电机及电力拖动课件-机械特性

n
B
C
在C点：Tem TL ，系统开始加速。 nB
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
Tem
dTem dTL (2)充分条件:在交点处,满足: 。 dn dn
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的机械特性
内 容 提 要
• 2.3.1 机械特性的基本方程式
• 2.3.2 固有机械特性和人为机械特性
• 2.3.3 机械特性的求取 • 2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压U、励磁电流If、 电枢回路总电阻R为恒值的条件下，电动机的转速与电磁转矩之 间的关系： n f(Tem ) 2.3.1 机械特性的基本方程式 由直流电动机的转速公式，可得机械特性的基本方程式：
β 增大 2）弱磁，
TS 2
ΦN
Tem
TS
TS1
第二章 直流电动机的电力拖动
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。
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.3
U R n T 2 em Ce Ce CT
U 理想空载转速： n 0 Ce Φ
n0 n'0 nN
n
Tem
T0
TN
第二章 直流电动机的电力拖动
R n n0 T 2 em CeCT
R n T Tem 2 em CeCT
β—机械特性曲线的斜率
n n0 Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.2 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。 二、人为机械特性 当改变 U或 R 或Φ 得到的机械特性称为人为机械特性。
第二章 直流电动机的电力拖动
机械特性具有以下几个特点： 1、 Tem 越大，n越低，其特性是 一条下降的曲线。
Tem =0时，n=n0。此时Ia =0, 2、
Ea =U。 3、n=0时,Ea=0,此时 I a U I s , R 称为起动电流； Tem CT I S TS , 称为起动转矩。
为特性所对应的参数 RS 或 U 或 Φ 变化，重新计算 n0
和 β ，然后得到人为机械特性方程式。
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.4 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 电压突然下降，系统减速，由 n A B点分析 ： 下降到 n A。
U1 U N
U1
Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
3、改变励磁磁通时的人为机械特性 保持R Ra ,U U N 不变，只改变励磁回路调节电阻RSf 的人为机械 特性：
Ra UN n Tem 2 Ce Φ Ce CT Φ
n02 n
n01
Φ2
Φ1
Φ2 Φ1 Φ N
n0
n0增大； 特点：1）弱磁，
n
nA n A
0
B
A
D
C
TB TL n减小
n
Y
Ia
T
T TL ?
N
到 C点
TL
TC TL
Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
扰动消失,系统加速，回到 A 点运行。
D点分析 ：
TD TL n增大
n
Ia
T
T TL ?
N
Y
回到 A点
TA TL
第二章 直流电动机的电力拖动
在B点：系统平衡 Tem TL
(2)计算 Ce N
UN (3)计算理想空载点：Tem 0 , n0 C e ΦN
U N I N Ra Ce Φ N nN
(4)计算额定工作点： TN CT ΦN I N , n nN
CT ΦN 9.55CeΦN
第二章 直流电动机的电力拖动
二、人为特性的求取
在机械特性方程 n n0 βTem 的基础上，根据人
第二章 直流电动机的电力拖动
1、电枢回路串电阻时的人为机械特性
保持 U U N ,Φ ΦN 不变,只在电枢回路中串入电阻 RS 的人为 机械特性：
Ra RS UN n Tem 2 C e ΦN C e CT Φ N
β 变大； 特点：1）n0 不变，
n
n0
2） β 越大，特性越软。
机械特性的求取
一、固有特性的求取 已知 PN ,U N, I N , nN ，求两点:①理想空载点 (Tem 0, n n0 ) ；
②额定运行点
(Tem TN , n nN ) 。
1 2 U N I N PN ~ ) Fra Baidu bibliotek 2 3 IN
具体步骤： (1)估算 Ra : Ra (
Ra
Ra RS Tem
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2、改变电枢电压时的人为机械特性 保持 R Ra ,Φ ΦN 不变，只改变电枢电压时的人为机械特 性：
Ra U n Tem 2 CeΦN Ce CT ΦN
n0
n
n01
UN
特点：1)n0随 U 变化, β 不变; 2)曲线是一组平行线。