電機(jī)原理及拖動(dòng)清華大學(xué)彭鴻才版.ppt

電機(jī)原理及拖動(dòng) 茂名學(xué)院自動(dòng)化系葉偉 國(guó)家規(guī)劃教材 東北大學(xué)彭鴻才主編 機(jī)工板 3 學(xué)習(xí)方法 要注意它既有基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí) 又有結(jié)合工程實(shí)際綜合應(yīng)用的性質(zhì) 要逐漸地培養(yǎng)學(xué)員的工程觀點(diǎn) 掌握工程問題的處理方法 本課程的性質(zhì) 任務(wù)及學(xué)習(xí)方法 1 性質(zhì) 在工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)中 電機(jī)原理及拖動(dòng) 是一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課或稱技術(shù)基礎(chǔ)課 2 任務(wù) 我們所從事的專業(yè)決定了我們是從使用的角度來(lái)研究電機(jī)的 因此 我們著重分析各種電機(jī)的工作原理和運(yùn)行特性 而對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)和制造工藝涉及得不多 但對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)還要有一定深度的了解 目錄 第一章直流電機(jī)原理第二章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第三章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第四章變壓器第五章三相異步電動(dòng)機(jī)原理第六章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第七章同步電動(dòng)機(jī)第八章控制電機(jī)第九章電力拖動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇 第一章直流電機(jī)原理1 1直流電機(jī)的用途 結(jié)構(gòu)及工作原理 一 直流電機(jī)的用途 1 直流電動(dòng)機(jī)的用途 在工業(yè)生產(chǎn)中 利用電動(dòng)機(jī)的軸上轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械 對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加工 2 直流發(fā)電機(jī)的用途 作為電源設(shè)備 二 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu) 1 靜止部分 1 主磁極 由極身和極掌組成 固定在磁軛 機(jī)座 上 在磁極上套入激磁繞組 線圈 主磁極總是偶數(shù) 且N極和S極相間出現(xiàn) 極掌對(duì)激磁繞組起支撐作用 且使磁通在氣隙中有較好的分布波形 2 換向極 它位于相鄰兩主磁極之間 構(gòu)造與主磁極相似 其作用是為了消除在運(yùn)行過程中換向器產(chǎn)生的火花 3 機(jī)座 一般把厚鋼板彎成圓筒形 然后再焊成機(jī)座 也可采用鑄鋼件 其作用一方面是作為各磁極間的磁路 故又稱為磁軛 另一方面機(jī)座作為電機(jī)的機(jī)械支架 主磁極和換向極就固定在磁軛上 4 端蓋 附有軸承的端蓋安裝在機(jī)座上以支持電樞 它可以保持電樞表面和極掌表面相隔一個(gè)氣隙 使電樞可以自由旋轉(zhuǎn) 5 電刷裝置 電刷是由石墨做成的導(dǎo)電塊 將它套入刷握內(nèi) 用彈簧以一定壓力將電刷壓在換向器的表面上 在電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)可以保持電刷固定不動(dòng) 電刷的作用是使電樞繞組和外電路接通 同時(shí)通過換向器進(jìn)行電流的換向 2 轉(zhuǎn)動(dòng)部分 1 電樞鐵心 電樞鐵心由0 5毫米厚且沖有齒和槽的硅鋼片迭成 鐵心鋼片沿軸向迭裝 以降低電樞鐵心在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的磁滯和渦流損耗 從而提高電機(jī)的效率 電樞鐵心一方面作為電機(jī)磁路的一部分 另一方面便于將電樞繞組安裝在電樞鐵心的槽內(nèi) 起著固定電樞繞組的作用 2 電樞繞組 電樞繞組是電機(jī)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電磁轉(zhuǎn)矩以實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的重要部件 繞組是由絕緣的圓形或矩形銅線繞成 嵌放于電樞鐵心的槽中 必須采用層間絕緣和繞組與鐵心槽避之間的槽絕緣 3 換向器 其作用是使電樞繞組的繞組元件中的電流進(jìn)行方向的交換 起著電流換向作用 電樞繞組元件的引線就焊在換向片上 3 氣隙在極掌和電樞之間有一空氣隙 氣隙是電機(jī)的重要組成部分 它的大小和形狀對(duì)電機(jī)性能有很大的影響 1 轉(zhuǎn)軸和軸承 轉(zhuǎn)子必須有轉(zhuǎn)軸 以便電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械或原動(dòng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩和功率 中小型電機(jī)一般采用滾動(dòng)軸承 大容量電機(jī) 采用支架式滑動(dòng)軸承 4 其他部分 2 通風(fēng)裝置 作用是冷卻電機(jī) 為了說明方便 作下列規(guī)定 1 N導(dǎo)體和S導(dǎo)體 在N極下的導(dǎo)體稱為N導(dǎo)體 在S極下的導(dǎo)體稱為S導(dǎo)體 2 符號(hào)和符號(hào) 導(dǎo)體中電勢(shì) 電流 的方向進(jìn)入紙面時(shí)用表示 導(dǎo)體中電勢(shì) 電流 的方向由紙面出來(lái)時(shí)用表示 三 直流電機(jī)的基本工作原理 1 直流發(fā)電機(jī)的基本工作原理 基本原理 由于導(dǎo)體切割了磁力線 因而在導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)右手定則 N導(dǎo)體中電勢(shì)方向?yàn)?而S導(dǎo)體中電勢(shì)方向?yàn)?即二者方向相反 N導(dǎo)體和S導(dǎo)體在交換 a和b位置 但是 b1和b2極性是恒定的 即b1恒為正 b2恒為負(fù) 故在電刷兩端輸出脈動(dòng)的直流電壓 綜上所述 線圈中的交變電勢(shì)已變成刷間直流電壓 通過換向器使電刷b1僅能接通S導(dǎo)體 而S導(dǎo)體的電勢(shì)方向恒為故電刷b1的極性恒為正 同理電刷b2的極性恒為負(fù) 2 直流電動(dòng)機(jī)的基本工作原理 通過換向器的作用 使與電源負(fù)極相接的電刷僅能接通S導(dǎo)體 故S導(dǎo)體中的電流方向恒為流出紙面 而與電源正極相接電刷僅能接通N導(dǎo)體 電流流入紙面 故電機(jī)恒逆轉(zhuǎn) a b導(dǎo)體中電流方向如左所示 由左手定則可知S導(dǎo)體和N導(dǎo)體受力均為逆時(shí)針方向 因而使電樞逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī) 由主磁極產(chǎn)生的氣隙磁通與電樞繞組切割而產(chǎn)生電勢(shì) 電動(dòng)機(jī) 電樞電流與氣隙磁通相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 1 2直流電機(jī)的空載磁場(chǎng) wf 一個(gè)主磁極上激磁繞組的匝數(shù) If 激磁繞組中的激磁電流 Rm 該段的磁組 磁通量 主磁通 所經(jīng)磁路 兩個(gè)氣隙 兩個(gè)電樞齒 一個(gè)電樞軛 兩個(gè)主磁極鐵心和一個(gè)主磁極軛等五段 由磁路中的歐姆定律 wfIf Rm 說明 當(dāng)I較小時(shí)磁路的磁阻為氣隙磁阻且為常數(shù) 故If與 是線性的If較大時(shí)鐵心飽和 磁阻加大 增加變慢If與 為非線性關(guān)系 電機(jī)的飽和程度對(duì)電機(jī)的性能有很大的影響 氣隙磁密的概念 是指穿過氣隙進(jìn)入電樞表面或由電樞表面出來(lái)的磁通 因而氣隙磁密實(shí)際上是指電樞表面的磁通密度 氣隙磁密 主磁極作用產(chǎn)生部分 電樞磁勢(shì)作用部分主磁極磁勢(shì)單獨(dú)作用 電樞電流為零時(shí) 氣隙在極掌下大致是均勻的 但在極尖以外時(shí) 主磁通所經(jīng)氣隙加大 磁密減小 并在兩主磁極中間的幾何中線上下降為零 二 主磁極磁勢(shì)產(chǎn)生的氣隙磁密在空間的分布 一 概述電機(jī)的電樞繞組是電機(jī)的主要組成部件 電機(jī)必須通過電樞繞組與氣隙磁場(chǎng)相互作用才能實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換 繞組類型 1 單迭繞組 2 復(fù)迭繞組 3 單波繞組 4 復(fù)波繞組 5 混合繞組 其中 單迭和單波繞組是最基本的直流電樞繞組 是了解其他繞組的基礎(chǔ) 二 單迭繞組1有關(guān)技術(shù)名詞 1 極軸線 它是將主磁極平分為左右兩部分的直線 1 3直流電機(jī)的電樞繞組 2 極距 它是相鄰兩主磁極極軸線之間的距離 在相鄰主磁極之間 與上述距離大小相等的距離 也叫極距 3 幾何中線 是在相鄰兩極軸線之間并且與這兩極軸線等距離的直線 兩相鄰主磁極以幾何中線為軸作位置上的對(duì)稱分布 以n n表示 2 單迭繞組元件單迭繞組由迭繞組元件按一定規(guī)律排列聯(lián)接而成 繞組元件實(shí)際上是一個(gè)線圈 可以是多匝 也可以的單匝的 繞組元件結(jié)構(gòu)原理 a1b1及a2b2部分稱為元件邊 用后端匝a(bǔ)1ma2及前端匝b1nb2將元件邊聯(lián)結(jié)起來(lái) 使兩元件邊中電勢(shì)在元件中迭加 端線c1d1及c2d2稱為引線 d1為元件的首端 d2為末端 元件的首端和末端分別焊接在不同的換向上 a1b1稱為第一元件邊 右邊a2b2稱為第二元件邊 3 單迭繞組展開圖 圖中四個(gè)方框代表四個(gè)主磁極 相同極性的兩個(gè)電刷均用導(dǎo)線并聯(lián)后引往出線端 四個(gè)電刷均安放在相應(yīng)的四個(gè)主磁極的極軸線處的換向片上 