電機(jī)拖動基礎(chǔ)(現(xiàn)用)課件

電機(jī)與拖動基礎(chǔ)8/12/20231電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動基礎(chǔ)8/1/20231電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動課程前言一、本課程性質(zhì)及其特點(diǎn)：1、本課程屬于技術(shù)基礎(chǔ)課2、基本概念多3、電磁力關(guān)系復(fù)雜（電流、電壓、磁場、力矩關(guān)系）4、該課程以大學(xué)物理和電路理論為基礎(chǔ)8/12/20232電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電機(jī)與拖動課程前言一、本課程性質(zhì)及其特點(diǎn)：8/1/2023二、參考書：1、王毓東編《電機(jī)學(xué)》上、下，浙江大學(xué)出版社2、顧繩谷編《電機(jī)及拖動基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社3、唐介編《電機(jī)與拖動》，高等教育出版社4、許建國編《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》，高等教育出版社8/12/20233電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、參考書：1、王毓東編《電機(jī)學(xué)》上、下，浙江大學(xué)出版社8/三、本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容：變壓器、直流機(jī)、異步機(jī)、同步機(jī)掌握內(nèi)容：1）工作原理2）電磁力分析3）特性及應(yīng)用8/12/20234電機(jī)與拖動基礎(chǔ)三、本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容：8/1/20234電機(jī)與拖動基礎(chǔ)四、電機(jī)的作用與功能：電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)器電動機(jī)：電能機(jī)械能發(fā)電機(jī)：機(jī)械能電能變壓器：U1交流電能變成U2交流電能8/12/20235電機(jī)與拖動基礎(chǔ)四、電機(jī)的作用與功能：電機(jī)是實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)換的電磁機(jī)五、電機(jī)的分類：1、按電能形式分直流電機(jī)（發(fā)電機(jī)、電動機(jī)）交流電機(jī)（異步機(jī)、同步機(jī)）（發(fā)電機(jī)、電動機(jī)）8/12/20236電機(jī)與拖動基礎(chǔ)五、電機(jī)的分類：1、按電能形式分8/1/20236電機(jī)與拖動2、按能量轉(zhuǎn)換形式分發(fā)電機(jī)（直流電機(jī)、交流電機(jī)）（異步機(jī)、同步機(jī)）電動機(jī)（直流電機(jī)、交流電機(jī)）（異步機(jī)、同步機(jī)）8/12/20237電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2、按能量轉(zhuǎn)換形式分發(fā)電機(jī)（直流電機(jī)、交流電機(jī)）8/1/20六、電機(jī)的作用：

1、進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化、傳輸和分配電能一簡單供電系統(tǒng)圖8/12/20238電機(jī)與拖動基礎(chǔ)六、電機(jī)的作用：

1、進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化、傳輸和分配電能一簡單供電2、驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械磁懸浮列車大型車床8/12/20239電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2、驅(qū)動生產(chǎn)機(jī)械磁懸浮列車3、控制各種自動設(shè)備盲人引路車爬行機(jī)器人8/12/202310電機(jī)與拖動基礎(chǔ)3、控制各種自動設(shè)備8/1/202310電機(jī)與拖動基礎(chǔ)七、電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r大型和超小型方向發(fā)展同步發(fā)電機(jī)定子各種微電機(jī)8/12/202311電機(jī)與拖動基礎(chǔ)七、電機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r大型和超小型方向發(fā)展8/1/202311電電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)

1.1電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式電力拖動系統(tǒng)一般是由電動機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械的傳動機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備和電源組成。電力拖動系統(tǒng)組成

機(jī)械特性表明電動機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性表明負(fù)載的性能，要研究整個電力拖動系統(tǒng)，必須研究電動機(jī)和負(fù)載之間的運(yùn)動規(guī)律——電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動方程式。8/12/202312電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電力拖動系統(tǒng)動力學(xué)電力拖動系統(tǒng)一般是由電動機(jī)、生產(chǎn)1.單軸電力拖動系統(tǒng)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸與生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)直接相連，工作機(jī)構(gòu)是電動機(jī)的負(fù)載。單軸電力拖動系統(tǒng)

T為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩(N

m)，TL

為電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N

m)，J為電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量(kg

m2)，

為電動機(jī)的角速度(rad/s),D為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的回轉(zhuǎn)直徑(m),

m

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量(kg),

8/12/202313電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.單軸電力拖動系統(tǒng)單軸電力拖動系統(tǒng)T為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是具有加速度量綱的系數(shù)，單位為m／min·s。

動轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)處于加速；恒速或靜止，穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；系統(tǒng)減速

為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的回轉(zhuǎn)半徑(m),g=9.81m/s2為重力加速度,G為系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的重力(N),GD2為轉(zhuǎn)動部分的飛輪矩(N·m2),8/12/202314電機(jī)與拖動基礎(chǔ)是具有加速度量綱的系數(shù)，單位為m／min·s。動轉(zhuǎn)矩系實(shí)際的電力拖動系統(tǒng)，大多數(shù)是電動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與工作機(jī)構(gòu)相連的多軸電力拖動系統(tǒng)。研究多軸電力拖動系統(tǒng)時，需要對每根軸分別寫出運(yùn)動方程式并聯(lián)立求解，最后得出電力拖動系統(tǒng)的運(yùn)動規(guī)律，顯然比較麻煩。8/12/202315電機(jī)與拖動基礎(chǔ)實(shí)際的電力拖動系統(tǒng)，大多數(shù)是電動機(jī)通過傳動等效是指拖動系統(tǒng)在折算前和折算后的功率及儲存動能保持不變，即等效單軸系統(tǒng)應(yīng)與實(shí)際的多軸系統(tǒng)具有相等的機(jī)械功率和動能。實(shí)用工程計(jì)算：采用筒化多軸電力拖動系統(tǒng)的分析計(jì)算，將負(fù)載轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)飛輪矩折算到電動機(jī)軸上，變多軸系統(tǒng)為等效的單軸系統(tǒng)。多軸電力拖動系統(tǒng)的簡化8/12/202316電機(jī)與拖動基礎(chǔ)等效是指拖動系統(tǒng)在折算前和折算后的功率及儲存1.2多軸電力拖動系統(tǒng)的簡化計(jì)算1.2.1工作機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動情況時，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算1.轉(zhuǎn)矩的折算多軸電力拖動系統(tǒng)中:工作機(jī)構(gòu)折算前的機(jī)械功率=工作機(jī)構(gòu)折算后的機(jī)械功率

f為工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的角速度；Tf為工作機(jī)構(gòu)的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩；

為電動機(jī)軸的角速度；TF為工作機(jī)構(gòu)負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電動機(jī)軸上的折算值；

為傳動機(jī)構(gòu)總的速比，寫成一般形式為等于各級速比乘積；8/12/202317電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.2多軸電力拖動系統(tǒng)的簡化計(jì)算工作機(jī)構(gòu)折算前的機(jī)械功率=工考慮傳動機(jī)構(gòu)的傳動效率：式中

為傳動機(jī)構(gòu)總效率，等于各級傳動效率乘積，；傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩?fù)p耗：由于負(fù)載是由電動機(jī)拖動的，電磁轉(zhuǎn)矩為拖動性轉(zhuǎn)矩，

T是由電動機(jī)負(fù)擔(dān)。8/12/202318電機(jī)與拖動基礎(chǔ)考慮傳動機(jī)構(gòu)的傳動效率：式中為傳動機(jī)構(gòu)總效率，等于各級傳2．飛輪矩的折算飛輪矩用于表征運(yùn)動物體機(jī)械慣性的大??；工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的飛輪矩為，動能為:

