我们将对泵类负载转矩和转速关系的应用进行展望。
随着技术的不断进步和研究的深入，我们相信将能够进一步挖掘和应用负载转矩和转速关系，在工程领域取得更多的突破和创新。
在接下来的正文中，我们将一一展开上述内容，详细介绍泵类负载转矩和转速的定义、作用、关系以及应用展望。
通过深入研究和分析，我们希望为读者们提供一个全面而深入的了解泵类负载转矩和转速关系的视角，以期能够为相关领域的工作人员和研究者提供一些有益和实用的参考。
让我们一同展开这个有关泵类负载转矩和转速关系的探索之旅吧！1.2文章结构文章结构部分的内容可以按以下方式编写：文章结构：本文将按照以下结构进行论述：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 负载转矩的定义与作用2.2 转速与负载转矩的关系3. 结论3.1 总结负载转矩与转速关系3.2 对泵类负载转矩和转速关系的应用展望本文首先在引言部分进行概述，介绍了泵类负载转矩和转速关系的研究背景和重要性。
然后，文章结构部分详细说明了本文的章节组织和内容安排，以帮助读者了解文章的逻辑结构。
接下来，正文部分将分别介绍负载转矩的定义与作用以及转速与负载转矩的关系，并对二者之间的关系进行深入探讨。
1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性
1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性2稳定运行条件：1机械特性曲线与负载特性曲线有交点2干扰使转速上升，干扰消除后Tm-Tl《0，与之相反3限制直流电动机启动电流的方法：1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动。
4调速特性：1改变电枢电路外串联电阻Rad 2改变电动机电枢供电电压U 3改变电动机主磁通fai5制动特性:1反馈制动2反击制动3能耗制动6电动机启动要求:1足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动2启动电流越小越好3要求启动平滑4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便.5启动过程中功率损耗越小越好7降压启动方法1电阻或电抗器降压启动2星角降压启动3自耦变压器降压启动8接触器1交流接触器2直流接触器接触器由触头,灭弧装置,铁芯,线圈组成.9继电器分为1电流继电器2电压继电器3中间继电器4热继电器10保护装置有1短路电流的保护装置2长期过载保护装置3零压保护4零励磁保护.11选择电动机三项基本原则:1发热2过载能力3启动能力12三种工作制1连续工作制2短时工作制3重复短时工作制13三相鼠笼点击调速：1变频调速2变极调速14三相鼠笼电机在同电压下空载启动比满载启动转矩：相投15静态技术指标：1静差变2调速范围3调速平滑性16动态技术指标1最大超掉量2过渡过程时间3震动次数3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是1 启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0 和T L=T N两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, ηN=0.8,R a=0.4Ω, R f=82.7Ω。
负载的转矩特性
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.1 机械特性的表达式
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、
电枢回路电阻为定值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电
动机的转速与电磁转矩之间的关系：
U
n f(Tem )
由如图所示他励直流电动机的电 路原理图可得电势平衡方程式， 进而可得机械特性
Ra CeCT ΦN2
Tem
n
n0
n01 特点：1)n0随U 变化, β 不变;
2)U不同,曲线是一组平行线。
U1 U N
UN ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
Tem
第2章 直流电动机的电力拖动
3、减弱励磁磁通时的人为特性 保持R Ra ,U U N 不变，只改变励磁回路调节电阻RSf的人为特性：
I Ia G
If
Uf
第2章 直流电动机的电力拖动
电势平衡方程式 Ea CeIa
其中
U Ea Ia Ra
由此得他励直流电动机的机械特性的表达式：
n
U CeΦ
R CeCT Φ2
Tem
n0 βTem
n
n0
nnN'0
n0 称为理想空载转速。
实际空载转速 n0
U CeΦ
TL
的代数和决定。
第2章 直流电动机的电力拖动
2.1.2 负载的转矩特性
负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。
一、恒转矩负载特性
恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩TL 与转速n 无关 的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。
1.反抗性恒转矩负载
2.位能性恒转矩负载
机电传动系统的动力学基础
