定性与半定量分析

定性与半定量分析
学院：机械与电子工程学院
专业：自动化
班级：1121501班
学号：201120150161
姓名：于鹏飞
2013年12月6日
定性与半定量分析是在物理和生活中常用的两种常用的方法，在各个专业领域都蕴含着这种分析方法的巧妙，我所涉及的是自动化专业，就以其中一门专业作为联系。

他励直流电机的定性分析：
我们知道，电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T em之间的关系，即n=f(T em)。

当他励直流电动机的电源电压U d=U N、磁通Φ=ΦN、电枢回路中没有附加电阻(即R e=0)时，电动机的机械特性称为固有机械特性。

一、电枢中的感应电动势
电枢通入电流后，产生电磁转矩，使电机在磁场中转动起来。

通电线圈在磁场中转动，又会在线圈中产生感应电动势（用E表示）根据右手定则知，E和原通入的电流方向相反，其大小为：Ea=Ce Фn（Ce：与电机结构有关的常数； ：磁通；n：电动机转速）
单位：Φ（韦伯），n （转/每分），E （伏）
二、 电枢绕组中电压的平衡关系
因为E 与通入的电流方向相反，所以叫反电势。

所以有：U=Ea+IaRa （U ：外加电压，Ra :绕组电阻）
三、电磁转矩
由左手定则，通电线圈在磁场的作用下，产生一个转矩使线圈逆时针旋转。

这个转矩为：Tem=C T ФIa （C T ：与线圈的结构有关的常数（与线圈大小，磁极的对数等有关），Φ ：线圈所处位置的磁通，Ia ：电枢绕组中的电流）。

单位：Φ（韦伯），Ia （安培），T （牛顿•米）
为了方便起见，将电势，转矩的基本关系式以及电势平衡方程式重新列出如下：
Ea=Ce Фn (1-1)
Tem=C T ФIa (1-2)
U=Ea+IaRa (1-3)
将（1-2）式代入上式并考虑机械特性的定义，便可以得到他励直流 电动机的机械特性表达式为
n=n 0 –βTem 其中β为直线的斜率，n0为理想空载转速。

实际工作时,由于有空载 损耗，电机的T 不会为0。

根据 n-T 公式画出特性曲线
em 2
N T e a N e N T C C R C U n ΦΦ-=
当 T ↑时n ↓ ，但由于他励电动机的电枢电阻Ra 很小，所以在负载
变
化时，转速 n 的变化不大，属硬机械特性。

他励直流电机的半定量分析：
在日常生活中，我们可能会使用电动机在不同的场合中，比如拖动位能性负载时，希望速度不能太快，否则会不稳定，给使用者带来安全隐患；或者在拖动反抗性负载时，我们期望电动机在不影响速度的情况下拖动较大的负载等等各种情况于是我们需要将他励电动机的固有机械特性改变一下，即人为机械特性。

但是由于定性分析只是给出我们电机的性质，此时我们不能直接的运用性质使电机投入生产过程中，这就给使用者带来很大的不变，为了使电机更好的灵活运用，我们可以使用半定型分析法解决这个问题。

在他励直流电机运行时，为了简单、迅速、经济性的得到人为机械特性，我们通常不采用定量分析，而是采用半定量分析。

从固有机械特性的方程
em 2N
T e a N e N T C C R C U n ΦΦ-=
得知，我们可以改变Ф、Ra、U 来改变电机的转速特性，即人为机械特性：
1、If的调节：Rf→↓If→↑Φ→↑n↓，但在额定情况下，Φ已接
近饱和，
If 再加大，对Φ影响不大，所以这种增加磁通的办法一般不用。

Rf→↑If→↓Φ↓→n↑，减弱磁通是常用的调速方法。

2、电压的调节：调电枢电压U ↓→n0 ↓，斜率β不变
3、转子电阻的调节：在电枢中串入电阻Rb，n 0不变，即电机的特性曲线变陡（斜率变大），在相同力矩下，n↓
上述电机的人为调速方法，在实验中，我们可以简单的测出多组数据，然后在数据中找出最大值和最小值，这样我们每种调节方法的范围值，比如：电压不能超过额定电压的1.5倍，否则会烧坏电机。

这样没有准确的数值，但是有数值范围，它比定性分析（没有数值的概念）要准确，但是不如定量分析（能确切计算）精确。

虽然得出的数据没有定性分析的准确度高，但是可以快速的令电机投入实际生产，而且减少了研究投资，为企业和个人使用者带来了效益。

不同的分析方法各有其不同的特点与性能,因此我们要根据使用场合的不同而随机应变。

以上就是我这次的分析，由于是结合本专业所学范围的限制，所以可能在实际应用中与我想的不同，希望老师多多包涵。

参考书目：《电机与拖动基础》西安电子科技大学杨文焕《电机与拖动》清华大学出版社刘锦波。