電刷寬度等于一個(gè)換向片寬 電樞鐵心槽數(shù) 元件數(shù)以及換向片數(shù)均相等且為16 元件的第一元件邊嵌在槽的上層 上層邊 而元件的第二元件邊總是嵌在槽的下層 下層邊 上層邊用實(shí)線表示 下層邊用虛線表示 以元件上層邊所在槽的號(hào)碼作為該元件的號(hào)碼 元件聯(lián)接次序表 123456789101112131415161 號(hào)碼上打 的 表示被電刷短路的元件 當(dāng)元件的兩元件邊的距離恰是一個(gè)極距時(shí) 由于電刷放在極軸線處的換向片上 故被電刷短接的元件的兩個(gè)元件邊正處在兩相鄰幾何中線上 4 繞組電路分析 元件2 3 4電勢(shì)方向相同組成一個(gè)支路 元件6 7 8電勢(shì)方向相同組成一個(gè)支路 但方向與2 3 4組成支路電勢(shì)相反 元件10 11 12與2 3 4支路電勢(shì)方向相同故將電刷A1 A2接在一起 14 15 16與6 7 8支路電勢(shì)方向相同故將B1 B2接在一起 引出正 負(fù)兩個(gè)電極 并聯(lián)支路圖 每個(gè)主磁極下的元件串聯(lián)成一條支路 共有四條并聯(lián)支路a b p 輸出電流Ia 2aia a為并聯(lián)支路數(shù) ia為去路電流 p為主磁極對(duì)數(shù) b為電刷對(duì)數(shù) 電樞反應(yīng) 電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主磁極所建立的氣隙磁場(chǎng)的影響 電樞磁動(dòng)勢(shì)不僅與電樞電流大小有關(guān) 它還受電刷位置的影響 一 電樞磁動(dòng)勢(shì)與電樞磁場(chǎng)二極直流電機(jī)電刷在幾何中性線上時(shí)的電樞磁場(chǎng)分布圖 幾點(diǎn)說明 1 因電刷接觸的換向片與幾何中性線處的導(dǎo)體相連 故把電刷畫在幾何中性線處的導(dǎo)體上 2 繞組只畫一層 都在電樞表面上 3 電流方向以電刷為分界線 4 電樞磁場(chǎng)以電刷為極軸線 電刷處磁勢(shì)最強(qiáng) 主磁極的極軸線處電樞磁勢(shì)為零 電樞磁勢(shì)與主磁極磁勢(shì)正交 稱交軸電樞磁勢(shì) 1 4直流電機(jī)的電樞反應(yīng) 把電樞圓周從電刷處切開展成直線并以主磁極軸線與電樞表面的交點(diǎn)為空間坐標(biāo)的起點(diǎn) 這點(diǎn)的電樞磁動(dòng)勢(shì)為零 電樞磁動(dòng)勢(shì)沿空間的分布 電樞線負(fù)荷 電樞圓周表面單位長(zhǎng)度上的安培導(dǎo)體數(shù) A 應(yīng)用全電流定律 有 Hl 2Ax認(rèn)為總磁勢(shì)全部降在兩段氣隙上2Fax 2Ax即Fax Ax磁密Bax 0Hax 0Fax Nia D 二 電刷位于幾何中性線上時(shí)的電樞反應(yīng)此時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)剛好與主磁極磁動(dòng)勢(shì)正交 故稱這電樞反應(yīng)為交軸電樞反應(yīng) 電機(jī)合成磁場(chǎng)B x B0 x Bax正方向規(guī)定 磁力線進(jìn)入轉(zhuǎn)子為負(fù) 出來(lái)為正 所以 主磁極磁通密度在N極下為負(fù) 在S極下為正 可知 磁場(chǎng)波形發(fā)生了畸變 1 發(fā)電機(jī) 前極尖增磁 后極尖去磁 2 電動(dòng)機(jī) 前極尖去磁 后極尖增磁 如不考慮磁路飽和 則增去磁量相等總磁通量不變 3 物理中線移到m m 當(dāng)磁路飽和時(shí)因磁勢(shì)和磁通密度之間不再成線性關(guān)系在磁場(chǎng)相加的區(qū)域磁密下降 所以交軸電樞反應(yīng)總有一些去磁作用 三 電機(jī)上偏離幾何中性線時(shí)的電樞反應(yīng)電樞磁勢(shì)分為兩部分 交軸磁勢(shì)和順軸磁勢(shì) Fa Faq Fad當(dāng)發(fā)電機(jī)順旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)電刷或電動(dòng)機(jī)逆移時(shí)順軸電勢(shì)Fad去磁 反之順軸電勢(shì)助磁 右圖為發(fā)電機(jī)電刷順移或電動(dòng)機(jī)電刷逆移后的電樞反應(yīng) 一 直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)電樞電勢(shì)是指電機(jī)正常工作時(shí)電樞繞組切割氣隙磁通產(chǎn)生的刷間電動(dòng)勢(shì) 刷間電動(dòng)勢(shì)等于其中一條支路的電動(dòng)勢(shì) 推導(dǎo)過程 設(shè)繞組為整距元件 電刷在幾何中線上 如電樞繞組總導(dǎo)體數(shù)為N 并聯(lián)電路數(shù)為2a則繞組每條支路的導(dǎo)體數(shù)為N 2a 如每根導(dǎo)體的平均電動(dòng)勢(shì)eav 則支路電動(dòng)勢(shì)即刷間電動(dòng)勢(shì) N一根導(dǎo)體的平均電動(dòng)勢(shì)為eav BavlVBav 為一個(gè)極下的平均磁密 Bav Ea 1 5直流電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)與電磁轉(zhuǎn)矩 導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的速度v用每分鐘轉(zhuǎn)速表示有V 2p n 60所以 Ea N 2a 2p n 60 pN 60a n Ce n這是一個(gè)十分重要的公式 式中Ce pN 60a 為電動(dòng)勢(shì)常數(shù) 是一個(gè)決定于電機(jī)結(jié)構(gòu)的參數(shù) 電樞電動(dòng)勢(shì)與每極磁通成正比 與轉(zhuǎn)速正比 B wb 韋伯 n r min 每分鐘 轉(zhuǎn) Ea V 伏特 二 直流電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 電樞導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力所形成的總轉(zhuǎn)矩 先求每根導(dǎo)體平均受力fav Bav ia 導(dǎo)體有效長(zhǎng)度ia 導(dǎo)體電流每根導(dǎo)體平均轉(zhuǎn)矩為Tav Bav iaD 電樞直徑電樞總轉(zhuǎn)矩為T N CT IaIa為電樞電流ia Ia 2a 單位為A 安培 CT pN 2 a 是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù) 稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù) 單位Nm CT 9 55Ce D2 Ia 一 直流發(fā)電機(jī)的分類1 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 勵(lì)磁電流由另外的獨(dú)立直流電源供給 2 自勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 它用自已發(fā)出的電給自已的勵(lì)磁繞組勵(lì)磁 1 并勵(lì)發(fā)電機(jī) 它的勵(lì)磁繞組跨接在電樞兩端 與電樞并聯(lián) 2 串勵(lì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組與電樞串聯(lián) 勵(lì)磁電流就是電樞電流 3 復(fù)勵(lì)發(fā)電機(jī) 既有并勵(lì)繞組又有串勵(lì)繞組 勵(lì)磁消耗的功率一般只占直流發(fā)電機(jī)額定功率的1 3 1 6直流發(fā)電機(jī) 二 直流發(fā)電機(jī)的基本方程式三大平衡方程式 電壓平衡 轉(zhuǎn)矩平衡 功率平衡 一 電壓平衡方程式U Ea IaRaU 電樞電壓Ra 電樞回路總電阻 二 轉(zhuǎn)矩平衡方程式Ia方向和Ea一致 當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T1 T T0T1為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T為發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 T0為空載轉(zhuǎn)矩 三 功率平衡方程式P1 PM p0P1為原動(dòng)機(jī)從軸上送入直流發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率 PM為電磁功率 P0空載損耗功率 P0 pm pFe pspm 機(jī)械摩擦損耗pFe 鐵損耗ps 附加損耗電磁功率多數(shù)轉(zhuǎn)為電功率P2因PM T CT Ia P2 PM pCu即電樞輸出功率P2為電磁功率PM減去電樞回路的電阻銅損耗pCu 由電壓平衡方程U Ea IaRa得UIa EaIa I2aRa即綜合后得P1 P2 pCu pm pFe ps P2 p直流發(fā)電機(jī)功率流程圖注 沒有把勵(lì)磁功率計(jì)算在P1之內(nèi) P2 PM pCu 三 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)特性研究條件 保持轉(zhuǎn)速n不變且等于額定轉(zhuǎn)速nN 三個(gè)物理量 電樞電壓U 電樞電流Ia 勵(lì)磁電流If 一 空載特性U f If n c Ia 0因Ea Ce n Ce和n為常數(shù) 所以Ea與 成正比 即U f If 曲線與磁化曲線 f If 形狀相同 U 發(fā)電機(jī)的額定電壓工作點(diǎn)一般選在開始飽和的彎曲處C點(diǎn) 當(dāng)If 0時(shí) U 0 這是剩磁所致稱為剩磁電壓Us 2 4 UN 二 外特性U f Ia n c nN常數(shù)If 常數(shù)調(diào)勵(lì)磁If和負(fù)載Ia 使U UN 電機(jī)工作在額定狀態(tài)調(diào)Ia測(cè)U得外特性U f Ia 曲線是一條略微向下傾斜的曲線U Ea IaRaUIaIaRaU國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 用發(fā)電機(jī)由額定狀態(tài)過渡到空載時(shí)的電壓升高對(duì)額定電壓的比率表示電壓變化率 U U 5 10 常數(shù) 四 