折合到電動機(jī)軸上的飛輪矩為，折算后其動能為:折算的原則是折算前后該軸的動能不變，即化簡后得到負(fù)載軸上飛輪矩的折算公式:旋轉(zhuǎn)物體的動能為:8/12/202319電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2．飛輪矩的折算工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的飛輪矩為，傳動機(jī)構(gòu)中還有轉(zhuǎn)速為nb的軸，其軸上各部分的總飛輪矩實(shí)際值為,動能是:折合到電動機(jī)軸上以后的飛輪矩為，其動能為:根據(jù)折算前后該軸動能不變的原則有:飛輪矩折算時，其折算值為實(shí)際值除以速比的平方，(注意不同轉(zhuǎn)速的軸其速比也不一樣。)8/12/202320電機(jī)與拖動基礎(chǔ)傳動機(jī)構(gòu)中還有轉(zhuǎn)速為nb的軸，其軸上各部分的總飛輪矩實(shí)際寫成一般形式為:一般地說，傳動機(jī)構(gòu)各軸以及工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速要比電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)速低，飛輪矩的折算與轉(zhuǎn)速比平方成反比；盡管可能有多根軸，但它們的飛輪矩折算到電動機(jī)軸上后數(shù)值不大，是系統(tǒng)總飛輪矩的次要部分(20-30%)；電動機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩是系統(tǒng)總飛輪矩中的主要部分(70-80%)。從上面分析的結(jié)果可以得到整個電力拖動系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上的總飛輪矩為:8/12/202321電機(jī)與拖動基礎(chǔ)寫成一般形式為:一般地說，傳動機(jī)構(gòu)各軸以及工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速一般地說，傳動機(jī)構(gòu)各軸以及工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速要比電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)速低，飛輪矩的折算與轉(zhuǎn)速比平方成反比；盡管可能有多根軸，但它們的飛輪矩折算到電動機(jī)軸上后數(shù)值不大，是系統(tǒng)總飛輪矩的次要部分(20-30%)；電動機(jī)轉(zhuǎn)子本身的飛輪矩是系統(tǒng)總飛輪矩中的主要部分(70-80%)。

8/12/202322電機(jī)與拖動基礎(chǔ)一般地說，8/1/202322電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例題1－1(Pg4)已知飛輪矩GDa2=14.5N·m’，GDb2=18.8N·m’，GDf2=120N·m’，傳動效率

1=0.91,

2=0.93,轉(zhuǎn)矩Tf=85N·m，轉(zhuǎn)速n=2450r／min，nb=810r／min，nf=150r／min，忽略電動機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，求：(1)折算到電動機(jī)軸上的系統(tǒng)總飛輪矩GD2；(2)折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TF。8/12/202323電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例題1－1(Pg4)8/1/202323電機(jī)與拖動基礎(chǔ)解:(1)系統(tǒng)總飛輪矩:

(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩:8/12/202324電機(jī)與拖動基礎(chǔ)解:(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩:8/1/202324電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.2.2工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動時，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算有些生產(chǎn)機(jī)械，如橋式起重機(jī)的起重小車、龍門刨床等，它們的工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動。刨床電力拖動系統(tǒng)：電動機(jī)經(jīng)多級齒輪變速后，用齒輪、齒條把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變成工作臺的平移運(yùn)動。切削時工件與工作臺一起以速度V移刨床電力拖動示意圖

動，刨刀固定不動。作用在工件上的切削力為F，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為n，傳動機(jī)構(gòu)效率為

。8/12/202325電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.2.2工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動時，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算把這種多軸系統(tǒng)等效成單軸系統(tǒng)，須將切削力及平移運(yùn)動部件的質(zhì)量折算到電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)矩TF及等效飛輪矩GDF2。1.轉(zhuǎn)矩的折算

工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動時，切削功率為:根據(jù)功率平衡關(guān)系則有:

電動機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)矩:傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗:8/12/202326電機(jī)與拖動基礎(chǔ)把這種多軸系統(tǒng)等效成單軸系統(tǒng)，須將切削力及平移運(yùn)動部件的質(zhì)量2.飛輪矩的折算折算的原則：折算前后儲存的動能相等。

平移運(yùn)動部件的動能:折算到電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量中儲存的動能:根據(jù)折算前后動能不變的原則有:

8/12/202327電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2.飛輪矩的折算根據(jù)折算前后動能不變的原則有:8/1/20例題:已知切削力F=10000N，工作臺與工件運(yùn)動速度v=0.7m/s，(Pg12)傳動機(jī)構(gòu)總效率

=0.81，電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r／min，電動機(jī)的飛輪矩GDD2=100Nm2，求：(l)切削時折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；(2)估算系統(tǒng)的總飛輪矩；(3)不切削時，工作臺及工件反向加速，電動機(jī)以dn/dt=500r/min

s,恒加速度運(yùn)行，計(jì)算此時系統(tǒng)的動轉(zhuǎn)矩絕對值。8/12/202328電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例題:已知切削力F=10000N，工作臺與工件運(yùn)動速度v解：(1）切削時折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算切削功率為:折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩:(2)估算系統(tǒng)總的飛輪矩:(3)不切削時，工作臺與工件反向加速，系統(tǒng)動轉(zhuǎn)矩絕對值:

8/12/202329電機(jī)與拖動基礎(chǔ)解：(1）切削時折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算切削功率為:折1.2.3工作機(jī)構(gòu)做提升和下放重物運(yùn)動時，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動為升降的電力拖動系統(tǒng)

電動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)（減速箱,速比為j）拖動一個卷筒，半徑為R，轉(zhuǎn)速為nf；纏在卷筒上的鋼絲繩懸掛一重物，重力為G=mg，；重物提升時傳動機(jī)構(gòu)效率為

，卷筒重物提升或下放的速度都為v。

橋式起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)、電梯、礦井卷揚(yáng)機(jī)等，它們的工作機(jī)構(gòu)都是作升降運(yùn)動。升降運(yùn)動屬于直線運(yùn)動并與重力有關(guān)。

8/12/202330電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.2.3工作機(jī)構(gòu)做提升和下放重物運(yùn)動時，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算(1）提升重物時負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算:傳動機(jī)構(gòu)損耗的轉(zhuǎn)矩:由摩擦產(chǎn)生，總是起阻礙運(yùn)動的作用。提升重物時由電動機(jī)負(fù)擔(dān)，下放重物時，卷筒上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩成為拖動轉(zhuǎn)矩，由負(fù)載承擔(dān)。(2)下放重物時負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算2.飛輪矩的計(jì)算與平移運(yùn)動相同。8/12/202331電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算(1）提升重物時負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算:傳動機(jī)構(gòu)損耗例題(Pg8):已知減速箱的速比j=34，提升重物時效率

=0.83，卷筒直徑d=0.22m，空鉤重量G0=470N，所吊重物重G=8820N，電動機(jī)的飛輪矩GDD2=10N·m2，當(dāng)提升速度為v=0.4m/s，求：(1)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速(2)忽略空載轉(zhuǎn)矩時電動機(jī)所帶的負(fù)載轉(zhuǎn)矩；(3)以v=0.4m/s下放該重物時，電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

解:(l)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速:電動機(jī)的轉(zhuǎn)速:8/12/202332電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例題(Pg8):已知減速箱的速比j=34，提升重物時效率(3)以v=0.4m/s下放該重物時電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算傳動機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩:電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:(2)提升時電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算提升重物時負(fù)載實(shí)際轉(zhuǎn)矩為:電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:8/12/202333電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(3)以v=0.4m/s下放該重物時電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算電動例題(Pg9):某起重機(jī)的電力拖動系統(tǒng)：電動機(jī)Pn=20kw，nN=950r/min，傳動機(jī)構(gòu)的速比j1=3，j2=3.5，j3=4，各級齒輪傳遞效率都是=0.95，各轉(zhuǎn)軸上的飛輪矩:GDa2=123N·m2，GDb2=49N·m’，GDc2=40N·m’，Dd2=465N·m，卷筒直徑d=0.6m，吊鉤重G0=1962N，被吊重物G=49050N。忽略電動機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，忽略鋼絲繩重量，忽略滑輪傳遞的損耗，求：8/12/202334電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例題(Pg9):某起重機(jī)的電力拖動系統(tǒng)：電動機(jī)Pn=2解：(1)以速度v=0.3m/s提升重物時負(fù)載（吊鉤及重物）轉(zhuǎn)矩:

卷筒轉(zhuǎn)速:

電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:

電動機(jī)轉(zhuǎn)速:

(1)以速度v=0.3m/s

提升重物時，負(fù)載（重物及吊鉤）轉(zhuǎn)矩、卷筒轉(zhuǎn)速、電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩及電動機(jī)轉(zhuǎn)速；(2)負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩（折算到電動機(jī)軸上）；(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時，電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。

8/12/202335電機(jī)與拖動基礎(chǔ)解：卷筒轉(zhuǎn)速:電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:電動機(jī)轉(zhuǎn)速:(1)以速度(2)負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩的計(jì)算吊鉤及重物飛輪矩:系統(tǒng)總的飛輪矩:8/12/202336電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(2)負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩的計(jì)算系統(tǒng)總的飛輪矩:8/1/202(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算電動機(jī)轉(zhuǎn)速與重物提升速度的關(guān)系:

電動機(jī)加速度與重物提升速度的關(guān)系:電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩:8/12/202337電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)1.3負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為機(jī)械特性。電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，其正方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向一致；生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的正方向與電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反。生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，稱之為負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性。

8/12/202338電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.3負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件1.3.1負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性(1)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)：工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向始終相反，轉(zhuǎn)矩特性位于I,III象限內(nèi),轉(zhuǎn)矩的絕對值大小恒定不變，是阻礙運(yùn)動的制動性轉(zhuǎn)矩。皮帶運(yùn)輸機(jī)、軋鋼機(jī)等由摩擦力產(chǎn)生負(fù)載轉(zhuǎn)矩的工作機(jī)構(gòu)屬于這類型。考慮傳動機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩后，折算到電動機(jī)軸上負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，即關(guān)系曲線。8/12/202339電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.3.1負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性考慮傳動機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩實(shí)際特性折算后特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

I象限:III象限:

阻礙運(yùn)動的制動性轉(zhuǎn)矩

8/12/202340電機(jī)與拖動基礎(chǔ)實(shí)際特性(2)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn):工作機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩絕對值大小是恒定的，而且方向不變，轉(zhuǎn)矩特性位于I,IV象限內(nèi)；起重機(jī)提升下放重物就屬于這個類型。我們分析的電力拖動系統(tǒng)都簡化為單軸系統(tǒng)，只要知道電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線。8/12/202341電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(2)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載8/1/202341電機(jī)與拖動基礎(chǔ)實(shí)際特性折算后特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

提升重物時：阻礙運(yùn)動的制動性轉(zhuǎn)矩,下放重物時：幫助運(yùn)動的拖動性轉(zhuǎn)矩

8/12/202342電機(jī)與拖動基礎(chǔ)實(shí)際特性2.泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性水泵、油泵、通風(fēng)機(jī)和螺旋槳等，其轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比，即泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

8/12/202343電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2.泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性水泵、油泵、通風(fēng)機(jī)和3.恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

工作機(jī)構(gòu)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之積為常數(shù)，即

電力牽引系統(tǒng)：汽車爬坡，低速大轉(zhuǎn)矩；高速公路運(yùn)行，高速小轉(zhuǎn)矩。車床加工另件：粗加工時，較大進(jìn)刀量和較低轉(zhuǎn)速；精加工時，較小進(jìn)刀量和較高轉(zhuǎn)速。

恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性

8/12/202344電機(jī)與拖動基礎(chǔ)3.恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性工作機(jī)構(gòu)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之積為常數(shù)，以上所述恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、泵類負(fù)載及恒功率負(fù)載都是從各種實(shí)際負(fù)載中概括出來的典型的負(fù)載型式，實(shí)際的負(fù)載可能是以某種典型為主或某幾種典型的結(jié)合。例如通風(fēng)機(jī)，主要是泵類負(fù)載特性，但是軸承摩擦又是反抗性的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，只是運(yùn)行時后者數(shù)值較小而已。又如起重機(jī)在提升和下放重物時，一般主要是位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

我們分析電力拖動系統(tǒng)時；負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性作為已知量對待。8/12/202345電機(jī)與拖動基礎(chǔ)以上所述恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、泵類負(fù)載及恒功率負(fù)載都1.3.2電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動系統(tǒng)是由電動機(jī)與負(fù)載兩部分組成的，把電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)合起來，就可以研究電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行問題。電力拖動系統(tǒng)的平衡狀態(tài)

左圖：1.電動機(jī)的機(jī)械特性2.負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性電力拖動系統(tǒng)的平衡工作點(diǎn)(穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件)圖中兩條曲線的交點(diǎn)A滿足此條件，稱為平衡工作點(diǎn)。

8/12/202346電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.3.2電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電力拖動系統(tǒng)的平衡狀態(tài)實(shí)際運(yùn)行的電力拖動系統(tǒng)，經(jīng)常會出現(xiàn)一些干擾：電源電壓波動;負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動;當(dāng)負(fù)載電流較大時，電樞反應(yīng)使得他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性上翹。關(guān)鍵是：l

突然出現(xiàn)了干擾，系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行？l

干擾消失后，系統(tǒng)是否能夠回到原來工作點(diǎn)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行？這就是我們要討論的電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件。

8/12/202347電機(jī)與拖動基礎(chǔ)實(shí)際運(yùn)行的電力拖動系統(tǒng)，經(jīng)常會出現(xiàn)一些干擾：舉例：他勵直流電動機(jī)拖動一泵類負(fù)載運(yùn)行不變；

此刻，系統(tǒng)將改變原來的平衡狀態(tài)，引起過渡過程：電磁過渡過程機(jī)械過渡過程相比較而言：機(jī)械慣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電磁慣性，電磁過渡過程很快就結(jié)束；而轉(zhuǎn)速變化較慢，必須考慮機(jī)械過渡過程。電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

8/12/202348電機(jī)與拖動基礎(chǔ)舉例：他勵直流電動機(jī)拖動一泵類負(fù)載運(yùn)行不變；此刻，系統(tǒng)將改電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

分析步驟：忽略電磁過渡過程，曲線1’直接替代曲線1；但此刻，轉(zhuǎn)速不能突變,負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能突變；電動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從A變到B，電磁轉(zhuǎn)矩變小為；,系統(tǒng)開始減速的機(jī)械過渡過程。

(2)在減速的機(jī)械過渡過程中：對電動機(jī)來講，,電動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿曲線1’下降；對泵類負(fù)載來講，8/12/202349電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行分析步驟：對電動機(jī)來講，電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

直到曲線1’與曲線2交于A’點(diǎn)為止，

,電動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)經(jīng)歷了的過程，系統(tǒng)減速過渡過程結(jié)束，到達(dá)新的平衡點(diǎn)。

可見，雖然出現(xiàn)了電壓干擾，但系統(tǒng)是能夠穩(wěn)定運(yùn)行；那么，電壓干擾消失后，系統(tǒng)是否能夠回到原來工作點(diǎn)繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行？(3)

電壓干擾消失后，忽略電磁過渡過程，曲線1’直接恢復(fù)為曲線1；但此刻，轉(zhuǎn)速不能突變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能突變；電動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從A’變到C，電磁轉(zhuǎn)矩加大為；

8/12/202350電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行直到曲線1’與曲線2交于A’點(diǎn)為止，電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行

,系統(tǒng)開始升速的機(jī)械過渡過程

(4)在升速的機(jī)械過渡過程中：

電動機(jī),電動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿曲線1上升；同時，泵類負(fù)載；

直到曲線1與曲線2交于A點(diǎn)為止,電動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)經(jīng)歷了的過程，系統(tǒng)回到原工作點(diǎn)上穩(wěn)定運(yùn)行。8/12/202351電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行那么，是否所有的電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性上的交點(diǎn)都能穩(wěn)定運(yùn)行？

舉例：當(dāng)負(fù)載電流較大時，電樞反應(yīng)可以使得他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性上翹。左圖：1與1’為他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性電力拖動系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行

