电气传动及控制
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（用于旋转运动负载） （用于直线运动负载）
两种运动负载折算到电机轴上的转矩为
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
2．飞轮矩的折算（旋转负载）
按照能量守恒 1 1 1 2 2 J M J M M J LL 2
2 2 2
（1.6）
等效转动惯量和飞轮矩为 J J M J L / (M / L )2 J M J L / i 2
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
电气传动系统稳定运行条件
图1.8
机械特性与负载特性配合的两种情况 （a）稳定 （b）不稳定
1.2 直流他励电动机的机械特性及运行方法
1.2.1 直流他励电动机的机械特性 1.2.2 直流他励电动机的调速 1.2.3 直流他励电动机的启动 1.2.4 直流他励电动机的制动 1.2.5 直流他励电动机的动态特性
GD2 GDM 2 GDL 2 / i 2
（1.7） （1.8）
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
3.飞轮矩的折算（直线负载） 按照能量守恒
1 1 1 1 2 2 2 2 J M J M M J LL mv 2 2 2 2
（1.9）
等效转动惯量和飞轮矩为 J J M J L / i 2 mv2 / M 2
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
3．电力拖动系统稳定运行的条件 分析电气传动的运行 问题可以将电动机的 机械特性和工作机械 的负载转矩特性画在 同一个坐标图上。
图1.7 机械特性与负载特性的配合
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
电气传动系统稳定运行条件
特性 Te (n) 和特性 TL (n) 有交点，并且在该交点 对应的转速之上保证 Te ＜ TL ，而在该交点对应 的转速之下则要求 Te ＞ TL 。
max min
n0与理想空载转速 nnom 之比，称为静差率，常用百
Te TL d ( J) / dt Jd / dt dJ / dt
Te—电动机的电磁转矩(N*m) TL—负载转矩(N*m)
（1.2）
J—拖动系统折算到电动机轴上的总转动惯量(kg*m)
ω —电动机的角速度(rad/s)
1.1.1 基本运动方程式
当转动惯量为常数时，式（1.2）可以简化为 Te TL Jd / dt （1.3） 工程计算中，往往不用转动惯量J，而用飞 GD 2 ， 两者之间的关系如式（1.4） J m 2 mD2 / 4 GD2 / 4g （1.4）
电气传动及控制基础
第1章 电气传动基础
1.1 电气传动的动力学基础
1.2 直流他励电动机的机械特性及运行方法
1.3 异步电动机的机械特性及运行方法
1.1 电气传动的动力学基础
1.1.1 基本运动方程式
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算 1.1.3 电动机的机械特性和负载转矩特性
1.1.1 基本运动方程式
图1.3
多轴传动系统
(a)双轴传动系统;(b)起重传动系统
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
1．转矩的折算 按照能量守恒，折算到电机轴上的负载功率应等 于工作机械的负载功率加上传动机构中的损耗，则：
TL 'M TLL / TL 'M GRL /
TL ' TL / i TL ' GR / i <1 式中 ——传动效率， i ——主动轴与从动轴的转速比，i / M L
, D 惯性半径与直径（m ）；
m 旋转部分的质量（kg）； G 旋转部分的重量（N）； g 重力加速度，g 9.81m / s 2
1.1.1 基本运动方程式
式（1.2）的实用表达式如式（1.5）所示
GD 2 dn Te TL 375 dt
（1.5）
当Te＞TL 时，d /d t ＞0，系统加速 当Te ＜TL 时，d /d t ＜0，系统减速 当Te ≠TL 时，系统处于加速或减速运动状态（动态） 当Te = TL 时，系统以恒速运动，即稳态运动。 稳态时，电动机的电磁转矩大小由工作机械即电动 机的负载转矩所决定。
1.2.1 直流他励电动机的机械特性
直流电动机按励磁方式分类
图1.9 直流电机按励磁方式分类 （a）他励式（b）并励式（c）串励式（d）复励式
1.2.2 直流他励电动机的调速
1．调速的性能指标
(1) 静差率
电动机运行在某一机械特性上时，额定负载下转速降
分数表示 (2) 调速范围 调速范围指工作机械要求的最高转速 nmax 之比 Dn /n
2．负载转矩特性
工作机械的负载转矩 TL 与转速 n 的关系 n = f (Te ) 即为负载转矩特性。
（1）恒转矩负载特性
图1.5
恒转矩负载转矩特性
（a）反抗性 （b）位能性
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
（2）通风机负载特性（曲线1）
（3）恒功率负载转矩特性（曲线2）
图1.6 通风机和恒功率负载转矩特性
GD2 GDM 2 GDL2 / i2 365 （Gv2 / nM 2）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1.10）
（1.11）
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
1．电动机机械特性
电动机的机械特性是指电动机的转速 n 和电磁 Te f (Te ) n 转矩 之间的关系，表示为 = 。
图1.4 电机的机械特性
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
如图 1.1 所示 , 电动机 带动工作机械的电气传动 系统的运动规律取决于电 机的输出转矩 TM 和负载转 矩 TL 之间的关系 , 并符 合刚体旋转的运动定律 , 即式(1.1)
图1.1
电气传动系统
TM TL d ( J) / dt
（1.1）
1.1.1 基本运动方程式
省略空载转矩时，旋转运动方程式如(1.2)所示.