机电传动系统的动力学基础基本要求：①掌握机电传动系统的运行方程式，学会用它来分析与判别机电传动系统的运行状态；②了解在多轴拖动系统中，为了列出系统的运动方程式，必须将转矩等进行折算，掌握其折算的基本原则和方法；③了解几种典型生产机械的机械特性n ＝f (TL)；④掌握机电传动系统稳定运行的条件，并学会用它来分析与判别系统的稳定平衡点。
难点：根据机电传动系统中TM 、TL、n的方向，确定TM 、TL是拖动转矩还是制动转矩，从而判别出系统的运行状态，是处于加速、减速还是匀速；在机械特性上判别系统稳定工作点时，如何找出TM 、TL。
2.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统是一个由电动机拖动，并通过传动机构带动生产机械运转的机电运动的动力学整体。
2.1 机电传动系统的运动方程式机电传动系统的运动方程式是描述机电系统机械运动规律的最基本方程式，它决定着系统的运行状态。
dn动态转矩T d ＝T M －T L ；加速度 a ＝dt＝0时，a＝0 ，表示系统处于稳态，系统为匀速运动。
当Td≠0时，a≠0 ，表示系统处于动态，当TdT＞0时，拖动转矩＞制动转矩，a为正，系统加速运动；dT＜0时，拖动转矩＜制动转矩，a为负，系统减速运动。
d2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算机电传动系统运动方程式中的转矩、转动惯量及飞轮转矩等，均分别为同一轴上的数值。
若运动系统为多轴系统，则必须将上述各量折算到同一转轴上才能列出整个系统的运动方程式。
由于一般均以传动系统的电动机轴为研究对象，因此，一般都是将它们折算到电动机轴上。
转矩折算应依据系统传递功率不变的原则。
转动惯量和飞轮转矩折算应依据系统贮存的动能 不变的原则。
2.2.1 负载转矩的折算依据系统传递功率不变的原则 实际负载功率=折算后的负载功率)7.2(cL L LM L L L M L L L j T T j T T T T T ηωωωω'='='=='多轴旋转拖动系统⋯=⋯=321321 传动效率)(/ 速比ηηηηωωc LM j j j j多轴直线运动系统（下放重物））8.2（55.9602Mc L Mc L M L n FvT n Fv T T Fv ηπωωηω====)9.2(55.9c ML n FvT η'=c c cc ηηηη<'-='122.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算（旋转型）依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总转动惯量为数。
电机与拖动基础知识要点复习题
电机复习提纲第一章：一、概念：主磁通，漏磁通，磁滞损耗，涡流损耗磁路的基本定律:安培环路定律: 磁路的欧姆定律作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ乘以磁阻R m磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。
E=IR磁路的基尔霍夫定律（1）磁路的基尔霍夫电流定律穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零（2）磁路的基尔霍夫电压定律沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。
第二节 常用铁磁材料及其特性一、铁磁材料1、软磁材料：磁滞回线较窄。
剩磁和矫顽力都小的材料。
软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。
2、硬磁材料：磁滞回线较宽。
剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。
二、铁心损耗1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗 NiHL的能量。
2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。
3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。
第二章：一、尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。
二、一台直流电机作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。
三、直流电机的主要结构（定子、转子）定子的主要作用是产生磁场转子又称为“电枢”,作用是产生电磁转矩和感应电动势要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）四、直流电机的铭牌数据直流电机的额定值有：1、额定功率P N(kW)2、额定电压U N(V)3、额定电流I N(A)4、额定转速n N(r/min)5、额定励磁电压U fN(V)五、直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。
单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上。
电机与拖动基础(现用)
刨床电力拖动示意图
动，刨刀固定不动。作用在工件上的切削力为F，电动机 的转速为n，传动机构效率为。
把这种多轴系统等效成单轴系统，须将切削力及平移运动部