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī) 一 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)的自勵(lì)條件 1 發(fā)電機(jī)必須有剩磁 如果無(wú)剩磁 必須用另外的直流電源充磁 2 勵(lì)磁繞組并聯(lián)到電樞兩端 線端的接法應(yīng)與旋轉(zhuǎn)方向配合 以使勵(lì)磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與剩磁的磁場(chǎng)方向一致 3 勵(lì)磁回路的總電阻必須小于臨界電阻 在建立正常電樞電壓的過程中 勵(lì)磁電流If一直在上升勵(lì)磁回路電壓平衡方程為 Uo 在A點(diǎn)之前Uo Rfif 0if當(dāng)達(dá)到A點(diǎn)時(shí) U0 RfIf Lfdif dt 0 If不再變化 電壓穩(wěn)定在A點(diǎn) 發(fā)電機(jī)能建立起正常電壓 二 外特性n 常數(shù) 勵(lì)磁回路總電阻不變時(shí)U f I 關(guān)系曲線 并勵(lì)比它勵(lì)電機(jī)外特性下降得快原因有三 1 電阻壓降 2 電樞反應(yīng)去磁 3 UIf磁路退飽和 導(dǎo)致勵(lì)磁電流下降電壓降低 使負(fù)載電流不再增加反而減小 1 7直流電動(dòng)機(jī)一 直流電機(jī)的可逆原理一臺(tái)直流電機(jī) 在滿足一定條件下它可以作發(fā)電機(jī)運(yùn)行 也可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 稱為可逆性原理 過程分析 發(fā)電機(jī)狀態(tài)到電動(dòng)機(jī)狀態(tài)的過渡 假設(shè)開始時(shí)發(fā)電機(jī)向直流電網(wǎng)供電 電網(wǎng)電壓U恒定不變 各量方向如圖所示 發(fā)電機(jī)中電流與電勢(shì)方向一致 電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T為順時(shí)針方向 與原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1方向相反 U穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T1 T T0電動(dòng)勢(shì)Ea U電流順電動(dòng)勢(shì)方向流向電網(wǎng) 能量關(guān)系 T1 EaIaUia機(jī)械功率電功率輸出電功率 當(dāng)撤掉原動(dòng)機(jī)后nEaIaT穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T T0 Tm反電勢(shì)Ea UU Ea IaRa能量關(guān)系IaUEaIaT2 電機(jī)從電網(wǎng)電磁功率輸出機(jī)械功率吸收電功率 二 直流電動(dòng)機(jī)基本方程式 一 電壓平衡方程式U Ea IaRaEa 反電動(dòng)勢(shì)Ia 電樞回路電流Ra 電樞回路電阻 二 轉(zhuǎn)矩平衡方程式當(dāng)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T T0 T2或T T0 Tm當(dāng)T2 Tm時(shí)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定 三 功率平衡方程式P1 Pm pcuUIa EaIa I2aRa 電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電功率P1 UIa減去電樞繞組銅損Pcu I2aRa余下的為電樞的電磁功率PM EaIa 而PM EaIa T T0 T2 p0 P2所以P1 Pcu p0 P2功率流程圖 三 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)特性目的 為正確使用電動(dòng)機(jī) 幾種靜特性 1 轉(zhuǎn)速特性 2 轉(zhuǎn)矩特性 3 效率特性 4 機(jī)械特性從使用電動(dòng)機(jī)的角度 機(jī)械特性是電動(dòng)機(jī)最重要的一種特性 一 轉(zhuǎn)速特性U UNIf IfN電樞無(wú)外串電阻即R Ra因Ea UN IaRa Ce n所以 二 轉(zhuǎn)矩特性T CT Ia為一過原點(diǎn)直線Ia 0時(shí)n n0為理想空載轉(zhuǎn)速 n Ia IaRa Ce 為轉(zhuǎn)速降 所以 機(jī)械特性為略微向下傾斜的一條直線 三 效率特性當(dāng)U UN If IfN 電樞無(wú)外串電阻 即R Ra時(shí)效率特性 f Ia 令d dIa 0可求得效率最高條件當(dāng)電動(dòng)機(jī)中不變損耗等于可變損耗時(shí) 效率最高 且通常出現(xiàn)在Ia 75 100 區(qū)域內(nèi) 四 機(jī)械特性U 常數(shù) If 常數(shù) R Ra Rc 常數(shù)時(shí) n f T 變化關(guān)系 當(dāng)U UN If IN Ra 0時(shí) 稱n f T 為自然機(jī)械特性 否則 稱為人造機(jī)械特性 由直流電動(dòng)機(jī)電壓平衡方程可知 U Ea Ia Ra Rc Ea Ce nT CT ia聯(lián)解得 人造特性 自然特性 n 機(jī)械特性上的兩個(gè)特殊點(diǎn) 1 理想空載點(diǎn)T 0 n n0 2 額定工作點(diǎn)T TN n nN 電動(dòng)機(jī)工作在額定狀態(tài)時(shí) 轉(zhuǎn)速降為一般根據(jù)額定時(shí)的數(shù)據(jù) UN IN nN Ra 求出Ce N和CT N 進(jìn)而對(duì)工作點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算 四 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)及復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流就是電樞電流 它隨負(fù)載的變化而變化 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)是并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)合 它兼有兩者的特點(diǎn) 一 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性n f Ia 經(jīng)變換得分磁化曲線的不飽和和飽和兩部分討論 1 Ia較小 磁路不飽和磁通與電流成正比 R0為電樞回路總電阻 一條非線性曲線 將 K1Ia代入后得為一條雙曲線當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載 電流很小時(shí) 可能引起 飛車 事故 所以串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)不允許空載運(yùn)行 也不允許用皮帶傳動(dòng) 2 當(dāng)Ia較大 磁路飽和時(shí) K2為一常數(shù) 這時(shí)為一條稍有下降的直線 但轉(zhuǎn)速降比他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)稍大 如特性1 二 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性T f Ia 由轉(zhuǎn)矩公式T CT Ia 及磁化曲線 f Ia 非線性 1 Ia較小 磁路不飽和時(shí) K1Ia 與Ia成正比 T CTK1Ia2 拋物線 2 Ia很大 磁路飽和時(shí) K2為一常數(shù)與Ia無(wú)關(guān) T CTK2Ia 為一直線特性如曲線2所示 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)適用于起動(dòng)比較困難 且不空載的生產(chǎn)機(jī)械 如電力機(jī)車 三 串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性n f T 一般表達(dá)式 機(jī)械特性曲線如右圖1所示 特點(diǎn) 1 輕載時(shí)特性軟 重載時(shí)為一條略微下傾的直線 2 輕載時(shí)轉(zhuǎn)速很高 曲線與縱坐標(biāo)軸無(wú)交點(diǎn) 串勵(lì)電動(dòng)機(jī)不允許空載運(yùn)行 四 復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性復(fù)勵(lì) 既有并勵(lì)繞組又有串勵(lì)繞組 復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)兼有并勵(lì)和串勵(lì)兩種電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 串勵(lì)繞組使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加 并勵(lì)繞組使復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)可以輕載運(yùn)行和空載運(yùn)行 不存在 飛車 的問題 機(jī)械特性介于并勵(lì)和串勵(lì)之間 如圖2所示 第八節(jié)直流電機(jī)換向簡(jiǎn)介換向 直流電機(jī)在運(yùn)行過程中 旋轉(zhuǎn)的電樞繞組中一些元件從一條支路經(jīng)過電刷進(jìn)入另一條支路 在這一過程中 元件電流改變方向 這一過程稱為換向 換向的過程正是元件被電刷短路的過程 元件短路過程結(jié)束就是換向結(jié)束 這時(shí)元件完全進(jìn)入另一條支路 一 換向過程 分三個(gè)階段 1 開始 電刷與1號(hào)換向片完全接觸 元件1和元件2屬右面支路 電流為 ia 2 電刷同時(shí)與換向片1和2接觸 元件1被電刷短路 元件1中的電流在從 ia向 ia變化 3 電刷完全與換向片1脫離 完全與換向片2接觸 元件1完全進(jìn)入左支路 電流為 ia 二 直線換向 延遲換向與超越換向 一 直線換向直線換向是一種最基本的換向過程 換向元件中的電流按直線規(guī)律變化 條件 換向元件中無(wú)電勢(shì) 且只考慮電刷接觸電阻 特點(diǎn) 1 在換向過程中 