恒转矩负载特性

电机拖动知识点概要1、直流发电机工作原理当原动机拖动电枢以恒定方向旋转式，线圈边将切割磁力线并感应出交变电动势，由于电刷和换向器的“整流”作用，使电刷极性保持不变，在电刷间产生直流电动势。

2、直流电动机的工作原理在电刷两端加直流电压，经电刷和换向器作用使同一主磁极下线圈边中的电流方向不变，该主磁极下线圈边所受电磁力的方向亦不变，从而产生单一方向的电磁转矩，使电枢沿同一方向连续旋转。

3、直流电机的可逆原理同一台电机既能作电动机亦能作发电机运行的现象。

4、直流电机的结构主要由静止的定子和旋转的转子构成，定子和转子之间存在气隙。

①定子由主磁极、换向极、机座、端盖、轴承、电刷装置等组成。

②转子转子的作用是感应电动势并产生电磁转矩；它包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器、轴和风扇等。

5、直流电机电枢绕组（基本形式叠绕组和波绕组）分类单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组及混合绕组等。

单叠绕组特点同一个元件的出线端连接于相邻的两个换向片上，相邻元件依次串联，后一个元件的首端与前一个元件的尾端连在一起并接到同一个换向片上，最后一个元件首端与第一个元件尾端连在一起，形成一个闭合回路。

【注支路对数a等于电机的极对数p，即a=p】单波绕组特点同一个元件的两个出线端所接的两个换向片相隔接近于一对极距，元件串联后形成波浪形，所以称为“波绕组”。

【注并联支路数总是2，即极对数a=1】★单叠与单波绕组区别单叠绕组可通过增加磁极对数来增加并联支路对数，适用于低电压、大电流的电机。

单波绕组的并联支路对数a=1，每条并联支路数串联的元件数较多，适用于小电流、较高电压的电机。

6、直流电机分类（按励磁方式分）他励、并励、串励、复励7、主磁通和漏磁通定义及其作用同时与电枢绕组（即转子绕组）和励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为主磁通；只与励磁绕组（即定子绕组）相交链的磁通称为漏磁通。

主磁通与通电的转子绕组相作用产生电磁转矩，使电机转动；漏磁通无用。

1负载特性1恒转矩负载特性2离心式通风机型负载特性3直线型负载特性4恒功率负载特性2稳定运行条件：1机械特性曲线与负载特性曲线有交点2干扰使转速上升，干扰消除后Tm-Tl《0，与之相反3限制直流电动机启动电流的方法：1降压启动2在电枢回路内串接外加电阻启动。

4调速特性：1改变电枢电路外串联电阻Rad 2改变电动机电枢供电电压U 3改变电动机主磁通fai5制动特性:1反馈制动2反击制动3能耗制动6电动机启动要求:1足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动2启动电流越小越好3要求启动平滑4启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便.5启动过程中功率损耗越小越好7降压启动方法1电阻或电抗器降压启动2星角降压启动3自耦变压器降压启动8接触器1交流接触器2直流接触器接触器由触头,灭弧装置,铁芯,线圈组成.9继电器分为1电流继电器2电压继电器3中间继电器4热继电器10保护装置有1短路电流的保护装置2长期过载保护装置3零压保护4零励磁保护.11选择电动机三项基本原则:1发热2过载能力3启动能力12三种工作制1连续工作制2短时工作制3重复短时工作制13三相鼠笼点击调速：1变频调速2变极调速14三相鼠笼电机在同电压下空载启动比满载启动转矩：相投15静态技术指标：1静差变2调速范围3调速平滑性16动态技术指标1最大超掉量2过渡过程时间3震动次数3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩T L=常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这个拖动系统中哪些要发生变化？T=K tφI a u=E+I a R a当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.3.4一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T L=常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？T=I a K tφ, φ减弱,T是常数,I a增大.根据E N=U N-I a R a ,所以E N减小.,小于E1.3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机直接启动过程中的要求是1 启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0 和T L=T N两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时又将出现什么情况？直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上使因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车, T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载.3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2KW,U N=U f=110V,n N=1500r/min, ηN=0.8,R a=0.4Ω, R f=82.7Ω。