件的质量折算到电动机轴上的等效转矩 TF 及等效飞轮矩 GDF2。
1.转矩的折算
工作机构为平移运动时，切削功率为: PFv
根据功率平衡关系则有:
TF
2 1
2. 飞轮矩的计算与平移运动相同。
例题(Pg8): 已知减速箱的速比j=34，提升重物时效率=0.83，卷 筒直径d=0.22m，空钩重量G0=470N，所吊重物重G=8820N，电 动机的飞轮矩GDD2=10N·m2，当提升速度为v=0.4m/s，求： (1)电动机的转速 (2)忽略空载转矩时电动机所带的负载转矩； (3)以v=0.4m/s下放该重物时，电动机的负载转矩。
12JF212G4gD F 2 (26n0)2
根据折算前后动能不变的原则有:
1Gf v21GDF 2 (2n)2
2g
2 4g 60
GDF2 4(G2fnv)22 365Gnf2v2
60
例题: 已知切削力F=10000N，工作台与工件运动速度v=0.7m/s， (Pg12) 传动机构总效率 =0.81，电动机转速n =1450r／min，
电动机的负载转矩为 : T FT j f 31 41 0..8 9 33 14.0 11 (N m)
(3)以v=0.4m/s下放该重物时电动机负载转矩的计算
传动机构损耗转矩:
TT j fT jf4.1 0 1 131 .9 43 6 .1 8(2N m)
电动机的负载转矩为:
TT f T11.93 6 1 .8 22.4 6(7N m)
工作机构运动为升 降的电力拖动系统
电力行业--电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性
在 点，系统平衡
扰动使转速有微小增量，转速由 上升到 ， 。 扰动消失,系统减速，回到 点运行。
缺点： 需要一套电压可连续调节的直流电源。
三、减弱磁通调速
减弱磁通后， 理想空载转速 上升, 曲线的 斜率值增大。
调节磁场前 工作点
弱磁稳定后的 工作点
B A
弱磁瞬间工作 点A→A‘
弱磁调速前、后的电枢电流和转速的变化情况
减弱磁通前、 后的电枢电流
变化曲线
减弱磁通调速 前、后转速变
化曲线
结论：磁场越弱， 转速越高。因此电 机运行时励磁回路 不能开路。
优点：
由于在电流较小的励磁回路中进行调节，因而控制方便， 能量损耗小，设备简单，调速平滑性好。弱磁升速后电枢电流 增大，电动机的输入功率增大，但由于转速升高，输出功率也 增大，电动机的效率基本不变，因此经济性是比较好。
其中 为系统的惯性转矩。
运动方程的实用形式：
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。
常把
或
称为动负载转矩,把 称为静负载转矩.
二、运动方程式中转矩正、负号的规定
反向的电枢电流产生反向的电磁转矩，从 而产生很强的制动作用——电压反接制动。
电动 制动
电压反接制动时的机械特性为：
曲线如图中 所示。
恒转矩负载名词解释
恒转矩负载名词解释
恒转矩负载是指在机械系统中，所施加的负载会产生一个稳定
的转矩。
具体来说，当机械系统中的负载施加在旋转部件上时，该
负载会产生一个恒定的转矩，不会随着旋转部件的运动而变化。
恒转矩负载通常用于需要保持恒定速度或稳定运动的应用中。
例如，某些电动机驱动的设备，如传送带、泵和风扇等，需要在工
作过程中保持恒定的转速和转矩。
此时，恒转矩负载可以提供稳定
的负载阻力，使得电动机能够以恒定的转矩输出工作。
恒转矩负载的特点是其转矩输出不受外界因素的影响，不会随
着转速的变化而有所波动。
这种负载通常由一些特定的装置或机构
实现，如电阻器、液体阻尼器、磁粉制动器等。
这些装置能够提供
一定的阻力，使得负载的转矩保持不变。
在工程设计和控制系统中，恒转矩负载的概念是非常重要的。
通过使用恒转矩负载，可以确保机械系统的稳定性和性能，提高设
备的工作效率和可靠性。
同时，恒转矩负载也可以用于测试和实验中，以模拟实际工作条件下的负载情况，评估设备的性能和可靠性。
总结起来，恒转矩负载是指在机械系统中施加的负载会产生一个稳定的转矩，不会随着旋转部件的运动而变化。
它通常用于需要保持恒定速度或稳定运动的应用中，可以提供稳定的负载阻力，确保机械系统的稳定性和性能。
电机拖动复习资料答案
直流电机1、直流电机的静止部分称为定子，它的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置、等部分组成。
转动部分称为转子，它的作用是产生电磁转矩和感应电动势，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
2、单叠和单波绕组，极对数均为p时，并联支路数分别为2p 、 2 。
3、直流电机电枢绕组有叠绕组和波绕组两种基本联接方式，一般来说对电流大、电压较低的直流电机，电枢绕组应采用叠绕组。
4、直流电机的电枢反应的定义是通常把电枢磁动势对空载气隙磁通密度分布的影响称为电枢反应，当电刷在几何中性线时，对于电动机来讲，产生气隙磁场畸变性质的电枢反应，其结果使前极端磁场增强和后极端磁场减弱，物理中性线（逆着）电枢旋转方向偏移。
5、电枢绕组的感应电动势简称电枢电动势。
电枢电动势是指直流电机正、负电刷之间的感应电动势，也就是电枢绕组一条并联支路的感应电动势。
6、直流电机的电磁转矩是由电枢电流和磁场共同作用产生的。
直流发电机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相反，直流电动机电磁转矩的方向和电枢旋转方向相同。