電刷下不會(huì)產(chǎn)生火花 因?yàn)閾Q向元件中的電流由 ia連續(xù)變化至 ia 沒有換向電流必須通過空氣而造成火花 2 在換向過程中 電刷兩左右兩側(cè)電流密度是均勻的 故電刷左右兩側(cè)發(fā)熱也是均勻的 二 延遲換向電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)換向元件中產(chǎn)生以下幾種電勢(shì)使 e 0 1 自感電動(dòng)勢(shì)eL換向元件中電流變化時(shí)產(chǎn)生的eLeL Ldi dt 2 互感電動(dòng)勢(shì)eM同時(shí)換向的幾個(gè)元件之間產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)eM Mdi dt稱er eL eM為電抗電勢(shì) 其方向與 ia相同 3 電樞反應(yīng)電勢(shì)ea換向元件切割電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì) 其方向與er一致 也是反對(duì)換向電流變化的 結(jié)果使電流不能隨時(shí)間成線性關(guān)系變化且變化較慢 曲線2所示 稱之為延遲換向 延遲換向使電刷的前刷邊電流密度小 后刷邊電流密大 因此后刷邊出現(xiàn)較大的火花 三 改善換向的方法方法 在換向元件中產(chǎn)生與er和ea方向相反的電勢(shì)ek 方法一 在主磁極的幾何中性處加一換向磁極 極性與電樞磁場(chǎng)的極性相反 其繞組一般與電樞繞組串聯(lián)方法二 移刷改善換向 發(fā)電機(jī)順移 電動(dòng)機(jī)逆移 移動(dòng)的角度 物理中線與幾何中線之夾角 四 火花 環(huán)火及補(bǔ)償繞組換向不良電刷下產(chǎn)生火花 嚴(yán)重時(shí)影響電機(jī)工作 環(huán)火是處于最大磁密處的元件電壓出現(xiàn)最大值 在元件連接的兩個(gè)換向片間產(chǎn)生電弧短路而形成環(huán)火 補(bǔ)償繞組與電樞繞組串聯(lián)以消除電樞反應(yīng)進(jìn)而消除環(huán)火 第二章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié)典型生產(chǎn)機(jī)械化的運(yùn)動(dòng)形式及轉(zhuǎn)矩一 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念電力拖動(dòng) 以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式 電力拖動(dòng)系統(tǒng) 由電動(dòng)機(jī) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備以及電源等五部分組成的綜合機(jī)電裝置 二 典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式和轉(zhuǎn)矩 一 運(yùn)動(dòng)形式1 單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)特征 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與負(fù)載軸通過聯(lián)軸器連接在一起 所有運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部分均以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn) 如通風(fēng)機(jī) 2 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)特征 各軸轉(zhuǎn)速不同 主軸轉(zhuǎn)速比電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過皮帶輪和減速機(jī)與主軸相連接 如車床 3 多軸旋轉(zhuǎn)和平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特征 負(fù)載既有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又有平移運(yùn)動(dòng) 如起重機(jī)的起重小車 4 多軸旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)特征 負(fù)載既有旋轉(zhuǎn)又有升降運(yùn)動(dòng) 如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu) 二 生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩性質(zhì)兩種類型 1 摩擦力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 反抗性轉(zhuǎn)矩特點(diǎn) 轉(zhuǎn)矩方向總是與旋轉(zhuǎn)方向相反 2 重力作用產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 位能性轉(zhuǎn)矩特點(diǎn) 作用方向與生產(chǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分析主要研究作用在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系n f T 分析方法 先對(duì)單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析 得出一般規(guī)律對(duì)多軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 則通過折算等效成單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)后再運(yùn)用單軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的規(guī)律 第二節(jié)電力拖動(dòng)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)方程式一 單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式作用在電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T電動(dòng)機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩T0生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)矩TmT0 Tm TL為電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 為軸的角速度 J為對(duì)轉(zhuǎn)軸的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J JR Jm 根據(jù)力學(xué)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律及各量參考方向得轉(zhuǎn)動(dòng)方程式 轉(zhuǎn)矩單位為Nm J為Kgm2 為rad s該式是研究電力拖動(dòng)系統(tǒng)各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的基礎(chǔ) 在工程計(jì)算中 常用n代替 用飛輪力矩GD2代替J 其關(guān)系為m 轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量 kg G 轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力 N 轉(zhuǎn)動(dòng)部分的回轉(zhuǎn)半徑 m D 回轉(zhuǎn)直徑 m g 重力加速度 取g 9 81m s2運(yùn)動(dòng)方程式變?yōu)閷?shí)用形式GD2總飛輪慣量T TL Td為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 Td 0 dn dt 0 電動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)或靜止不動(dòng) 稱靜止?fàn)顟B(tài) Td 0 dn dt 0 系統(tǒng)處于加速狀態(tài)Td 0 dn dt 0 系統(tǒng)處于減速狀態(tài)稱動(dòng)態(tài)或過渡狀態(tài) 規(guī)定n及T的參考方向 對(duì)觀察者而言逆時(shí)針為正 反之為負(fù) TL的參考方向 順 二 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及飛輪力矩飛輪慣量GD2GDR2 電機(jī)轉(zhuǎn)子部分 GDm2 生產(chǎn)機(jī)械部分 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JJ m 2 查表實(shí)際計(jì)算時(shí)由GD2 4gJ 4gm 2 4G 2求出J或GD2 三 功率平衡方程式運(yùn)動(dòng)方程式兩端同乗 即得功率平衡方程式判斷電動(dòng)機(jī)是輸出機(jī)械功率還是從拖動(dòng)系統(tǒng)中吸收功率 完全取決于電磁轉(zhuǎn)矩T和速度 的方向 T與 同方向時(shí)T 0 電動(dòng)機(jī)輸出功率 T與 反方向時(shí)T 0 生產(chǎn)機(jī)械從拖動(dòng)系統(tǒng)中吸收能量 反之表示放出機(jī)械功率給系統(tǒng) 第三節(jié)多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪力矩的折算一 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛辦力矩的折算 一 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算折算的原則 保持折算前后系統(tǒng)傳遞的功率不變 設(shè)折算前多軸系統(tǒng)中負(fù)載功率為Tm m 折算后等效單軸系統(tǒng)的功率為Tmeq 則有Tm m Tmeq 故Tmeq j m n nm 