电机及电力拖动课件-机械特性
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电机及拖动PPT课件
A、增大励磁电流
B、减小励磁电流
C、保持励磁电流不变 D、使励磁电流为零
答案： C
2.2.2 反接制动
*电压反接制动 电压反接制动时接线如图所示。
开关S投向“电动”侧时，电枢接正极
电压，电机处于电动状态。进行制动时，开
关投向“制动”侧，电枢回路串入制动电R阻B 后，接上极性相反的电源电压，电枢回路内
定义：当 U 、U N I f时，I fN n f(I a )
由方程式可得
n
UN CeΦ
Ra CeΦ
Ia
Tn
Tem
n
T2
T0
0
Ia
)。 A、n=(U-IaRa)/Ceφ B、n=(U+IaRa)/Ceφ C、n=Ceφ/(U-IaRa) D、n=Ceφ/(U+IaRa) 答案： A
第二章直流电动机的电力拖动
电机及拖动
绪论 第一章 直流电机 第二章 直流电动机的电力拖动 第三章 三相异步电动机 第四章 三相异步电动机的电力拖动
为什么要学电机？
请同学们就电机的相关应用举例。
绪论
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类是按功能分，有发电机、电动机、变压器和 控制电机四大类；
归纳如下：
电机
变压器 直流电机
把电刷A、B接到直流电源 力形成逆时针方向的电磁转矩。
上，电刷A接正极，电刷B接负 当电磁转矩大于阻转矩时，电机
极。此时电枢线圈中将电流流过。转子逆时针方向旋转。
当电枢旋转到右图所示位置时
原N极性下导体ab转到S极下， 受力方向从左向右，原S 极下 导体cd转到N极下，受力方向 从右向左。该电磁力形成逆时 针方向的电磁转矩。线圈在该 电磁力形成的电磁转矩作用下 继续逆时针方向旋转。
电力拖动ppt课件
电力拖动ppt课件
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。
电力拖动基础ppt课件
四、例：他励直流电动机调压调速的物理过程
U a Ea I a Ra Ea ken
kTIa
负载转矩 Tl 恒定
原状态：
Ua1, n1, Ea1, Ia ,T
新状态：
Ua2 , n2 , Ea2 , Ia ,T
1.2 电力拖动系统的机械特性
1.2.1 机械特性
1. 机械特性是指转速与转矩之间的关系曲线，即 n f (T )
nn10
U aN
n2
U1
n3
U2
n4
U3 T
0
Tl
3.电枢回路串电阻起动
1C
2C Ia
R j1
Rj2
Ra
Ua
Ea
3C
n
n
nn01
A
n2
n3
1 Ra
n1 n2
2
Ra R j1
n3
3
Ra R j1 R j2
Tl
T
0
Il I2 a)
I1
Ia
0
Il I2
I1 Ia
0
t1
t2 t3
t
b)
t1
t2
t3
t
60
J m 2 G ( D )2 GD 2 ( kgm2 )
g 2 4g
式中：G——重量（N）；g——重力加速度，g = 9.81m/s2 ；
D——惯性直径（m）； ——惯性半径（m）
J
d
dt
的实用形式为
T
T
GD 2 375
dn dt
GD 2 4gJ 称为飞轮矩 (N m2 ) 375具有加速度量纲
恒转矩调速
nN
n
恒功率调速
电机及应用第二版第五章三相异步电动机的电力拖动课件
由前面分析知：
cos2
R2
s R22 ( X 20 )2
U1 4.44K1 f1N1Φm
由此得电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
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电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
由公式可知
1.