7、直流电机电枢绕组中一个元件经过电刷短路从一条支路转到另一条支路里时，电流的方向改变的过程称为换向。
改善换向的方法一般有装换向极和选择合适的电刷两种方法。
8、直流电机的励磁方式有并励、他励、串励和复励。
9、并励直流发电机自励建压的条件是电机磁路中要有剩磁、励磁绕组并联到电枢两端的极性正确、励磁回路的总电阻小于该转速下的临界电阻。
10、直流电动机的工作特性是指电动机在端电压U=U N、励磁电流I=I N、电枢回路不串电阻的条件下，电动机的转速n、电磁转矩T、效率与电枢电流I a之间的关系。
11、可用下列关系来判断直流电机的运行状态，当 U=E a+R a I a时为电动机状态，当 U=E a-R a I a时为发电机状态。
12、直流电机的转向是由电枢电流方向和磁场方向确定的，改变转向的方法有改变电枢电流方向和改变励磁方向两种。
电机与电力拖动(第三版)习题参考答案
《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案第1章思考题和习题一、填空题1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。
气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。
电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。
感应电动势、电枢电流4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。
他励、并励、串励、复励5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。
相反、反电势6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。
输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩二、判断题(在括号内打“√”或打“×”)1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。
（×）2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。
（×）3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。
（×）4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。
（√）5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。
（×）6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。
（√）三、选择题(将正确答案的序号填入括号内)1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。
A．直流电流B．交流电流C．互相抵消，正好为零2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。
A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。
A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率C．电磁功率4．直流电动机铭牌上的额定电流是。
生产机械的负载转矩特性分析
生产机械的负载转矩特性分析杨勇【摘要】The equation of motion of electric drive system including the relationship between electromagnetic torque, mechanical production ofthe load torque and rotational speed, which quantitatively describe the motion law of drive system. However, to solve the equations of motion, we must first know the mechanical properties of the motor and the load characteristic. Load torque characteristic refers to the function relationship between speed and torque producing mechanical work mechanism. Machiner. Machinery for the production of different characteristics of the load torque is not the same, this paper mainly for the typical load torque characteristics were introduced and analyzed.%电力拖动系统的运动方程式中包括了电动机的电磁转矩、生产机械的负载转矩与转速之间的关系，定量的描述了拖动系统的运动规律。
但是，要对运动方程式求解，首先必须知道电动机的机械特性和负载特性。
负载转矩特性是指生产机械工作机构的转矩与转速之间的函数关系，即。
电机与拖动试题库和知识点