8/12/202352電機(jī)與拖動基礎(chǔ)那么，是否所有的電動機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性上的交點(diǎn)都能穩(wěn)定分析步驟：(1)忽略電磁過渡過程，曲線1’直接替代曲線1；但此刻，轉(zhuǎn)速不能突變，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不能突變；電動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從A變到B,，電磁轉(zhuǎn)矩增大為；

系統(tǒng)開始升速的機(jī)械過渡過程。電力拖動系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行

(2)在升速的機(jī)械過渡過程中：負(fù)載轉(zhuǎn)矩始終為，電動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿曲線1’，

轉(zhuǎn)速上升得越來越快。直到系統(tǒng)轉(zhuǎn)速過高，毀壞電動機(jī)為止。該系統(tǒng)不能在原來交點(diǎn)A的附近繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，屬不穩(wěn)定運(yùn)行8/12/202353電機(jī)與拖動基礎(chǔ)分析步驟：電力拖動系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行(2)在升速的機(jī)械過渡過穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是:

(1) ,(2)在處 在交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上區(qū)域，應(yīng)保證，使得當(dāng)系統(tǒng)高于交點(diǎn)處的速度時，系統(tǒng)作減速運(yùn)行；

在交點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之下區(qū)域，應(yīng)保證，使得當(dāng)系統(tǒng)低于交點(diǎn)處的速度時，系統(tǒng)作升速運(yùn)行。電力拖動系統(tǒng)必須在電動機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的交點(diǎn)上；兩條曲線在交點(diǎn)處必須配合得好，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行：8/12/202354電機(jī)與拖動基礎(chǔ)穩(wěn)定運(yùn)行的充分必要條件是:(1) ,判別下列系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行

8/12/202355電機(jī)與拖動基礎(chǔ)判別下列系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行8/1/202355電機(jī)與拖動基礎(chǔ)第一章磁路（緒論）本章學(xué)習(xí)：磁路的基本概念和基本定律鐵磁材料的磁性能8/12/202356電機(jī)與拖動基礎(chǔ)第一章磁路（緒論）本章學(xué)習(xí)：8/1/202356電機(jī)與拖磁路本章要求：掌握磁路的基本概念及其電機(jī)磁路的特點(diǎn)掌握描述磁路的基本物理量掌握研究磁路的幾個基本定律熟練掌握電磁感應(yīng)定律和電磁力定律掌握鐵磁材料的性質(zhì)及其磁化曲線8/12/202357電機(jī)與拖動基礎(chǔ)磁路本章要求：8/1/202357電機(jī)第一節(jié)磁路的基本概念和基本定律一、磁路的基本概念磁路：磁通

經(jīng)過的路徑?；疚锢砹浚?、磁感應(yīng)強(qiáng)度B（磁密）單位：Wb/m2;或T2、磁通

單位：WB3、磁場強(qiáng)度H單位：A/m4、磁動勢F=NI單位：A5、磁壓降V=Hl單位：A

線圈中有電流I，線圈周圍就會產(chǎn)生磁場，磁場強(qiáng)弱取決于線圈匝數(shù)N和電流I的乘積IN，該乘積就叫磁動勢F。8/12/202358電機(jī)與拖動基礎(chǔ)第一節(jié)磁路的基本概念和基本定律一、磁路的基本概念8/1變壓器磁路8/12/202359電機(jī)與拖動基礎(chǔ)變壓器磁路8/1/202359電機(jī)與拖動基礎(chǔ)5、磁導(dǎo)率

表示物質(zhì)導(dǎo)磁能力強(qiáng)弱的物理量

=B/H單位：亨/米空氣磁導(dǎo)率

0=4

×10-7H/m鐵磁材料磁導(dǎo)率

>>

08/12/202360電機(jī)與拖動基礎(chǔ)5、磁導(dǎo)率表示物質(zhì)導(dǎo)磁能力強(qiáng)弱的物理量=B/H8/1/26、磁阻Rm磁阻Rm=L/(

S)L:磁路長度；

：磁導(dǎo)率；S：磁路截面積單位：1/亨8/12/202361電機(jī)與拖動基礎(chǔ)6、磁阻Rm磁阻Rm=L/(S)8/1/202361電二.磁路的基本定律1、安培環(huán)路定律（全電流定律）磁場強(qiáng)度H沿任意閉合回路l的線積分，等于該閉合回路所包圍的全電流，即8/12/202362電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二.磁路的基本定律1、安培環(huán)路定律（全電流定律）8/12、磁路歐姆定律磁路中的磁通與磁勢成正比，與磁阻成反比，即磁通

=F/Rm8/12/202363電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2、磁路歐姆定律磁路中的磁通與磁勢成正比，與磁阻成反比，即磁3、磁路的基爾霍夫第一定律

任何磁路中，流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的磁通代數(shù)和為零4、磁路的基爾霍夫第二定律在閉合磁回路中，磁路各段磁壓降代數(shù)和等于作用于該磁路上的磁動勢之和。8/12/202364電機(jī)與拖動基礎(chǔ)3、磁路的基爾霍夫第一定律

任何磁路中，流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的三.基本電磁定律1、電磁感應(yīng)定律1）運(yùn)動電勢：導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時，導(dǎo)體中會感應(yīng)出電勢e。大?。弘妱輊=Blv。B:磁密；l：導(dǎo)體長度；v：導(dǎo)體與磁場的相對速度。正方向：用右手定則判斷電勢e正方向表示電位升高的方向，與U相反。如果同一元件上e和U正方向相同時，e=-U。8/12/202365電機(jī)與拖動基礎(chǔ)三.基本電磁定律1、電磁感應(yīng)定律8/1/202365電2）變壓器電勢：線圈中的磁通變化時，線圈中會感應(yīng)電勢e：電勢e正方向：e的正方向與

