第3章_直流电机的电力拖动

电机与电力拖动1. 引言电机是一种将电能转化为机械能的设备，广泛应用于各个领域中。

电力拖动则指的是利用电动机驱动机械设备或系统进行运动或操作的过程。

本文将介绍电机的基本原理以及电力拖动的应用。

2. 电机的基本原理电机是通过电磁感应原理将电能转化为机械能的设备。

其基本原理为根据施加在导体上的电流产生的磁场与外部磁场之间的相互作用，进而产生力或转矩。

电机根据其工作原理的不同可以分为直流电机和交流电机。

直流电机是利用直流电源供电，通过直流电源的正反极性变化来产生旋转运动。

交流电机则是利用交流电源供电，通过交流电源的频率来产生旋转运动。

电机的主要构成部分包括定子和转子。

定子是固定不动的部分，其中包含了产生磁场的线圈。

转子则是可以转动的部分，通过与定子的磁场相互作用来产生力或转矩。

3. 电力拖动的应用电力拖动广泛应用于各个领域，例如工业自动化、交通运输以及家用电器等。

以下列举了几个常见的电力拖动应用：3.1 工业自动化在工业自动化中，电力拖动被广泛应用于各种生产设备和机械系统。

通过电动机驱动，可以实现自动化生产线的运行，提高生产效率和质量。

例如，自动化生产线中的输送带系统就是通过电动机驱动的。

电动机的转动产生的转矩传递给输送带，使其能够带动物料或产品在生产线上移动。

3.2 交通运输电力拖动在交通运输领域中起到了重要作用。

例如，电动汽车就是利用电动机作为动力源来驱动车辆运行。

电动汽车相比传统的内燃机汽车具有环保、高效等优势。

此外，电力拖动还被应用于电动火车、电动船舶等交通工具中，实现了对传统燃油动力的替代。

3.3 家用电器家用电器中的电机和电力拖动也是不可或缺的。

例如，洗衣机、空调、冰箱等家电产品都需要电机来驱动其工作。

电机驱动使得家用电器能够实现自动化、智能化的功能，提高生活质量和舒适度。

4. 总结电机作为将电能转化为机械能的设备，通过电磁感应原理实现了这一转化过程。

电力拖动则是利用电动机驱动机械设备或系统进行运动或操作的过程。

《电拖》直流电力拖动部分1、电力拖动系统的原动机是___。

a)电动机 b)发电机 c)水轮机 d)汽轮机2、直流电动机的固有机械特性是一条略向下倾斜的___线。

a)双曲 b) 曲 c)直3、改变直流电动机电枢回路电阻，可得到一簇___不变、___随电阻增大而增大的人为特性。

a) n 0 b)斜率4、改变直流电动机端电压,可得到一簇___不变、___随电压下降而减小的人为特性。

a) n 0 b)斜率5、当改变直流电动机励磁电流时，机械特性的n 0是___的，斜率是___的。

a)不变 b)可变6、电力拖动系统稳态运行时, T L ___T ，故稳态工作点为负载特性与电动机机械特性的交点。

a)大于 b)小于 c)等于7、如图电力拖动系统___点是稳定运行点,___点是不稳定运行点。

a)A b)B8、设T= T L 处,转速为n A ，则当扰动使拖动系统n>n A 时,T 应___ T L.当扰动使拖动系统n<n A 时, T 应___ T L, 系统才能稳定运行。

a)等于 b)大于 c)小于9、电力拖动系统稳定运行的充要条件是:在T= T L 处,___。

a)L dT dT dn dn = b) L dT dT dn dn < c) L dT dT dn dn> 10、直流电动机起动时，为了产生尽可能大的起动转矩，应把励磁电流调至 。

a)最大 b)最小11、直流电动机直接起动电流可以达到额定电流的 倍。

a)4~7 b)10~2012、当电动机的电磁转矩T 与转速n 同向时,运行在___状态；反向时,运行在___状态。

a)电动 b)制动13、能耗制动的特点是___；反接制动的特点是___；回馈制动的特点是___。

a)|n|>|n 0| b)U=0 c)n 与n 0反向14、能耗制动机械特性在第___象限；电压反接制动机械特性在___象限；转速反向（电动势反向）反转制动机械特性在___象限；回馈制动机械特性在___象限；电动状态机械特性在___象限。

作业题参考答案一．思考题3.1 下图中箭头表示转矩与转速的实际方向，试利用电力拖动系统的动力学方程式说明在附图所示的几种情况下，系统可能的运行状态（加速、减速或匀速）。