电机与拖动绪论一、名词解释1. 磁场:电流周围的效应2.磁动势（磁通势、磁势）:产生磁场的源泉3.磁场强度:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势影响强度的一个物理量。
4.磁场感应强度（磁通密度）:表征距离磁源即磁动势一定位置的地方，磁动势感应能力强弱的一个物理量。
5.磁通量Φ：垂直穿过某一截面（面积为S）磁力线的数目6.磁阻：就是磁力线通过磁路时所遇到的阻碍，磁阻与磁路的长度成正比，与磁路的磁导率成反比，并与磁路的截面积成反比7电感：其实质表征的就是电磁装置电与磁转换能力的大小。
二、填空1、在电机中磁场的几个常用量分别是磁动势、磁场强度、磁感应强度、磁通等。
2、进行磁路分析和计算时，常用到磁路的基本定律有全电流定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律。
3、电机的电流有交、直流之分，所以，旋转电机也有直流电机与交流电机两大类。
4、旋转电机是一种机电能量转换的机电装置。
5、把电能转换机械能的电机称为电动机; 把机械能转换电能的电机称为电发电机。
三、判断题1、垂直穿过线圈的磁通量随时间变化，必然会在线圈中产生感应电动势。
（√）2、棱次定律表明垂直穿过线圈的变化磁通，会在线圈中产生电动势。
（√）3、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场变化率的方向一致的。
（×）4、棱次定律表明线圈中的感生磁场的方向始终是与原磁场方向一致的。
（×）六、问答题 1.电磁作用原理的综述有电流必定产生磁场，即“电生磁” ；磁场变化会在导体或线圈中产生感应电动势，即“动磁生电” ;载流导体在磁场中要受到电磁力的作用，即“电磁生力”第一章直流电机的原理与结构一、名词解释（一）1.电枢：在电机中能量转换的主要部件或枢纽部分2.换向：直流电机电枢绕组元件从一条支路经过固定不动的电刷短路，后进入另一条支路，元件中的电流方向改变的过程。
3.额定值：在正常的、安全的条件下，电气设备所允许的最大工作参数。
（二） 1.电机：机电能量（或机电信号）转换的电磁装置2.直流电机：直流电能与机械能量进行转换的电磁装置3.直流发电机：把机械能量转换为直流电能的电磁装置4.直流电动机：把直流电能转换为机械能量的电磁装置5.交流电机：交流电能与机械能量进行转换的电磁装置6.交流电动机：把交流电能转换为机械能量的电磁装置7.交流发电机：把机械能量转换为交流电能的电磁装置（三）第一节距：同一元件的两个元件边在电枢圆周上所跨的距离（四）极距：相邻两个磁极轴线之间的距离（五）电角度：磁场在空间变化一周的角度表示二、填空1、铁心损耗一般包括磁滞损耗、涡流损耗。
电力拖动系统的负载转矩特性hou
生产机械的负载转矩特性
负载的转矩特性指：一、恒转矩负载机械特性——T L 大小不变这类生产机械的转矩T L 的大小不随转速n 的变化而改变。
生产机械的负载转矩特性
电动机的机械特性
=n f T L ()
-=Ωd d L T T J t
转矩总是阻碍运动的制动性质，又称摩擦转距负载当转动方向改变时，负载转矩的大小不变，生产机械的负载转矩特性但方向随之改变。
1反抗性恒转矩负载
大小与速度无关，方向始终与n
相反
n 为正，T L 为正，一象限
n 为负，T L 为负，三象限
D
T 生产机械的负载转矩特性L 电动机轴T n
特点：大小恒定不变；作用方向与n 无关，不变。
n
T L 0T L 提升重物，n 向上为正，下放重物n 向下为负
T L 始终为正（与n 方向相反）
2位能性恒转矩负载
某些生产机械工作机构中具有位能部件（如起重机重物），T L 具有固定的方向。
二、泵及通风机类负载转距特性负载转矩基本上与转速成平方关系=⋅L T K n
2
负载举例：水泵、油泵、通风机和螺旋桨。
生产机械的负载转矩特性
三、恒功率负载机械特性n
T L 0负载转矩与转速成反比关系负载功率:它与n 成反比，称恒功率负载。
=L T K n
=Ω=P L T L C 负载举例：车床、刨床。
=Ω=⋅602πL L L T P P n
生产机械的负载转矩特性。
负载转矩和堵转转矩的关系
负载转矩和堵转转矩的关系
负载转矩是指电动机在运转过程中所承受的外部负载产生的转矩，而堵转转矩则是指当电动机因为过大的负载而不能转动时（即转速为零）所能产生的最大转矩。
以下是关于负载转矩和堵转转矩之间关系的具体分析：
1. 概念区分：负载转矩是电机正常工作时由外部负载施加在电机轴上的转矩，它与电机输出的功率或扭矩有关。
堵转转矩（也称为锁转子转矩或起动转矩）则是在电机启动过程中，电机轴被固定不动时能产生的最大转矩。
2. 数值关系：堵转转矩通常要大于额定转矩（满载转矩）。
这是因为电机在启动时需要克服静摩擦力以及加速惯性所需的额外力矩。
当电机堵转时，即转速为零时，此时的转矩表现为堵转转矩，它反映了电机的极限输出能力。
3. 影响因素：负载转矩的大小取决于电机驱动的机械装置所需的实际工作转矩，而堵转转矩则受到电机设计、材料及控制方式的影响。
堵转转矩越大，表明电机具有更强的起动性能和过载能力。
4. 重要性：堵转转矩对于电机的启动性能至关重要，特别是在需要频繁启停或要求较大启动转矩的应用场合。
如果负载转矩超过了电机的堵转转矩，电机将无法启动。
5. 实际应用：在选择电机时，应根据具体的应用需求来确定所需的堵转转矩和额定负载转矩，确保电机能够在给定的负载条件下正常工作并具备一定的过载保护。