正方向符合右手螺旋關(guān)系8/12/202366電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2）變壓器電勢：線圈中的磁通變化時，線圈中會感應(yīng)電勢e：電勢2、電磁力定律一個通電流的導(dǎo)體，在磁場中要受到力的作用，這個力叫電磁力。電磁力f=Bli電磁力方向：左手定則判斷8/12/202367電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2、電磁力定律一個通電流的導(dǎo)體，在磁場中要受到力的作用，這個第二節(jié)鐵磁材料的磁性能一、高導(dǎo)磁性數(shù)據(jù)終端設(shè)備1、含義：在一個空間（外）磁場中，放入鐵磁材料，該磁場會被大大加強(qiáng)。2、高導(dǎo)磁性原因8/12/202368電機(jī)與拖動基礎(chǔ)第二節(jié)鐵磁材料的磁性能一、高導(dǎo)磁性數(shù)據(jù)終二、鐵磁材料的磁化過程和磁化曲線鐵磁材料的磁化過程可分為四階段：可逆磁化階段、不可逆磁化階段、可逆與不可逆磁化階段、趨近飽和階段磁場強(qiáng)度H與鐵磁材料中B的關(guān)系曲線B=f(H)8/12/202369電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、鐵磁材料的磁化過程和磁化曲線鐵磁材料的磁化過程可分為四階8/12/202370電機(jī)與拖動基礎(chǔ)8/1/202370電機(jī)與拖動基礎(chǔ)三、鐵磁材料的磁滯和剩磁現(xiàn)象鐵磁材料中磁場B的變化落后于外磁場H的變化稱為磁滯現(xiàn)象，從而在鐵磁材料中產(chǎn)生了剩磁。飽和磁滯回線與換向磁化曲線上的各有關(guān)磁學(xué)量8/12/202371電機(jī)與拖動基礎(chǔ)三、鐵磁材料的磁滯和剩磁現(xiàn)象鐵磁材料中磁場B的變化落后于外磁8/12/202372電機(jī)與拖動基礎(chǔ)8/1/202372電機(jī)與拖動基礎(chǔ)8/12/202373電機(jī)與拖動基礎(chǔ)8/1/202373電機(jī)與拖動基礎(chǔ)四、鐵磁材料的磁損耗當(dāng)鐵磁材料處于變化磁場中，會產(chǎn)生渦流損耗和磁滯損耗。1、渦流損耗pFe=CFeD2f2B2CFe：系數(shù)D：厚度f:頻率B：磁密2、磁滯損耗小磁鐵來回翻轉(zhuǎn)，摩擦耗能。ph=khfB28/12/202374電機(jī)與拖動基礎(chǔ)四、鐵磁材料的磁損耗當(dāng)鐵磁材料處于變化磁場中，會產(chǎn)生渦流損耗海南風(fēng)光第15講直流電動機(jī)8/12/202375電機(jī)與拖動基礎(chǔ)海南風(fēng)光第15講8/1/202375電機(jī)與拖動基礎(chǔ)第9章直流電動機(jī)9.1概述9.2工作原理9.3電樞電動勢及電壓平衡關(guān)系9.4電磁轉(zhuǎn)矩9.5機(jī)械特性9.6直流電動機(jī)的調(diào)速9.7直流電動機(jī)的使用和額定值8/12/202376電機(jī)與拖動基礎(chǔ)第9章直流電動機(jī)9.1概述8/1/202376電9.1概述與異步電動機(jī)相比，直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用和維護(hù)不如異步機(jī)方便，而且要使用直流電源。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1）調(diào)速性能好:調(diào)速范圍廣，易于平滑調(diào)節(jié)。（2）起動、制動轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動、停車。（3）易于控制。應(yīng)用：（1）軋鋼機(jī)、電氣機(jī)車、無軌電車、中大型龍門刨床等調(diào)速范圍大的大型設(shè)備。（2）用蓄電池做電源的地方，如汽車、拖拉機(jī)等。（3）家庭：電動縫紉機(jī)、電動自行車、電動玩具8/12/202377電機(jī)與拖動基礎(chǔ)9.1概述與異步電動機(jī)相比，直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用9.2工作原理一、工作原理U+–NS電刷換向片直流電源電刷換向器線圈II8/12/202378電機(jī)與拖動基礎(chǔ)9.2工作原理一、工作原理U+–NS電刷換向片注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無論怎樣轉(zhuǎn)動，總是上半邊的電流向里，下半邊的電流向外。電刷壓在換向片上。由左手定則，通電線圈在磁場的作用下，使線圈逆時針旋轉(zhuǎn)。FFU+–NS電刷換向片II8/12/202379電機(jī)與拖動基礎(chǔ)注意：換向片和電源固定聯(lián)接，線圈無論怎樣轉(zhuǎn)動，總是上半邊的電FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，將在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢的方向與電流的方向相反。8/12/202380電機(jī)與拖動基礎(chǔ)FFU+–NS電刷換向片IIEE由右手定則，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)直流發(fā)電機(jī)用右手定則判感應(yīng)電動勢Ea的方向U+–NSEEIa電樞繞組電阻Ra感應(yīng)電動勢輸出電壓8/12/202381電機(jī)與拖動基礎(chǔ)直流發(fā)電機(jī)用右手定則判U+–NSEEIa電樞繞組感應(yīng)電動勢輸二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成。機(jī)座磁極勵磁繞組轉(zhuǎn)子勵磁式直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)8/12/202382電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、直流電機(jī)的構(gòu)成直流電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)座等部分構(gòu)成1.轉(zhuǎn)子（又稱電樞）由鐵芯、繞組（線圈）、換向器組成。2.定子定子的分類：永磁式：由永久磁鐵做成。勵磁式：磁極上繞線圈，然后在線圈中通過直流電，形成電磁鐵。勵磁的定義：磁極上的線圈通以直流電產(chǎn)生磁通，稱為勵磁。8/12/202383電機(jī)與拖動基礎(chǔ)1.轉(zhuǎn)子（又稱電樞）2.定子定子的分類：永磁式：由永久磁根據(jù)勵磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵磁式的直流電機(jī)又可細(xì)分為：他勵電動機(jī)：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的電源分開。并勵電動機(jī)：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞并聯(lián)到同一電源上。串勵電動機(jī)：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞串聯(lián)接到同一電源上。復(fù)勵電動機(jī)：勵磁線圈與轉(zhuǎn)子電樞的聯(lián)接有串有并，接在同一電源上。M他勵UfIfIaUM并勵UIfM串勵UM復(fù)勵U8/12/202384電機(jī)與拖動基礎(chǔ)根據(jù)勵磁線圈和轉(zhuǎn)子繞組的聯(lián)接關(guān)系，勵磁式的他勵電動機(jī)：勵磁線9.3電樞電動勢及電壓平衡關(guān)系電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在磁場中轉(zhuǎn)動起來。通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動，又會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（用E表示）。一、電樞中的感應(yīng)電動勢FFU+–NS電刷換向片IIEE8/12/202385電機(jī)與拖動基礎(chǔ)9.3電樞電動勢及電壓平衡關(guān)系電樞通入電流后，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：KE：與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)n：電動機(jī)轉(zhuǎn)速

：磁通單位：

（韋伯），n（轉(zhuǎn)/每分），E（伏）FFU+–NS電刷換向片IIEE8/12/202386電機(jī)與拖動基礎(chǔ)根據(jù)右手定則知，E和原通入的電流方向相反，其大小為：KE：與二、電樞繞組中電壓的平衡關(guān)系因?yàn)镋與通入的電流方向相反，所以叫反電勢。U：外加電壓Ra:繞組電阻MRaIaE+–+–U以上兩公式反映的概念：(1)電樞反電動勢的大小和磁通、轉(zhuǎn)速成正比，若想改變E，只能改變

或n。(2)若忽略繞組中的電阻Ra，則，可見，當(dāng)外加電壓一定時，電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁通成反比，通過改變

可調(diào)速。8/12/202387電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、電樞繞組中電壓的平衡關(guān)系因?yàn)镋與通入的電流方向相反，9.4電磁轉(zhuǎn)矩KT：與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)（與線圈大小，磁極的對數(shù)等有關(guān)）

：線圈所處位置的磁通Ia：電樞繞組中的電流一、電磁轉(zhuǎn)矩單位：

（韋伯），Ia（安培），T（牛頓米）由轉(zhuǎn)矩公式可知：(1)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的條件：必須有勵磁磁通和電樞電流。(2)改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向：改變電樞電流的方向或者改變磁通的方向。8/12/202388電機(jī)與拖動基礎(chǔ)9.4電磁轉(zhuǎn)矩KT：與線圈的結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)：線圈所處位二、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運(yùn)行時，必須和外加負(fù)載和空載損耗的阻轉(zhuǎn)矩相平衡，即TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩T0

：空載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩平衡過程：當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（TL）發(fā)生變化時，通過電機(jī)轉(zhuǎn)速、電動勢、電樞電流的變化，電磁轉(zhuǎn)矩自動調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)新的平衡。8/12/202389電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系電磁轉(zhuǎn)矩T為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)運(yùn)行時，必例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=TL+T0(平衡)，這時，若TL突然增加，則調(diào)整過程為：與原平衡點(diǎn)相比，新的平衡點(diǎn)：Ia

、P入

TL

n

E

Ia

T

最后達(dá)到新的平衡點(diǎn)。8/12/202390電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例：設(shè)外加電樞電壓U一定，T=TL+T0(平衡)，這時機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵和串勵電機(jī)為例說明。他勵電動機(jī)和并勵電動機(jī)的特性一樣。9.5機(jī)械特性一、他勵電動機(jī)的機(jī)械特性即：其中，M他勵UfIfIaU8/12/202391電機(jī)與拖動基礎(chǔ)機(jī)械特性指的是電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系，下邊以他勵n0：

理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時的轉(zhuǎn)速。（實(shí)際工作時,由于有空載損耗，電機(jī)的T不會為0。）當(dāng)T

時n

，但由于他勵電動機(jī)的電樞電阻Ra很小，所以在負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速n的變化不大，屬硬機(jī)械特性。根據(jù)n-T公式畫出特性曲線n0nNTNTnn其中，8/12/202392電機(jī)與拖動基礎(chǔ)n0：理想空載轉(zhuǎn)速,即T=0時的轉(zhuǎn)速。（實(shí)際工作時,由于有串勵的特點(diǎn)：勵磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。二、串勵電動機(jī)的機(jī)械特性設(shè)磁通和電流成正比，即=K