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比 j為各級(jí)速比積 j j1j2實(shí)際中考慮傳動(dòng)效率 c時(shí) c為各級(jí)傳動(dòng)效率之積 二 飛輪力矩的折算折算原則 折算前后系統(tǒng)總動(dòng)能不變 方程式得單軸系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jeq 即 上式兩邊同乗以4g得折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩GD2eq 即兩個(gè)中間軸 n個(gè)中間軸 主體部分占比重很小故有估算公式 1 1 1 25 多軸系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上時(shí)的等效單軸系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式可寫成TL T0 Tmeq二 平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的折算橋式起重機(jī)的起重小車 龍門刨床等 其工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動(dòng) 一 阻力Fm的折算折算原則 折算前后功率不變 切削時(shí)切削功率為Pm FmvmFm反映到電動(dòng)機(jī)軸上 表現(xiàn)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tmeq 電動(dòng)機(jī)軸上的切削功率為Tmeq 不考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗時(shí) 可得Tmeq Fmvm考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗時(shí)Fm為平移部件的阻力 單位為N 二 平移運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量的折算折算原則 折算前后系統(tǒng)貯存動(dòng)能不變 運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能為折算到電動(dòng)機(jī)軸上后 等效飛輪力矩為GD2meq 其動(dòng)能為另上二式相等得 注意 求總飛輪力矩時(shí)還需計(jì)算傳動(dòng)機(jī)構(gòu)各旋轉(zhuǎn)軸飛輪力矩的折算值 方法與多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)飛輪力矩折算方法同 三 工作機(jī)構(gòu)為升降運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩與飛輪力矩的折算等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩和等效飛輪力矩 第四節(jié)負(fù)載的機(jī)械特性負(fù)載的機(jī)械特性 生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系 一 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 一 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn) 轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生的 它的絕對(duì)值大小不變 但作用方向總是與旋轉(zhuǎn)方向相反 是阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 二 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載由重力作用產(chǎn)生 特點(diǎn) 是工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩絕對(duì)值大小恒定不變 而且作用方向也保持不變 特性位于第一 第四象限且與縱軸平行的直線 二 風(fēng)機(jī) 泵類負(fù)載機(jī)械特性1均為流體機(jī)械 其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比 只能單方向旋轉(zhuǎn) 三 恒功率負(fù)載機(jī)械特性2常數(shù) 第三章直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 第一節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的一般概念條件 電源電壓U 氣隙磁通 電樞回路總電阻R 均為常數(shù) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之關(guān)系n f T 推導(dǎo)過程 由電樞回路電壓平衡方程式將Ea Ce n T CT Ia代入后得 特性曲線兩個(gè)特殊點(diǎn) A點(diǎn) T 0 n n0 U Ce 理想空載轉(zhuǎn)速B點(diǎn) n 0 T Tk CT Ik U Ra Rc 堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩在A點(diǎn)和B點(diǎn) 因電動(dòng)機(jī)的電磁功率PM EaIa 0 無(wú)能量轉(zhuǎn)換 第一象限內(nèi) T 0 n 0方向一致 T為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tn n原因U Ra Rc均為常數(shù)條件下 TIa T CT 在第二象限內(nèi) n 0 且n n0 所以Ea 0 且Ea U 電樞電流成為阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ia與Ea方向一致 電機(jī)輸出能量 電源吸收能量 在第三象限內(nèi) n 0 電機(jī)反轉(zhuǎn) Ea 0 變?yōu)榕cU同方向二 固有機(jī)械特性及人為機(jī)械特性 一 固有機(jī)械特性條件 U UN N R Ra即為額定參數(shù)時(shí) 表達(dá)式如T TN時(shí)nN n0 nN稱 nN為額定轉(zhuǎn)速降因電樞電阻Ra很小 所以 nN很小故固有特性屬于硬特性 為一條略微向下傾斜的直線 二 人為機(jī)械特性當(dāng)人為改變參數(shù)U 電樞外串電阻Rc時(shí)的機(jī)械特性三種人為機(jī)械特性 1 電樞串電阻的人為機(jī)械特性 外串電阻的機(jī)械特性方程式特點(diǎn) 理想空載轉(zhuǎn)速不變且與外串電阻無(wú)關(guān) 外串電阻越大特性斜率越大 特性越軟 2 改變電源電壓的人為機(jī)械特性R Ra N 調(diào)U UN 只能在額定電壓以下調(diào)節(jié) 特點(diǎn) 理想空載轉(zhuǎn)速與電源電壓成正比 各條特性相互平行 If 機(jī)械特性方程式3 減弱氣隙磁通的人為機(jī)械特性U UN R Ra 調(diào) N 弱磁 機(jī)械特性方程式減磁時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速升高 斜率增大 特性變軟 三 電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響電樞電流較大時(shí) 電樞反應(yīng)加大 使氣隙磁通下降較多電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高 機(jī)械特性上翹 防翹辦法 在主磁極加穩(wěn)定繞組使其磁勢(shì)與主磁極方向相同 四 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的繪制公式計(jì)算固有機(jī)械特性的步驟 1 計(jì)算Ra 2 計(jì)算Ce N3 求n0 UN Ce N4 計(jì)算TN 9 55Ce NIN人為機(jī)械特性的繪制 求出n0 再求出穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 五 電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件穩(wěn)定含意 當(dāng)電力拖動(dòng)系統(tǒng)在工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí) 若突然出現(xiàn)了于攏 使軸上轉(zhuǎn)矩失去平衡 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí) 系統(tǒng)仍能在新的工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行 于攏消失后 系統(tǒng)又能回到原來(lái)的工作點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行 電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定分析 右圖1為負(fù)載機(jī)械特性 2 3為電壓波動(dòng)前后的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 原在A點(diǎn)運(yùn)行 轉(zhuǎn)速為nA在A點(diǎn)T TL無(wú)加速轉(zhuǎn)矩dn dt 0 系統(tǒng)在A點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行 如電源電壓突然升高 瞬間AB nA nBIa U Ea RaT TLnIa T 當(dāng)上升到C點(diǎn)時(shí)T TL達(dá)到新的平衡 此時(shí)n nc當(dāng)于攏消失 系統(tǒng)將由C到DA回到原工作點(diǎn) 故該系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行 A點(diǎn)是穩(wěn)定的工作點(diǎn) 可以證明 一個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是 1 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械選擇性必須相交 