综上所述，负载转矩和堵转转矩都是描述电动机力学特性的重要参数，它们分别代表了电机在不同状态下的转矩输出能力，其中堵转转矩是衡量电机启动能力和过载能力的一个重要指标，而负载转矩则直接关联到电机的正常运行和工作效率。
在实际应用中，合理匹配这两者的关系对于保证电机的稳定运行和延长使用寿命具有重要意义。
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U
M
dΩ Tem TL J dt
其中J m 2 为物体的转动惯量。
Tem n
TL
第2章 直流电动机的电力拖动
运动方程的实用形式：
GD 2 dn Tem TL 375 dt 系统旋转运动的三种状态
dn 1)当 Tem TL 或 0 时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处 dt 于稳态。 dn 2)当 Tem TL 或 0 时,系统处于加速运行状态，即处于动态。 dt dn T T 3)当 em 0 时,系统处于减速运行状态，即处于动态。 L或 dt
n
TL
n
TL
第2章 直流电动机的电力拖动
二、恒功率负载特性 恒功率负载特点是：负载转 矩与转速的乘积为一常数，即TL 与 n 成反比，特性曲线为一条双 曲线。
三、泵与风机类负载特性
负载的转矩TL 基本上与转 速 n 的平方成正比。负载特性 为一条抛物线。
n
n
理想的通 风机特性
实际通风 机特性
TL
TL0
U1 U N
U1
Tem
第2章 直流电动机的电力拖动
3、减弱励磁磁通时的人为特性
保持R Ra ,U U N 不变，只改变励磁回路调节电阻RSf 的人为特性：
Ra UN n Tem 2 Ce Φ Ce CT Φ
n02 n
n01
Φ2
Φ1
Φ2 Φ1 ΦN
n0增大； 特点：1）弱磁，
B
Tem
即使扰动消失,也不能回到 B 点运行。 0 TL 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是： (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 dTem dTL (2)充分条件:在交点处,满足: 。 dn dn 或者说,在交点的转速以上存在Tem TL ,在交点的转速以下存 在 Tem TL
GD2 dn 或(Tem TL )称为动负载转矩,把 TL 称为静负载转矩. 常把 375 dt
第2章 直流电动机的电力拖动
二、运动方程式中转矩正、负号的规定 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Tem 与转速 n 的正方向相同时为正，相反时为负。
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.1 机械特性的表达式
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、 电枢回路电阻为定值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电 动机的转速与电磁转矩之间的关系： U
n f(Tem )
由如图所示他励直流电动机的电 路原理图可得电势平衡方程式， 进而可得机械特性
第2章 直流电动机的电力拖动
本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、直 流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程。 2.1 电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性 2.2 他励直流电动机的机械特性 2.3 他励直流电动机的起动 2.4 他励直流电动机的制动 2.5 他励直流电动机的调速 2.6 串励直流电动机的电力拖动 思考题与习题
2 （4）磁通减弱至 时的人为机械特性 3
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.4
人为机械特性求取
在固有机械特性方程 n n0 βTem 的基础
上，根据人为特性所对应的参数 RS 特性方程式。
U 或Φ
变化，重新计算 n0 和 β ，然后得到人为机械
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.4 电力拖动系统稳定运行条件 处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动， 导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在 新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来 的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。 在A点，系统平衡 Tem TL 扰动使转速有微小增量，转速由nA Tem TL。 上升到nA ， 扰动消失,系统减速，回到 A 点运行。 扰动使转速有微小下降，由 n A下降 到 n A ,Tem TL 。
(1)估算 Ra : Ra (
TN CT ΦN I N , n nN (4)计算额定工作点：
第2章 直流电动机的电力拖动
• 课堂练习题 一他励直流电动机，额定功率PN=40KW，
UN=220V， IN=210A，额定转速nN=1000r/min, 求（1）固有机械特性方程式 （2）实际空载转速