(a) (b) (c) (d) (e)图3.50 题3.1图答： 由拖动系统的动力学方程式dt dnGD T T L em 3752=−可知：（a）减速（b）减速（c）加速（d）匀速（e）匀速3.2 在起重机提升重物与下放重物过程中，传动机构的损耗分别是由电动机承担还是由重物势能承担？提升与下放同一重物时其传动机构的效率一样高吗？答：3.3 试指出附图中电动机的电磁转矩与负载转矩的实际方向（设顺时针方向为转速n 的正方向）。

(a) (b)(c) (d)图3.51 题3.3图答： 对于图a em T >0 , L T >0,则有动力学方程式的符号规定：em T 顺时针方向，L T 为逆时针方向；电机工作于正向电动状态。

对于图b em T <0 , L T <0,则有动力学方程式的符号规定：em T 逆时针方向，L T 为顺时针方向；电机工作于正向回馈制动状态。

对于图c em T <0 , L T <0,则有动力学方程式的符号规定：em T 逆时针方向，L T 为顺时针方向；电机工作于反向电动状态。

对于图dem T >0 , L T >0,则有动力学方程式的符号规定：em T 顺时针方向，L T 为逆时针方向；电机工作于反向回馈制动状态。

3.4 根据电力拖动系统的稳定运行条件，试判断图3.52中A 、B 、C 三点是否为稳定运行点？图3.52 题3.4图答：根据电力拖动系统的稳定运行条件：可以得出：系统在A 点、B 点是稳定的； C 点是不稳定运行点。

3.5 一般他励直流电动机为什么不能直接起动？采用什么样的起动方法最好？ 答：直接起动时启动电流远远大于额定电流。

带来的危害：会带来很大的电流冲击，导致电网电压下降，影响周围其他用电设备的正常运行。

电力拖动复习大纲漆海霞第三章 直流电机的电力拖动 一、本章重点：1、电力拖动系统动力学基础：电力拖动系统动力学方程式，多轴电力拖动系统折算，生产机械负载特性，电力拖动系统稳定运行条件，调速系统性能指标；调速方式与负载类型的配合。

2、直流电动机的电力拖动；（1）直流电动机电力拖动动态数学模型， （2）直流电机的起动、调速、制动方法及特性。

3、直流电机的四象限运行分析。

二、复习指导1、电力拖动系统动力学方程式，2375em L d GD dnT T J dt dtΩ-== （3-1）～（3-3）Note ：①正确理解方程式的应用，明确电机输出转矩及负载转矩正方向的规定，熟悉方程式的使用条件，并运用该方程式分析各种电力拖动系统的运行状态。

②明确方程式中各字母符号的物理意义及单位。

2、多轴电力拖动系统等效（折算方法）；掌握折算的概念、原则及方法。

折算概念：对于多轴电力拖动系统，将负载转矩及惯量进行折算为等效的单轴系统。

折算的原则是：确保折算前后系统传递的功率或系统储存的动能不变。

折算的方法有：（1）、机械机构转矩折算；（2）直线作用力的折算；（3）惯量与飞轮矩GD 2的折算；（4）直线运动的质量折算。

（1）、机械机构转矩折算电机工作在电动状态， ()()L L LL t t t L L T T T T n j n ηηη'''===ΩΩ (3-4) 电机工作在发电状态， ()()L tL t L t L LLT T T T nj n ηηη'''===ΩΩ (3-5) j=j 1·j 2·j 3…为传动机构总转速比。

（2）直线作用力的折算电机工作在电动状态，重物提升时，9.55260L L L L L L L t ttF v F v F vT n n πηηη===Ω （3-6）电机工作在发电制动状态，重物下放时，9.55260L L t L L t L L t L F v F v F v T n n ηηηπ'''===Ω （3-7）且对于同一重物有：12t tηη'=-（3-8）（3）惯量与飞轮矩GD 2的折算惯量的折算：2221212()()()L M L J J J J J ΩΩΩ=++++ΩΩΩ（3-9） 飞轮矩的折算：2222222221122112222222211212()()()()L L L L MM LG D G D G D G D G D G D GD GD GD n n n j j j j n n n =++++=++++ （3-10） （4）直线运动的质量折算22222222211()3652242460L L L L L L M L L M G v m v G v gJ m v GD g n g n π''Ω=⇒===Ω⎛⎫⎪⎝⎭ （3-11）3、生产机械负载特性恒转矩负载转矩特性（反抗性负载和位能负载特性），恒功率负载转矩特性，风机、泵类负载转矩特性。