在交點(diǎn)處T TL 實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩平衡 2 在交點(diǎn)處 dT dt dTL dt 0不符合第二個(gè)條件 系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行 如負(fù)載減小轉(zhuǎn)速增加 T增加最終損壞電機(jī) 第二節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和反轉(zhuǎn)一 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí) 應(yīng)當(dāng)先給電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組加入額定勵(lì)磁電流 以便在氣隙中建立額定磁通 然后再接通電樞回路 電動(dòng)機(jī)一般不允許把電樞直接接到額定電壓的電源上即直接起動(dòng) 以防電機(jī)燒壞和機(jī)械損壞 IN 故必須把起動(dòng)電流限制在允許范圍之內(nèi) 一般最大允許電流為 1 5 2 IN 間接起動(dòng)的兩種方法 1 降壓起動(dòng) 2 串電阻起動(dòng) 一 降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)方法在起動(dòng)過程中能量損耗小 起動(dòng)平穩(wěn) 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 但需要一套直流電源 增加了設(shè)備投資 二 電樞回路串電阻起動(dòng)串電阻是為了限制起動(dòng)電流不超過允許值 以Rst或rst表示 電樞回路中應(yīng)串入的起動(dòng)電阻值為 起動(dòng)過程中應(yīng)分段逐步切除起動(dòng)電阻 最終全部切除Rst 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在自然特性上 三 起動(dòng)電阻的計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻的計(jì)算 應(yīng)以在起動(dòng)過程中最大起動(dòng)電流I1及切換電流I2不變?yōu)樵瓌t 常取令I(lǐng)1 I2 稱為起動(dòng)電流比 因切換前后瞬間電樞電阻壓降相等 即I2RST3 I1Rst2或Rst3 Rst2I2Rst2 I1Rst1Rst2 Rst1I2Rst1 I1RaRst1 Ra 推廣到一般情況 如起動(dòng)級(jí)數(shù)為m 則計(jì)算起動(dòng)電阻時(shí)可能有以下兩種情況 1 起動(dòng)電阻級(jí)數(shù)m尚未確定步驟 1 根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)估算Ra 2 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)起動(dòng)時(shí)間 平穩(wěn)性以及電動(dòng)機(jī)的最大允許電流 確定I1及I2并計(jì)算Rstm及 要求起動(dòng)時(shí)間短時(shí) 取較大的I1 要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩平穩(wěn) 起動(dòng)沖擊小時(shí) 需要較多的起動(dòng)級(jí)數(shù) 這時(shí)應(yīng)取較小的 值 3 由Ra Rstm及 按下式計(jì)算起動(dòng)級(jí)數(shù) 4 由m 求出新的 5 計(jì)算各段起動(dòng)電阻rst1 Rst1 Ra Ra Ra 1 Rarst2 Rst2 Rst1 Rst1 Rst1 rst1 推廣到一般情況 2 起動(dòng)級(jí)數(shù)m已知這時(shí)可根據(jù)電動(dòng)機(jī)最大允許電流確定I1并計(jì)算 如I2過大或過小 說明級(jí)數(shù)m確定得不合理 應(yīng)減小或增加級(jí)數(shù) 最后按第 5 計(jì)算各段起動(dòng)電阻 二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)電磁轉(zhuǎn)矩T必須反向 而T CT Ia故方法有二1 電樞反向接線圖2 機(jī)械特性3 機(jī)械特性方程式 第三節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一 電動(dòng)機(jī)調(diào)速的基本概念調(diào)速機(jī)械調(diào)速 改變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的速比 屬有級(jí)調(diào)速電氣調(diào)速 人為地改變電動(dòng)機(jī)的參數(shù)從機(jī)械特性上 改變工作點(diǎn) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就能改變兩種情況 1 負(fù)載變但機(jī)械特性不變 2 負(fù)載不變而變電機(jī)參數(shù) 幾個(gè)術(shù)語(yǔ) 基速 電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN 上調(diào)速 額定轉(zhuǎn)速nN以上的調(diào)速 下調(diào)速 基速以下的調(diào)速 無(wú)級(jí)調(diào)速 電機(jī)的轉(zhuǎn)速可平滑地加以調(diào)節(jié) 有級(jí)調(diào)速 不能平滑調(diào)節(jié) 只能給出幾種速度 二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)整方法由機(jī)械特性方程式 一 電樞串電阻調(diào)速U UN N調(diào)Rc特點(diǎn) 1 各條特性有相同的理想空載轉(zhuǎn)速n02 在額定負(fù)載下 能提供的最高轉(zhuǎn)速為額定nN故屬基速以下調(diào)節(jié) 且為有級(jí)調(diào)速 3 串電阻越大 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越低 4 若為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 則穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)T TL電樞電流Ia T CT N 常數(shù) 即與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān) 缺點(diǎn) 1 不能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 2 能耗大效率低 3 特性軟 轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性差 二 降低電源電壓調(diào)速Rc 0 N 調(diào)U UN機(jī)械特性方程式特點(diǎn) 1 各條特性互相平行 2 在負(fù)載相同時(shí)轉(zhuǎn)速降 n相同且均與固有特性相同 即3 對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載Ia C 與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān) 銅耗為與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)且數(shù)值很小 故效率高 n 4 能實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)高速該調(diào)速方法是基速以下調(diào)速 能提供的最高轉(zhuǎn)速為電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN 由于能實(shí)現(xiàn)平滑無(wú)級(jí)調(diào)速 特性硬 轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性好 故是一種性能優(yōu)越的調(diào)速方法 廣泛應(yīng)用于要求較高的系統(tǒng)中 三 減弱磁通調(diào)速U UN R Ra 調(diào) N減弱磁通 時(shí) n0與 成反比地增加 n與 2成反比地增加 n0增加多 n增加少 轉(zhuǎn)速升高 升速過程 設(shè)原工作在B點(diǎn) T TL 2現(xiàn)減小 1Ea Ce 1nB特點(diǎn) 1 弱磁調(diào)速只能在基速以上的范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 即 nnN 2 在電流較小的勵(lì)磁回路內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié) 方便功耗小 3 便于實(shí)現(xiàn)無(wú)調(diào)速 4 由于轉(zhuǎn)速越高 電機(jī)換向困難 機(jī)械強(qiáng)度也不準(zhǔn)許轉(zhuǎn)速太高 一般升到1 2 1 5nN 特殊電機(jī)3 4nN 在實(shí)際生產(chǎn)中 通常把降壓調(diào)速和弱磁調(diào)整結(jié)合起來(lái)使用 以實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)速 擴(kuò)大調(diào)速范圍 三 調(diào)速的性能指標(biāo)用性能指標(biāo)來(lái)比較各種調(diào)速方法的優(yōu)劣 主要的調(diào)速指標(biāo) 1 調(diào)速范圍Dnmax nmin為在額定負(fù)載時(shí)的數(shù)值 2 靜差率 在某一調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速下 電動(dòng)機(jī)從理想空載到額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速的變化率 靜差率小 轉(zhuǎn)速的相對(duì)穩(wěn)定性好 D和 由生產(chǎn)加工部門提出具體要求 由于轉(zhuǎn)速越低 越大 所以 對(duì) 的要求也是對(duì)最低轉(zhuǎn)速的要求 確定了D也同時(shí)被確定下來(lái)了 