Ia,則據(jù)此公式做出T-n曲線nTM串勵UIa8/12/202393電機(jī)與拖動基礎(chǔ)串勵的特點(diǎn)：勵磁線圈的電流和電樞線圈的電流相同。二、串勵電(1)T=0時，在理想情況下，n

。但實(shí)際上負(fù)載轉(zhuǎn)矩不會為0，不會工作在T=0的狀態(tài)，但空載時T很小，n很高。串勵不允許空載運(yùn)行，以防轉(zhuǎn)速過高。串勵特性：(2)隨轉(zhuǎn)矩的增大，n下降得很快，這種特性屬軟機(jī)械特性。nT8/12/202394電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(1)T=0時，在理想情況下，n。但實(shí)際上負(fù)串勵特性：(2)恒功率負(fù)載（P一定時，T和n成反比），要選軟特性電機(jī)拖動。如：電氣機(jī)車等。直流電動機(jī)特性類型的選擇:(1)恒轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械(TL一定，和轉(zhuǎn)速無關(guān)）要選硬特性的電動機(jī)，如：金屬加工、起重機(jī)械等。8/12/202395電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(2)恒功率負(fù)載（P一定時，T和n成反比），直流電9.6直流電動機(jī)的調(diào)速與異步電動機(jī)相比，直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，維護(hù)不方便，但它的最大優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好。下面以他勵電動機(jī)為例說明直流電動機(jī)的調(diào)速方法。（1）調(diào)速均勻平滑，可以無級調(diào)速。（2）調(diào)速范圍大，調(diào)速比可達(dá)200（他勵式）以上（調(diào)速比等于最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速之比）。直流電動機(jī)調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是：8/12/202396電機(jī)與拖動基礎(chǔ)9.6直流電動機(jī)的調(diào)速與異步電動機(jī)相比，直流電動機(jī)由該式可知，n和

有關(guān)，在U一定的情況下，改變

可改變n。在勵磁回路中串上電阻Rf，改變Rf大小調(diào)節(jié)勵磁電流，從而改變

的大小。一、改變磁通（調(diào)磁）1.原理其中，M他勵UfIfIaU其中：=K

If8/12/202397電機(jī)與拖動基礎(chǔ)由該式可知，n和有關(guān)，在U一定的情一、改變磁通（

Rf

If

n

，但在額定情況下，

已接近飽和，If再加大，對

影響不大，所以這種增加磁通的辦法一般不用。

Rf

If

n，減弱磁通是常用的調(diào)速方法。If的調(diào)節(jié)有兩種情況：概念：改變磁通調(diào)速的方法—減小磁通，n只能上調(diào)。其中，8/12/202398電機(jī)與拖動基礎(chǔ)RfIfn，但在額定情況下，2.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因?yàn)椋海?/p>

減?。㏕LRf增加Tn

其中，8/12/202399電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2.特性的變化所以：磁通減小以后特性上移，而且斜率增加。，因調(diào)速過程:

U一定,則Rf

E

Ia

T

n

Ia

E

暫時T

>TL其中，最后達(dá)到新的平衡T

=TL8/12/2023100電機(jī)與拖動基礎(chǔ)調(diào)速過程:U一定,則RfEIaTn（1）調(diào)速平滑，可做到無級調(diào)速，但只能向上調(diào)，受機(jī)械本身強(qiáng)度所限，n不能太高。（2）調(diào)的是勵磁電流（該電流比電樞電流小得多），調(diào)節(jié)控制方便。3.減小

調(diào)速的特點(diǎn)：8/12/2023101電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（1）調(diào)速平滑，可做到無級調(diào)速，但只能向上調(diào)，3.減小調(diào)二、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：調(diào)電樞電壓U，n0變化，斜率不變，所以調(diào)速特性是一組平行曲線。1.特性曲線nn0"n0'n0電壓降低T其中，8/12/2023102電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、改變電樞電壓調(diào)速由轉(zhuǎn)速特性方程知：1.特性曲線nn0"n2.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)時，不允許超過UN，，而n

U，所以調(diào)速只能向下調(diào)。（2）可得到平滑、無級調(diào)速。（3）調(diào)速幅度較大。MUfIfIaU變壓整流220V~整流調(diào)壓220V~Uf=110V固定U=0~110V可調(diào)改變電樞電壓調(diào)速方案舉例：8/12/2023103電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2.改變電樞電壓調(diào)速的特點(diǎn)（1）工作時電樞電壓一定，電壓調(diào)節(jié)例：已知他勵電動機(jī)的PN=2.2KW,UN=220V,IaN=12.4ARa=0.5,nN=1500r/min。求：（1）TL=0.5TN時,

n=?（2）

=0.8

N時,

n=?解：（1）TL=0.5TN時8/12/2023104電機(jī)與拖動基礎(chǔ)例：已知他勵電動機(jī)的PN=2.2KW,UN=220V,（2）

=0.8

N時8/12/2023105電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（2）=0.8N時8/1/2023105電機(jī)與這種調(diào)速方法耗能較大，只用于小型直流機(jī)。串勵電機(jī)也可用類似的方法調(diào)速。三、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速在電樞中串入電阻，使n、

n0不變，即電機(jī)的特性曲線變陡（斜率變大），在相同力矩下，n

nn0RaRa+

RT其中，8/12/2023106電機(jī)與拖動基礎(chǔ)這種調(diào)速方法耗能較大，只用于小型直流機(jī)。三、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速9.7直流電動機(jī)的使用和額定值限制Iast的措施：（1）啟動時在電樞回路串電阻。（2）啟動時降低電樞電壓。一、使用1.啟動啟動時,n=0

Ea=0，若加入額定電壓，則Iast太大會使換向器產(chǎn)生嚴(yán)重的火花，燒壞換向器。一般Iast限制在(2-2.5)IaN內(nèi)。8/12/2023107電機(jī)與拖動基礎(chǔ)9.7直流電動機(jī)的使用和額定值限制Iast的措施：一、使用(1)若電動機(jī)原本靜止，由于勵磁轉(zhuǎn)矩T=KT

Ia，而

0，電機(jī)將不能啟動，因此，反電動勢為零，電樞電流會很大，電樞繞組有被燒毀的危險(xiǎn)。直流機(jī)在啟動和工作時，勵磁電路一定要接通，不能讓它斷開，而且啟動時要滿勵磁。否則，磁路中只有很少的剩磁，可能產(chǎn)生以下事故：注意：8/12/2023108電機(jī)與拖動基礎(chǔ)(1)若電動機(jī)原本靜止，由于勵磁轉(zhuǎn)矩T=KTIa，（2）如果電動機(jī)在有載運(yùn)行時磁路突然斷開，

則E，Ia，T和

，可能不滿足TL的要求，電動機(jī)必將減速或停轉(zhuǎn)，使

Ia更大，也很危險(xiǎn)。（3）如果電機(jī)空載運(yùn)行，可能造成飛車。

E

Ia

T>>

T0

n飛車8/12/2023109電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（2）如果電動機(jī)在有載運(yùn)行時磁路突然斷開，（3）如果電機(jī)空載措施：他勵直流電動機(jī)一定要有失磁保護(hù)。一般在勵磁繞組加失壓繼電器或欠流繼電器。當(dāng)失壓或欠流時，自動切斷電樞電源U。M他勵UfIfIaU8/12/2023110電機(jī)與拖動基礎(chǔ)措施：M他勵UfIfIaU8/1/2023110電機(jī)與拖動基2.反轉(zhuǎn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵磁電流的方向。（2）或改變電樞電流的方向。改變直流電機(jī)轉(zhuǎn)向的方法：8/12/2023111電機(jī)與拖動基礎(chǔ)2.反轉(zhuǎn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向由電磁力矩的方向確定。（1）改變勵磁（1）反接制動3.制動制動的所采用的方法：