第1章教学检测及答案一、填空题1. 直流发电机的工作原理是基于（电磁感应）原理，直流电动机的工作原理是基于（电磁力）定律。

2. 电磁力与转子半径之积即为（电磁转矩）3. 直流电机主磁极的作用是产生恒定、有一定空间分布形状的气隙磁通密度。

主磁极由（主磁极铁心和放置在铁心上的励磁绕组）构成。

4. 主磁极上的线圈是用来产生主磁通的，称为（励磁绕组）。

5. （电刷装置与换向片）一起完成机械整流，把电枢中的交变电流变成电刷上的直流或把外部电路中的直流变换为电枢中的交流。

6. 在电机中每一个线圈称为一个（元件），多个元件有规律地连接起来形成（电枢绕组）。

7. 电刷位于几何中性线上时的电枢反应特点为（电枢反应使气隙磁场发生畸变）和（对主磁场起去磁作用）。

8. 直流电机的感应电动势与（电机结构、每极气隙磁通和电机转速）有关。

9. 制造好的直流电机其电磁转矩仅与（电枢电流和每极气隙磁通成正比）。

10. 他励直流电动机的制动有（能耗制动、反接制动和回馈制动）三种方式。

11.反接制动分为（电压反接制动和倒拉反转反接制动）两种。

二、判断题（对的画√，错的画×）1. 直流发机的电枢线圈内部的感应电动势是交变的。

（√）2. 直流电动机获得反转的方法是改变磁场极性同时改变电源电压的极性使流过导体的电流方向改变。

（×）3. 电磁转矩阻碍发电机旋转，是制动转矩。

原动机必须用足够大的拖动转矩来克服电磁转矩的制动作用，以维持发电机的稳定运行。

此时发电机从原动机吸取机械能，转换成电能向负载输出。

（√）4. 电动机的电枢电动势是一反电动势，它阻碍电流流入电动机。

直流电动机要正常工作，就必须施加直流电源以克服反电动势的阻碍作用，把电流送入电动机。

此时电动机从直流电源吸取电能，转换成机械能输出。

（√）5. 无论发电机还是电动机，由于电磁的相互作用，电枢电动势和电磁转矩是同时存在的, 电动机的电枢电动势是一正向电动势。

（×）6. 换向极用来改善直流电机的换向，电机均应安装换向极。

第二章一、负载的转矩特性：负载的转矩特性是指生产机械工作机构的负载转矩与转速之间的关系即：n=f(TL)___恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大小与转速n无关,恒转矩负载分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。

反抗性恒转矩负载特性:恒值负载转矩Tf 总是与转速nf的方向相反，即作用方向是阻碍运动的方向。

当正转时nf 为正，Tf与nf方向相反，应为正，即在第一象限,当反转时nf为负，Tf 与nf方向相反，应为负，即在第三象限；当转速nf=0时外加转矩不足以使系统运动。

位能性恒转矩负载特性特点:Tf 的方向与nf的方向无关。

Tf具有固定不变的方向。

例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的，即重力产生的负载转矩方向固定。

当nf >0时，Tf>0，是阻碍运动的制动性转矩;当nf <0时，Tf>0，是帮助运动的拖动性转矩。

故转矩特性在第一和第四象限。

恒功率负载转矩特性特点：当转速n变化时，负载功率基本不变。

电力拖动系统的稳定运行的必要条件：动转矩为零，即n不变，T=TL第三章直流电机的用途：把机械能转变为直流电能的电机为直流发电机；把直流电能转变为机械能的电机是直流发电机。

直流发电机用来作为直流电动机和交流发电机的励磁直流电源。

直流电动机的工作原理：线圈不由原动机拖动；电刷接直流电源；直流电源通过静止的电刷与随电枢转动的换向器的滑动接触把直流电源转换成电枢中的交流电，保证电枢转矩的方向不变，电枢保持逆时针旋转。

直流发电机的工作原理:用两个相对放置的导电片(换向片)代替交流发电机的两个滑环，电刷接触的换向片始终是相同一侧的线圈边，所以N极一侧的电刷得到的电压始终是（+），S极一侧的电刷得到的电压始终是（-）。

直流电机的可逆性：一台直流电机原则上既可以作为电动机运行，也可以作为发电机运行，只是外界条件不同而已。

如果用原动机拖动电枢恒速旋转，就可以从电刷端引出直流电动势而作为直流电源对负载供电；如果在电刷端外加直流电压，则电动机就可以带动轴上的机械负载旋转，从而把电能转变成机械能。

电机与拖动基础第一章电机的基本原理 (1)第二章电力拖动系统的动力学基础 (6)第三章直流电机原理 (12)第四章直流电机拖动基础 (14)第五章变压器 (29)第六章交流电机的旋转磁场理论 (43)第七章异步电机原理 (44)第八章同步电机原理 (51)第九章交流电机拖动基础 (61)第十章电力拖动系统电动机的选择 (73)第一章 电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。

答：电与磁存在三个基本关系，分别是（1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势。

感应电动势的大小与磁通的变化率成正比，即tΦN e d d -= 感应电动势的方向由右手螺旋定则确定，式中的负号表示感应电动势试图阻止闭合磁路中磁通的变化。

（2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，而让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产生感应电动势。

这种导体在磁场中运动产生的感应电动势的大小由下式给出Blv e =而感应电动势的方向由右手定则确定。

（3）载流导体在磁场中的电磁力：如果在固定磁场中放置一个通有电流的导体，则会在载流导体上产生一个电磁力。

载流导体受力的大小与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁力线方向垂直时，所受的力最大，这时电磁力F 与磁通密度B 、导体长度l以及通电电流i 成正比，即Bli F =电磁力的方向可由左手定则确定。

1-2 通过电路与磁路的比较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。

答：磁路是指在电工设备中，用磁性材料做成一定形状的铁心，铁心的磁导率比其他物质的磁导率高得多，铁心线圈中的电流所产生的磁通绝大部分将经过铁心闭合，这种人为造成的磁通闭合路径就称为磁路。

而电路是由金属导线和电气或电子部件组成的导电回路，也可以说电路是电流所流经的路径。

磁路与电路之间有许多相似性，两者所遵循的基本定律相似，即KCL：在任一节点处都遵守基尔霍夫第一定律约束；KVL：在任一回路中都遵守基尔霍夫第二定律；另外，磁路与电路都有各自的欧姆定律。