一他励直流电动机

R CeCT Φ 2
T0
T0
Tem 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：
n UN CeΦN

Ra
CeCT ΦN2
Tem
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。
特性
n
n UN CeΦN

Ra RS CeCT ΦN2
Tem
n0
特点：1）n0 不变，β 变大； 2） β 越大，特性越软。
Ra
Ra RS Tem
第2章 直流电动机的电力拖动
2、降低电枢电压时的人为特性 保持R Ra ,Φ ΦN不变，只改变电枢电压时的人为特性：
U n
CeΦN
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。
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
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。
（2）负载转矩 TL 与转速 n 的正方向相同时为负，相反时为正。
(3)惯性转矩
GD 2 dn
375 dt
的大小和正负号由Te
和
m
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
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 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：
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
U

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。
于稳态。
dt
2)当Tem TL 或 dn 0 时,系统处于加速运行状态，即处于动态。 dt
3)当Tem TL 或 dn 0 时,系统处于减速运行状态，即处于动态。 dt
常把
GD 2 375

dn dt
或(Tem

TL
)称为动负载转矩,把
TL
称为静负载转矩.
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
第2章 直流电动机的电力拖动
2.2.3 机械特性求取
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 ) 和额定运行 (Tem TN , n nN ) 。
具体步骤：
(1)估算
Ra
:
Ra

(
1 2
~
2 3
)
U
N
IN
I
2 N
PN
第2章 直流电动机的电力拖动
二、恒功率负载特性
三、泵与风机类负载特性
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。
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
TL
第2章 直流电动机的电力拖动
M
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： dΩ
Tem TL J dt
Tem n
TL
其中J m 2 为物体的转动惯量。
第2章 直流电动机的电力拖动
运动方程的实用形式：
GD2 dn
Tem TL

375
dt
系统旋转运动的三种状态
1)当Tem TL 或 dn 0 时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处
TL
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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
n
n
TL
TL
(2)计算 CeΦN 和CTΦN
:
CeΦN

U N Ia Ra nN
CTΦN 9.55CeΦN
(3)计算理想空载点：Tem

0 , n0

UN CeΦN
(4)计算额定工作点：TN CTΦN I N ,n nN
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
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