反接制動、能耗制動、發(fā)電回饋制動MUUfIf+–R運(yùn)行制動電阻R的作用是限制電源反接制動時電樞的電流過大。8/12/2023112電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（1）反接制動3.制動制動的所采用的方法：MUUfIf+–R（2）能耗制動—電樞斷電后立即接入一個電阻。MUUfIf+–R運(yùn)行制動K停車時，電樞從電源斷開,接到電阻上，這時：由于慣性電樞仍保持原方向運(yùn)動，感應(yīng)電動勢方向也不變，電動機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電樞電流的方向與感應(yīng)電動勢相同，從而電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向相反，起制動作用。8/12/2023113電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（2）能耗制動—電樞斷電后立即接入一個電阻。MUUfIf特殊情況下，例如汽車下坡時、吊車重物下降時，在重力的作用下n

n0（n0理想空載轉(zhuǎn)速），這時電動機(jī)變成發(fā)電機(jī)，電磁轉(zhuǎn)矩成為阻轉(zhuǎn)矩，從而限制電機(jī)轉(zhuǎn)速過分升高。(3)發(fā)電回饋制動8/12/2023114電機(jī)與拖動基礎(chǔ)特殊情況下，例如汽車下坡時、吊車重物下降時，在重力的作用下直流電機(jī)有四個出線端，電樞繞組、勵磁繞組各兩個，可通過標(biāo)出的字符和繞組電阻的大小區(qū)別。4.連接（1）繞組的阻值范圍電樞繞組的阻值在零點(diǎn)幾歐姆到1~2歐姆。他勵/并勵電機(jī)的勵磁繞組的阻值有幾百歐姆。串勵電機(jī)的勵磁繞組的阻值與電樞繞組的相當(dāng)。自學(xué)8/12/2023115電機(jī)與拖動基礎(chǔ)直流電機(jī)有四個出線端，電樞繞組、勵磁繞組4.連接（1）繞組的（2）繞組的符號S1T1B1C1H1BC1Q1S2T2B2C2H2BC2Q2電樞繞組他勵繞組并勵繞組串勵繞組換向極繞組補(bǔ)償繞組啟動繞組始端繞組名稱末端8/12/2023116電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（2）繞組的符號S1S2電樞繞組始端繞組名稱末端8/1/20二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.額定電壓UN：額定工作情況下的電樞上加的直流電壓。（例：110V，220V，440V）3.額定電流IN：額定電壓下，軸上輸出額定功率時的電流（并勵應(yīng)包括勵磁電流和電樞電流）三者關(guān)系：PN=UNIN

（

：效率）8/12/2023117電機(jī)與拖動基礎(chǔ)二、額定值1.額定功率PN:電機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。2.注意：調(diào)速時對于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速不能超過1.2nN。4.額定轉(zhuǎn)速nN

：在PN，UN，IN時的轉(zhuǎn)速。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速等級一般在500r/min以上。特殊的直流電機(jī)轉(zhuǎn)速可以做到很低（如：每分鐘幾轉(zhuǎn)）或很高（每分鐘3000轉(zhuǎn)以上）。8/12/2023118電機(jī)與拖動基礎(chǔ)注意：調(diào)速時對于沒有調(diào)速要求的電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速4.額定轉(zhuǎn)速nN直流電機(jī)的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩Armatureelectromotiveforceandelectromagnetictorque8/12/2023119電機(jī)與拖動基礎(chǔ)直流電機(jī)的電樞電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩Armatureelectr電樞電動勢

armatureelectromotiveforce產(chǎn)生:電樞旋轉(zhuǎn)時,主磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電動勢簡稱為電樞電動勢.大小:性質(zhì):發(fā)電機(jī):電源電勢(與電樞電流同方向);電動機(jī):反電勢(與電樞電流反方向).8/12/2023120電機(jī)與拖動基礎(chǔ)電樞電動勢

armatureelectromotivef產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時,在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該力與電樞鐵心半徑之積稱為電磁轉(zhuǎn)矩.大小:性質(zhì):發(fā)電機(jī):制動(與轉(zhuǎn)速方向相反);電動機(jī):驅(qū)動(與轉(zhuǎn)速方向相同).電磁轉(zhuǎn)矩

electromagnetictorque8/12/2023121電機(jī)與拖動基礎(chǔ)產(chǎn)生:電樞繞組中有電樞電流流過時,在磁場內(nèi)受電磁力的作用,該他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性定義：在電動機(jī)的電樞電壓、勵磁電流、電樞回路電阻為恒值條件下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系：由電機(jī)的電路原理圖可得機(jī)械特性的表達(dá)式：一、機(jī)械特性的表達(dá)式8/12/2023122電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性定義：在電動機(jī)的電樞電壓、勵磁電流、他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性的曲線：TemTNT0通常稱大的機(jī)械特性為軟特性，小的機(jī)械特性為硬特性。8/12/2023123電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性的曲線：TemTNT0通常稱他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性1、固有機(jī)械特性當(dāng)時的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性：2、人為機(jī)械特性當(dāng)改變或或得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性8/12/2023124電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性二、固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性1、固他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性1）電樞串電阻時的人為特性

保持不變，只在電樞回路中串入電阻的人為特性：特點(diǎn)：（1）n0不變，β變大；（2）RS越大，特性越軟。Tem8/12/2023125電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性1）電樞串電阻時的人為特性他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2）降低電樞電壓時的人為特性

保持不變，只改變電樞電壓的人為特性：特點(diǎn)：（1）n0隨U變化；（2）U不同，曲線是一組平行線。Tem8/12/2023126電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2）降低電樞電壓時的人為特性他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性3）減弱勵磁磁通時的人為特性

保持不變，只改變勵磁回路調(diào)節(jié)電阻的人為特性：特點(diǎn)：（1）弱磁，n0增大；（2）弱磁，β增大TK1TK2TemTK8/12/2023127電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性3）減弱勵磁磁通時的人為特性他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性三、機(jī)械特性的求取求兩點(diǎn)：1）理想空載點(diǎn)：

2）額定運(yùn)行點(diǎn)：1、固有機(jī)械特性（已知：）8/12/2023128電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性三、機(jī)械特性的求取求兩點(diǎn)：1）理想空他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性步驟：1）估算2）計(jì)算3）計(jì)算理想空載點(diǎn)：4）計(jì)算額定工作點(diǎn)：8/12/2023129電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性步驟：1）估算2）計(jì)算3）計(jì)算理想空他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2、人為機(jī)械特性的求取在固有機(jī)械特性方程的基礎(chǔ)上，根據(jù)人為特性所對應(yīng)的參數(shù)或或變化，重新計(jì)算和，然后得（）、（）。8/12/2023130電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的機(jī)械特性2、人為機(jī)械特性的求取在固有機(jī)械特性TemIT1I1T2I2TLILnn0abcdn1n2n3efghnN他勵直流電動機(jī)三級電阻起動的機(jī)械特性8/12/2023131電機(jī)與拖動基礎(chǔ)TemT1T2TLnn0abcdn1n2n3efghnN他勵分級起動電阻的計(jì)算

設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速n1、n2、n3時電勢分別為Ea1、Ea2、Ea3，則有：b點(diǎn)c點(diǎn)d點(diǎn)e點(diǎn)f點(diǎn)g點(diǎn)8/12/2023132電機(jī)與拖動基礎(chǔ)分級起動電阻的計(jì)算設(shè)對應(yīng)轉(zhuǎn)速n1、n2、n比較以上各式得：