1.1.1 基本运动方程式
规定转矩的正方向
电动机电磁转矩的方向与所设定电动机旋 转的正方向相同时为正，相反时为负。 负载转矩与所设定电动机旋转的正方向相 同时为负，相反时为正。
图1.2
轴端图
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
实际的电气传动系统中 ,在电机与工作机械之间往往 要经过齿轮减速箱、皮带、联轴结等 ，这就是常见 的多轴传动，如图1.3所示。
两种运动负载折算到电机轴上的转矩为
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
2．飞轮矩的折算（旋转负载）
按照能量守恒 1 1 1 2 2 J M J M M J LL 2
2 2 2
（1.6）
等效转动惯量和飞轮矩为 J J M J L / (M / L )2 J M J L / i 2
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
电气传动系统稳定运行条件
图1.8
机械特性与负载特性配合的两种情况 （a）稳定 （b）不稳定
1.2 直流他励电动机的机械特性及运行方法
1.2.1 直流他励电动机的机械特性 1.2.2 直流他励电动机的调速 1.2.3 直流他励电动机的启动 1.2.4 直流他励电动机的制动 1.2.5 直流他励电动机的动态特性
GD2 GDM 2 GDL 2 / i 2
（1.7） （1.8）
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
3.飞轮矩的折算（直线负载） 按照能量守恒
1 1 1 1 2 2 2 2 J M J M M J LL mv 2 2 2 2
（1.9）
等效转动惯量和飞轮矩为 J J M J L / i 2 mv2 / M 2
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
3．电力拖动系统稳定运行的条件 分析电气传动的运行 问题可以将电动机的 机械特性和工作机械 的负载转矩特性画在 同一个坐标图上。
图1.7 机械特性与负载特性的配合
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
电气传动系统稳定运行条件
特性 Te (n) 和特性 TL (n) 有交点，并且在该交点 对应的转速之上保证 Te ＜ TL ，而在该交点对应 的转速之下则要求 Te ＞ TL 。
max min
n0与理想空载转速 nnom 之比，称为静差率，常用百
Te TL d ( J) / dt Jd / dt dJ / dt
Te—电动机的电磁转矩(N*m) TL—负载转矩(N*m)
（1.2）
J—拖动系统折算到电动机轴上的总转动惯量(kg*m)
ω —电动机的角速度(rad/s)
1.1.1 基本运动方程式
当转动惯量为常数时，式（1.2）可以简化为 Te TL Jd / dt （1.3） 工程计算中，往往不用转动惯量J，而用飞 GD 2 ， 两者之间的关系如式（1.4） J m 2 mD2 / 4 GD2 / 4g （1.4）
电气传动及控制基础
第1章 电气传动基础
1.1 电气传动的动力学基础
1.2 直流他励电动机的机械特性及运行方法
1.3 异步电动机的机械特性及运行方法
1.1 电气传动的动力学基础
1.1.1 基本运动方程式
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算 1.1.3 电动机的机械特性和负载转矩特性
1.1.1 基本运动方程式
图1.3
多轴传动系统
(a)双轴传动系统;(b)起重传动系统
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
1．转矩的折算 按照能量守恒，折算到电机轴上的负载功率应等 于工作机械的负载功率加上传动机构中的损耗，则：
TL 'M TLL / TL 'M GRL /
TL ' TL / i TL ' GR / i <1 式中 ——传动效率， i ——主动轴与从动轴的转速比，i / M L
, D 惯性半径与直径（m ）；
m 旋转部分的质量（kg）； G 旋转部分的重量（N）； g 重力加速度，g 9.81m / s 2
1.1.1 基本运动方程式
式（1.2）的实用表达式如式（1.5）所示
GD 2 dn Te TL 375 dt
（1.5）
当Te＞TL 时，d /d t ＞0，系统加速 当Te ＜TL 时，d /d t ＜0，系统减速 当Te ≠TL 时，系统处于加速或减速运动状态（动态） 当Te = TL 时，系统以恒速运动，即稳态运动。 稳态时，电动机的电磁转矩大小由工作机械即电动 机的负载转矩所决定。
1.2.1 直流他励电动机的机械特性
直流电动机按励磁方式分类
图1.9 直流电机按励磁方式分类 （a）他励式（b）并励式（c）串励式（d）复励式
1.2.2 直流他励电动机的调速
1．调速的性能指标
(1) 静差率
电动机运行在某一机械特性上时，额定负载下转速降
分数表示 (2) 调速范围 调速范围指工作机械要求的最高转速 nmax 之比 Dn /n
2．负载转矩特性
工作机械的负载转矩 TL 与转速 n 的关系 n = f (Te ) 即为负载转矩特性。
（1）恒转矩负载特性
图1.5
恒转矩负载转矩特性
（a）反抗性 （b）位能性
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
（2）通风机负载特性（曲线1）
（3）恒功率负载转矩特性（曲线2）
图1.6 通风机和恒功率负载转矩特性
GD2 GDM 2 GDL2 / i2 365 （Gv2 / nM 2）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1.10）
（1.11）
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
1．电动机机械特性
电动机的机械特性是指电动机的转速 n 和电磁 Te f (Te ) n 转矩 之间的关系，表示为 = 。
图1.4 电机的机械特性
1.1.3电动机的机械特性和负载转矩特性
如图 1.1 所示 , 电动机 带动工作机械的电气传动 系统的运动规律取决于电 机的输出转矩 TM 和负载转 矩 TL 之间的关系 , 并符 合刚体旋转的运动定律 , 即式(1.1)
图1.1
电气传动系统
TM TL d ( J) / dt
（1.1）
1.1.1 基本运动方程式
省略空载转矩时，旋转运动方程式如(1.2)所示.
1.1.1 基本运动方程式
规定转矩的正方向
电动机电磁转矩的方向与所设定电动机旋 转的正方向相同时为正，相反时为负。 负载转矩与所设定电动机旋转的正方向相 同时为负，相反时为正。
图1.2
轴端图
1.1.2 转矩、飞轮矩的折算
实际的电气传动系统中 ,在电机与工作机械之间往往 要经过齿轮减速箱、皮带、联轴结等 ，这就是常见 的多轴传动，如图1.3所示。