三 調(diào)速系統(tǒng)的平滑性用調(diào)速時(shí)相鄰兩級(jí)轉(zhuǎn)速之比來(lái)說明 即K值越接近1 調(diào)速的平滑性就越好 k 1時(shí)為無(wú)級(jí)調(diào)速 四 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)四 電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)允許輸出的轉(zhuǎn)矩和功率表示電動(dòng)機(jī)在調(diào)速時(shí)所具備的帶負(fù)載能力 它的前題條件是合理地使用電動(dòng)機(jī) 合理意指保證電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)Ia IN不變 一 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式指在某種調(diào)速方法中 若保持Ia IN不變時(shí) 電動(dòng)機(jī)允許的轉(zhuǎn)矩也保持T TN不變 與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān) 電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速中 N 當(dāng)Ia IN條件下 T Ce NIN TN也不變 與n無(wú)關(guān) 屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 二 恒功率調(diào)速方式指在某種調(diào)速方法中 若保持Ia IN不變 則電動(dòng)機(jī)允許輸出的功率也基本保持不變 與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān) 在他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速方法中U UN 保持時(shí) T C2 n 電動(dòng)機(jī)輸出功率P Tn 9550與n無(wú)關(guān) 屬恒功率調(diào)速方式 Ia IN不變 五 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí) 應(yīng)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式與其匹配 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載為恒功率負(fù)載時(shí) 應(yīng)采用恒功率調(diào)速方式與其匹配 第四節(jié)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)一 制動(dòng)的一般概念所謂制動(dòng) 就是使拖動(dòng)系統(tǒng)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速開始減速到停車 或使其在某一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行 機(jī)械制動(dòng) 機(jī)械抱閘屬外加力 制動(dòng)電氣制動(dòng) 使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與原轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩來(lái)實(shí)現(xiàn)制動(dòng) 自由停車 拉斷電源靠摩擦使電機(jī)慢慢停車 在制動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)是吸收來(lái)自負(fù)載側(cè)的能量 此時(shí)電動(dòng)機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài) 電動(dòng)和制動(dòng)狀態(tài)的判定 電動(dòng)狀態(tài)T 0 輸出功率制動(dòng)狀態(tài)T 0 吸收功率制動(dòng)狀態(tài)在實(shí)際應(yīng)用中有兩種情況 1 用于拖動(dòng)系統(tǒng)的減速停車電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)僅出現(xiàn)在降速過程中 是一個(gè)過渡過程 常稱為制動(dòng)過程 2 用于位能負(fù)載限速運(yùn)行電磁轉(zhuǎn)矩T與靠重力使物體下放的負(fù)載轉(zhuǎn)矩相抗恒 當(dāng)T TL時(shí)重物穩(wěn)速下放 稱之為制動(dòng)運(yùn)行 二 能耗制動(dòng) 一 能耗制動(dòng)過程K1閉合 K2斷開系統(tǒng)處于正轉(zhuǎn)電動(dòng)運(yùn)行當(dāng)K1斷開 K2閉合時(shí)Ia反向 制動(dòng)開始 nEa 0制動(dòng)過程結(jié)束 n 0 Ia 0 T 0 能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械方程式U 0 N能耗制動(dòng)過程的功率流程圖 電機(jī)從軸上輸入功率P2扣除空載損耗后轉(zhuǎn)為電功率PM 都消耗在電阻Ra Rc上 制動(dòng)電流越大制動(dòng)效果越好 但最大制動(dòng)電流同時(shí)受換向條件和過載能力限制 由下式?jīng)Q定 Ea為制動(dòng)開始時(shí)電動(dòng)機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì) 為了加快制動(dòng)過程工程中常采用分級(jí)能耗制動(dòng) AB CD EF切換瞬間電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變 每次切換后瞬間均應(yīng)保證Ia Iamax使平均制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加 制動(dòng)時(shí)間縮短 二 能耗制動(dòng)運(yùn)行只能在拖動(dòng)位能性負(fù)載時(shí)才可能發(fā)生 最終在C點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行n nc 0 反轉(zhuǎn)下放重物 電動(dòng)機(jī)將位能轉(zhuǎn)化為電磁能并都消耗在電阻上 三 反接制動(dòng) 一 電壓反接制動(dòng)1 接線圖K1為正轉(zhuǎn)開關(guān) K2為反轉(zhuǎn)開關(guān)Rc為限流電阻 2 機(jī)械特性方程式3 機(jī)械特性曲線 電壓反接制動(dòng)時(shí) U UN0 Ea 0 電樞電流由電樞回路電壓平衡方程式能量平衡關(guān)系 電網(wǎng)供給的電能UNIa 0 電功率PM EaIa T 0 說明電功率輸出 電動(dòng)機(jī)軸上功率P2 T2 0 說明從軸上輸入功率 再扣除空載損耗P0即為PM UNIa和EaIa兩部分能量都消耗在回路電阻上 功率流程圖外串電阻Rc最小值的計(jì)算 約為能耗制動(dòng)的2倍電壓反接制動(dòng)當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時(shí)如T TL則電動(dòng)機(jī)要反方向啟動(dòng) 故當(dāng)轉(zhuǎn)速降到零時(shí)應(yīng)拉斷電源 二 電勢(shì)反接制動(dòng)只有他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載時(shí)才會(huì)發(fā)生 1 電壓平衡方程式UN Ea Ia Ra Rc 在第一限內(nèi)為正轉(zhuǎn)電動(dòng)停車過程ABC在第四限內(nèi)C點(diǎn)處因TL T故電動(dòng)機(jī)開始反轉(zhuǎn) 直到TL T在D點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行 此時(shí)Ea以反向與UN共同產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩與TL相抗衡 由于電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)可以在第四象限穩(wěn)定運(yùn)行所以是制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài) 主要用于起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)低速下放重物 電動(dòng)勢(shì)反接制動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能是由位能負(fù)載減少的位能提供 四 回饋制動(dòng) 一 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)的基本概念電動(dòng)狀態(tài)時(shí) 電動(dòng)機(jī)從電源輸入電功率UIa 0 即 電源輸出能量 電動(dòng)機(jī)吸收能量 并供給機(jī)械負(fù)載 能量從電源側(cè)流向電動(dòng)機(jī) 回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí) Ia改變方向 電磁轉(zhuǎn)矩也由原拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩變?yōu)橹苿?dòng)轉(zhuǎn)矩 UIa 0 即 電源從電機(jī)吸收能量并回送電網(wǎng) 能量從負(fù)載側(cè)流向電源側(cè) 平衡關(guān)系 電機(jī)軸上功率P2 T2 扣除穿載損耗p0后即轉(zhuǎn)變?yōu)殡姽β蔖M EaIa 其中一小部分消耗在電樞電阻上 其余大部分回饋電網(wǎng)此時(shí)電動(dòng)機(jī)已成為與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī) 何時(shí)會(huì)出現(xiàn)回饋制動(dòng) 二 降低電源電壓的回饋制動(dòng)UU1 Ea U1 BC段 到C點(diǎn)時(shí)U1 Ea Ia 0回饋制動(dòng)過程結(jié)束 