Tem
T0
TN
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.2 固有机械特性和人为机械特性 一、固有机械特性 当 U U N ,Φ ΦN , R Ra 时的机械特性称为固有机械特性：
Ra UN n Tem 2 CeΦN Ce CT ΦN
由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性 是硬特性。
Ra Rst 1 Rst 2 Rst 3
e
c
a
T1 I1
Ra Rst 1 Rst 2 R2
Ra Rst 1 Rst 2 Rst 3 R3
Tem I
第2章 直流电动机的电力拖动
二、分组起动电阻的计算 设对应转速n1、n2、n3时电势分别为Ea1、Ea2、Ea3，则有： b点 R3 I 2 U N Ea1
c点 R2 I1 U N Ea1
d点 R2 I 2 U N Ea 2 e点 R1 I1 U N Ea 2 f点 R1 I 2 U N Ea 3 g点 Ra I1 U N Ea 3
在已知起动电流比β和电枢电 阻前提下，经推导可得各级串联电 阻为:
Rst 1 (β 1 ) Ra Rst 2 (β 1 ) βRa βRst 1 Rst 3 (β 1 ) β 2 Ra βRst 2 Rstm (β 1 ) β m 1 Ra βRstm 1
β 增大 2）弱磁，
n0
ΦN
Tk 2 Tk 1 Tk
Tem
第2章 直流电动机的电力拖动
• 课堂练习
一他励直流电动机，额定功率PN=22KW，UN=220V，
IN=116A，额定转速nN=1500r/min, 求（1）固有机械阻时的人为机械特性
（3）电源电压降至110V时的人为机械特性
第2章 直流电动机的电力拖动
二、人为机械特性
当改变U 或 Ra 或Φ 得到的机械特性称为人为机械特性。 1、电枢串电阻时的人为特性 保持 U U N ,Φ ΦN 不变,只在电枢回路中串入电阻 RS 的人为 特性
n
Ra RS UN n Tem 2 C e ΦN C e CT Φ N
TL
第2章 直流电动机的电力拖动 课堂练习题
• 选择题 电力拖动方程式中的GD2反映了（） A 旋转体的质量与旋转体直径的乘积，没有物理意义 B 系统机械惯性的大小，是一个整体物理量 C 系统储能的大小，但不是一个整体物理量
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2 他励直流电动机的机械特性
• • • • • • 机械特性的表达式 固有机械特性 固有机械特性的求取 人为机械特性 人为机械特性的求取 电力拖动系统稳定运行的条件
（2）负载转矩 TL 与转速 n 的正方向相同时为负，相反时为正。
GD2 dn (3)惯性转矩 的大小和正负号由Tem和 TL 的代数和决定。 375 dt
第2章 直流电动机的电力拖动
2.1.2
负载的转矩特性
负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。 一、恒转矩负载特性 恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩TL 与转速 n 无关 的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。 1.反抗性恒转矩负载 2.位能性恒转矩负载
比较以上各式得：
R3 R2 R1 I1 β R2 R1 Ra I 2
第2章 直流电动机的电力拖动
计算各级起动电阻的步骤：
（1）估算或查出电枢电阻 Ra ；
（2）根据过载倍数选取最大转矩 T1 对应的最大电流 I 1 ；
（3）选取起动级数 m；
βm （4）计算起动电流比： UN I 1 Ra
第2章 直流电动机的电力拖动
2.1 电力拖动系统的运动方程式及负载 转矩特性
• 电力拖动系统运动方程式 • 负载的转矩特性
第2章 直流电动机的电力拖动
2.1.1 电力拖动系统的运动方程式 一、运动方程式 电力拖动系统运动方程式描述了系统的 运动状态，系统的运动状态取决于作用在原 动机转轴上的各种转矩。 根据如图给出的系统（忽略空载转矩）， 可写出拖动系统的运动方程式：
第2章 直流电动机的电力拖动 课堂练习题与课后作业
•课堂练习题：课本91页2.9题 在下列图中，那些系统是稳定的？那些系统是不稳定的？ （黑板画图） •课后作业题：课本92页2.26题
第2章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的启动
• 电枢回路串电阻启动 • 降压启动
第2章 直流电动机的电力拖动
第2章 直流电动机的电力拖动
• 深化讨论题 一他励直流电动机，额定功率PN=10KW，UN=220V，
IN=53.4A， Ra=0.4Ω额定转速nN=1500r/min, 求（1）电动机额定运行时的电磁转矩、输出转矩和空载转 矩； （2）理想空载转速和实际空载转速； （3）半载时的转速；
（4）nN=1500r/min。
电动机的起动是指电动机接通电源后，由静止状态加速到稳 定运行状态的过程。 起动瞬间，起动转矩和起动电流分别为 Tst CT ΦI st UN I st Ra 起动时由于转速为零，电枢电动势为零，而且电枢电阻很 小，所以起动电流将达很大值。 过大的起动电流将引起电网电压下降、影响电网上其它用户 的正常用电、使电动机的换向恶化；同时过大的冲击转矩会损 坏电枢绕组和传动机构。一般直流电动机不允许直接起动。