在已知起動電流比β和電樞電阻Ra前提下，各級起動總電阻為:8/12/2023133電機(jī)與拖動基礎(chǔ)比較以上各式得：在已知起動電流比β和電樞電各級串聯(lián)電阻的計(jì)算公式為：8/12/2023134電機(jī)與拖動基礎(chǔ)各級串聯(lián)電阻的計(jì)算公式為：8/1/2023134電機(jī)與拖動基計(jì)算各級起動電阻的步驟：（1）估算或查出電樞電阻Ra;（2）根據(jù)過載倍數(shù)選取最大轉(zhuǎn)矩T1對應(yīng)的最大電流I1；（3）選取起動級數(shù)m；（4）計(jì)算起動電流比：m取整數(shù)（5）計(jì)算轉(zhuǎn)矩:，校驗(yàn)：如果不滿足，應(yīng)另選T1或m值并重新計(jì)算，直到滿足該條件為止。（6）計(jì)算各級起動電阻。8/12/2023135電機(jī)與拖動基礎(chǔ)計(jì)算各級起動電阻的步驟：（1）估算或查出電樞電阻Ra;（4）他勵直流電動機(jī)的調(diào)速Speed-regulationofseparatelyexcitedmotor8/12/2023136電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速Speed-regulationof他勵直流電動機(jī)的調(diào)速電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速:1)機(jī)械調(diào)速;2)電氣調(diào)速他勵電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：電氣調(diào)速方法：1）調(diào)壓調(diào)速；2）電樞回路串電阻調(diào)速；3）調(diào)磁調(diào)速。8/12/2023137電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速:1)機(jī)械調(diào)速;他勵直流電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速指標(biāo)：1、調(diào)速范圍D：2、靜差率（相對穩(wěn)定性）δ%：指負(fù)載變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度，轉(zhuǎn)速變化小，穩(wěn)定性好。δ%越小，相對穩(wěn)定性越好；δ%與機(jī)械特性硬度和n0有關(guān)。8/12/2023138電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速指標(biāo)：1、調(diào)速范圍D：2、靜差率（相他勵直流電動機(jī)的調(diào)速D與δ%相互制約：

δ越小，D越小，相對穩(wěn)定性越好；在保證一定的δ指標(biāo)的前提下，要擴(kuò)大D，須減少Δn，即提高機(jī)械特性的硬度。8/12/2023139電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速D與δ%相互制約：δ越小，D越小他勵直流電動機(jī)的調(diào)速3、調(diào)速的平滑性：

在一定的調(diào)速范圍內(nèi)，調(diào)速的級數(shù)越多，調(diào)速越平滑。相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比，為平滑系數(shù)：越接近1，平滑性越好，當(dāng)時，稱為無級調(diào)速，即轉(zhuǎn)速可以連續(xù)調(diào)節(jié)。調(diào)速不連續(xù)時，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速。4、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：主要指調(diào)速的投資、運(yùn)行效率及維修費(fèi)用等。8/12/2023140電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速3、調(diào)速的平滑性：越接近1，平滑性他勵直流電動機(jī)的調(diào)速1、電樞回路串電阻調(diào)速nTemTLRan0nNA0A’Bn1Ra+Rs1n2Ra+RS2CRS1>RS2tt=0n1nNIaNianian8/12/2023141電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速1、電樞回路串電阻調(diào)速nTemTLRan他勵直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。缺點(diǎn)：

2）低速時特性曲線斜率大，靜差率大，所以轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性差；

3）輕載時調(diào)速范圍小，額定負(fù)載時調(diào)速范圍一般為D≦2；

4）損耗大，效率低，不經(jīng)濟(jì)。對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)速前、后因增通不變而使Tem和Ia不變，輸入功率不變，輸出功率卻隨轉(zhuǎn)速的下降而下降，減少的部分被串聯(lián)電阻消耗了。

1）由于電阻只能分段調(diào)節(jié)，所以調(diào)速的平滑性差；8/12/2023142電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：電樞串電阻調(diào)速設(shè)備簡單，操作方便。他勵直流電動機(jī)的調(diào)速2、降低電壓調(diào)速TemTLAA’BC

降壓調(diào)速過程與電樞串電阻調(diào)速過程相似，調(diào)速過程中轉(zhuǎn)速和電樞電流（或轉(zhuǎn)矩）隨時間變化的曲線也相似。8/12/2023143電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速2、降低電壓調(diào)速TemTLAA’BC他勵直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。2）調(diào)速前后的機(jī)械特性的斜率不變，硬度較高，負(fù)載變化時穩(wěn)定性好。3）無論輕載還是負(fù)載，調(diào)速范圍相同，一般可達(dá)D=2.5~12。4）電能損耗較小。缺點(diǎn)：需要一套電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)的直流電源。8/12/2023144電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：1）電源電壓能夠平滑調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無他勵直流電動機(jī)的調(diào)速3、減弱磁通調(diào)速A’BTemTLACtt=0n8/12/2023145電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速3、減弱磁通調(diào)速A’BTemTLACtt他勵直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：由于在電流較小的勵磁回路中進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而控制方便，能量損耗小，設(shè)備簡單，調(diào)速平滑性好。弱磁升速后電樞電流增大，電動機(jī)的輸入功率增大，但由于轉(zhuǎn)速升高，輸出功率也增大，電動機(jī)的效率基本不變，因此經(jīng)濟(jì)性是比較好。缺點(diǎn)：機(jī)械特性的斜率變大，特性變軟；轉(zhuǎn)速的升高受到電動機(jī)換向能力和機(jī)械強(qiáng)度的限制，升速范圍不可能很大，一般D≤2；

為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，通常把降壓和弱磁兩種調(diào)速方法結(jié)合起來，在額定轉(zhuǎn)速以上，采用弱磁調(diào)速，在額定轉(zhuǎn)速以下采用降壓調(diào)速。8/12/2023146電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)：由于在電流較小的勵他勵直流電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合容許輸出：指電動機(jī)在某一轉(zhuǎn)速下長期可靠工作時所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩和功率。充分利用：指在一定的轉(zhuǎn)速下電動機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩和功率達(dá)到它的容許值，即電樞電流達(dá)到額定值。

當(dāng)電動機(jī)調(diào)速時，在不同的轉(zhuǎn)速下，電樞電流能否總保持為額定值，即電動機(jī)能否在不同轉(zhuǎn)速下都得到充分利用，這個問題與調(diào)速方式和負(fù)載類型的配合有關(guān)。8/12/2023147電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速調(diào)速方式與負(fù)載類型的配合容許輸出：指電動他勵直流電動機(jī)的調(diào)速

以電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速都能得到充分利用為條件，他勵直流電動機(jī)的調(diào)速可分為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速。

電動機(jī)的容許輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比，而容許輸出轉(zhuǎn)矩為恒值----恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。電樞串電阻調(diào)速和降壓調(diào)速時，磁通保持不變，若在不同轉(zhuǎn)速下保持電流不變，即電機(jī)得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：8/12/2023148電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速以電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速都能得到充他勵直流電動機(jī)的調(diào)速

電動機(jī)的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比，而容許輸出功率為恒值----恒功率調(diào)速。弱磁調(diào)速時，磁通是變化的，在不同轉(zhuǎn)速下若保持電流不變，即電機(jī)得到充分利用，容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率分別為：8/12/2023149電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速電動機(jī)的容許輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比他勵直流電動機(jī)的調(diào)速上述容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：恒功率調(diào)速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速

以為界，分兩個區(qū)域：

為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)；

為恒功率調(diào)速區(qū)8/12/2023150電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速上述容許輸出轉(zhuǎn)矩和功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為：恒他勵直流電動機(jī)的調(diào)速1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和均為常數(shù),和均與轉(zhuǎn)速成正比，只要選擇電動機(jī)的與相等，在任何轉(zhuǎn)速下均有：電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充分利用。這是一種理想的配合，轉(zhuǎn)速是從額定轉(zhuǎn)速向下調(diào)，所以額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速。8/12/2023151電機(jī)與拖動基礎(chǔ)他勵直流電動機(jī)的調(diào)速1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載配恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和均他勵直流電動機(jī)的調(diào)速2、恒功率負(fù)載配恒功率調(diào)速和均為常數(shù)，和均與成反比，只要選擇與相等，在任何轉(zhuǎn)速下均有：電機(jī)既滿足了負(fù)載要求，又得到了充分利用。這是一種理想的配合，轉(zhuǎn)速是從額定轉(zhuǎn)速向上調(diào)，所以額定轉(zhuǎn)速為系統(tǒng)的最低轉(zhuǎn)速。8/12/2023152電機(jī)