CD段又回到電動(dòng)狀態(tài) D點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn) 三 位能負(fù)載下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)被吊在空中的重物 在松開機(jī)械閘后反向起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 五 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行的分析方法電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性及人為機(jī)械特性位于直角坐標(biāo)的四個(gè)象限之中在 象限內(nèi)為電動(dòng)狀態(tài) 象限內(nèi)為制動(dòng)狀態(tài) A B C D E為電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn) 新狀態(tài) 1 停車 2 在新的工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行 第五節(jié)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程一 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程的一般概念電力拖動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程是指拖動(dòng)系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)中間的過程 產(chǎn)生原因 系統(tǒng)中存在機(jī)械慣性和電磁慣性 即飛輪力矩和電感 電容儲(chǔ)能元件 研究的問題 求電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性 即T n Ia等隨時(shí)間變化的規(guī)律 方法 建立系統(tǒng)的微分方程式并求解 直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)微分方程組 為了滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)過渡過程的不同要求 需要對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)過渡過程的規(guī)律進(jìn)行分析 以正確地選擇及合理使用電力拖動(dòng)裝置 提高生產(chǎn)率 質(zhì)量 減輕勞動(dòng)強(qiáng) 二 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)過渡過程的數(shù)學(xué)分析 一 機(jī)械過渡過程的一般表達(dá)式1 轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律n f t 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程式 變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)型 它的通解為C由初始條件確定 當(dāng)t 0時(shí) n ni得C ni ns代入后得n的解析式 2 電磁轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律T f t 3 電樞電流的變化規(guī)律Ia f t 由T CT Ia得 二 機(jī)械過渡過程解析式的討論1 n f t T f t Ia f t 三式具有相同的形式 都有兩個(gè)分量 即穩(wěn)態(tài)分量和自由分量 動(dòng)態(tài)分量 按指數(shù)規(guī)律變化 起始于初始值 終止于穩(wěn)態(tài)值 2 過渡過程時(shí)間的長(zhǎng)短取決于TM的大小 3 初始值 穩(wěn)態(tài)值和機(jī)電時(shí)間常數(shù)是決定機(jī)械過渡過程的三個(gè)要素 可由機(jī)械特性求得 再利用機(jī)械過渡過程的解析式計(jì)算過渡過程曲線 4 過渡過程時(shí)間的計(jì)算 達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的時(shí)間 理論上為t 實(shí)算取t 4TM 達(dá)到某一數(shù)值時(shí)所需時(shí)間 n nx所需時(shí)間T Tx或Ia Ix時(shí)所經(jīng)時(shí)間或三 起動(dòng)的過渡過程 一 起動(dòng)過渡過程曲線的計(jì)算串電阻起動(dòng)時(shí) 一級(jí) 初始轉(zhuǎn)速ni 0 初始轉(zhuǎn)矩Ti Tst 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速ns na Ts TL機(jī)電時(shí)間常數(shù) 把三要素代入相關(guān)式得 三 逐級(jí)切除電阻時(shí)過渡過程的計(jì)算1 n f t 曲線的計(jì)算以三級(jí)起動(dòng)為例第一級(jí) 初始轉(zhuǎn)速ni1 0 穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為ns1斜率故機(jī)電時(shí)間常數(shù) 解析式第一級(jí)經(jīng)歷的時(shí)間為nx1為切除第一級(jí)起動(dòng)電阻瞬間電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n T t t n tst1 tst2 tst3 tst tst1 tst2 tst3 tst ns ns2 ns1 nx1 nx2 任意級(jí) 轉(zhuǎn)速解析式各段時(shí)間通式 2 T f t 曲線的計(jì)算 四 能耗制動(dòng)過渡過程 一 拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載能耗制動(dòng)機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性交于C點(diǎn)視C點(diǎn)為假想的穩(wěn)定工作點(diǎn) 滿足了TL 常數(shù)的條件 實(shí)際能耗制動(dòng)的起始點(diǎn)為B點(diǎn) 到坐標(biāo)原點(diǎn)0結(jié)束 0 t0 起始值 ni nA Ti TB0 T 0 0C段并未出現(xiàn) 故對(duì)應(yīng)的過渡過程用虛線表示 過渡過程時(shí)間t0的計(jì)算 將t0時(shí)n 0代入n f t 注意 利用以上公式計(jì)算時(shí) nc及TB應(yīng)代負(fù)值 二 拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載與反抗性負(fù)載相同 所需時(shí)間為t0 D點(diǎn)為穩(wěn)定工作點(diǎn)0D段的過渡過程初始值為n 0 T 0 穩(wěn)態(tài)值為n nD 0 T TL2 代入一般公式 C t0 TL2 TB B0 得到 注 上式中的時(shí)間t是從t t0算起的 所需時(shí)間為t 4TM 過渡過程總時(shí)間為兩段所需時(shí)間之和 即t t 4TM五 反接制動(dòng)過渡過程 一 拖動(dòng)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載1 如只用于停車而不需要反轉(zhuǎn) 當(dāng)過渡過程進(jìn)行到n 0時(shí) 應(yīng)立即斷電抱閘 過渡過程為BE C 段 起始點(diǎn) ni nA Ti TBC點(diǎn)為虛穩(wěn)定點(diǎn) ns nC 0 Ts TC TL制動(dòng)到n 0的時(shí)間 E C n t nD nc BE C ED t0 n 0 T TL t t0 2 如反接制動(dòng)用于電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)過渡過程分成兩段 第一段 BE 計(jì)算方法與反接制動(dòng)停車同 第二段 ED D點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn) 起始值ni 0 Ti TE 0 穩(wěn)態(tài)值ns nD Ts TL機(jī)電時(shí)間常數(shù)TM不變 式中時(shí)間t的起算點(diǎn)為t0總時(shí)間為 t0 4TM 解析式 二 拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載D點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn)分兩段組成 1 從BE與反抗性負(fù)載反接制動(dòng)停車時(shí)相同 2 從ED 初始點(diǎn)為E ni 0 Ti TE0 n A B E D C TL1 TL2 t0 n t BE ED 解析式 T的起始點(diǎn)為t0六 過渡過程中的能量損耗 一 過渡過程能量損耗的一般情況總損耗 p p0 pCua 其中銅損pCua Ia2RaIa在過渡過程中較大 故pCua占比重大可認(rèn)為 p pCua 假定 1 N 2 U 常數(shù) 3 電樞回路總電阻為Ra1 Ra Rc 4 電動(dòng)機(jī)為理想空載 即TL T0 Tm 0 在拖動(dòng)系統(tǒng)的過渡過程中 電動(dòng)機(jī)電壓方程電樞回路電感小可怱略故有 電磁功率EaIa T 輸入功率UIa 而T TL Jd dt TL 0 故電磁轉(zhuǎn)矩T Jd dt 于是有 設(shè)過渡過程從t1時(shí)刻到t2時(shí)刻 相應(yīng) 由 1到 2 則該段的能量損耗為 表明 過渡過程中的能量損耗僅取決于J 0及開始和終了時(shí)的 1 2 與過渡過程的時(shí)間無(wú)關(guān) 二 理想空載起動(dòng)過程中的能量損耗特性1 初始 1 0 終止 2 0能耗說明 輸入到電樞回路的能量J 02有一半消耗掉了 另一半轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)的動(dòng)能貯存起來(lái) 三 理想空載能耗制動(dòng)過程的能量損耗 T 0 0 0 1 2 3 特性2 電機(jī)與電網(wǎng)沒有能量轉(zhuǎn)換關(guān)系A(chǔ) 0初始 1 0