T
与定子每相绕组电压
U
2 1
成正比。U
改变转子附加电阻R´2 可实现调速。
过载系数(能力) Tm
TN
一般三相异步电动机的过载系数为
1.8 ~ 2.2
工作时必须使TL <Tm ，否则电机将停转。
I2 I1 电机严重过热而烧坏。
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3. 起动转矩 Tst 电动机起动时的转矩。
n0 n
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
1
T
2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。
3. R2 的大小对 T 有影响。绕线型异步电动机可外
接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。
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二、机械特性曲线
根据转矩公式 得特性曲线：
T
Tm
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
nn1N n
Ts t
)
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
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(2) R2 变化对机械特性的影响
n
电力拖动与控制课件：第三章 三相异步电动机的电力拖动
第Ⅰ象限为 电动机运行 状态
图3-2 异步电动机的机械特性
第Ⅱ象限为 发电回馈制 动状态
r2
T
m1 p
1
U12
r1
r2 s
2
s
x1
x2 2
几个特殊点：
1）起动点A
n 0, s 1
起动转矩
Tst
m1 p
1
U12
r1
r22
r2
x1
x2 2
起动转矩倍数
KT
Tst TN
KT反映了电动机的起动能力。
反比。
定义过载倍数
T
Tmax TN
它反映了电动机短时过载的极限。
3）额定运行点C
sN
n1 nN n1
4）同步转速点D
TN
9550
PN nN
s0
n
n1
60 f1 p
T 0
又称为理想空载点。
三、机械特性的实用表达式
将电磁转矩公式与最大转矩公式相除得
r2
T
m1 p
1
U12
r1
r2 s
2
s
m1 p 2
N1kw1
；
kw1—基波绕组系数
N1 —定子绕组每相串联匝数 cos2—转子侧的功率因数
物理表达式表明，三相异步电动机的电磁 转矩是由磁通与转子电流的有功分量相互作 用产生的。
物理表达式反映了异步电机电磁转矩产生 的物理本质，适用于对异步电动机机械特性 做定性分析。
二、机械特性的参数表达式
3)起动设备力求结构简单,运行可靠,操作方便； 4)起动过程的能量损耗越小越好,起动时间越短越
好。 最主要的要求是在起动电流比较小的情况下 得到较大的起动转矩。
电机与电力拖动基础 (全)课件
智能家居领域
在智能家居领域，电机控制技 术主要用于智能家电、智能照 明、智能安防等系统中，提高 家居生活的便利性和舒适性。
电动汽车领域
在电动汽车领域，电机控制技 术是实现车辆稳定运行和高效 驱动的关键技术之一，对于提 高电动汽车的性能和降低能耗 具有重要意义。
04
电机与电力拖动系统的维护与检修
维护与检修概述
电机与电力拖动基础 (全)课件
目
CONTENCT
录
• 电机学基础 • 电力拖动基础 • 电机控制技术 • 电机与电力拖动系统的维护与检修 • 电机与电力拖动系统的设计
01
电机学基础
电机概述
电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能转换的 装置。
电机广泛应用于工业、农业、交通运输、国防等领 域。
电机主要由定子和转子组成，通过磁场相互作用产 生旋转运动。
工作机
被拖动的机械设备，如机床、 泵等。
电力拖动系统的特性
80%
调速性能
通过改变电动机的输入电压或电 流，可以方便地调节电动机的转 速，从而实现对工作机的速度控 制。
100%
启动和制动性能
通过控制装置可以实现对电动机 的启动和制动控制，以满足工作 机在各种工况下的运动需求。
80%
负载特性
工作机的负载特性对电力拖动系 统的性能有很大影响，不同的负 载特性需要选择不同类型的电动 机和控制装置。
THANK YOU
感谢聆听
状态监测
通过各种传感器和检测 设备实时监测设备的运 行状态，及时发现异常
。
故障诊断
根据设备运行数据和故 障现象，分析故障原因
，确定维修方案。
修复性维修
对已经发生的故障进行 修复，恢复设备性能。
第九章 第一节 机械特性方程ppt课件
理想空载点 T 0
n
n0
UN
CeN
220r/min165r/0min 0.133
额定点
精选PPT课件
21
T T N 9 . 5 C eN 5 I N 9 . 5 0 . 1 5 1 3 N m 1 3 1 . 6 3 N 4 m 7
四、电力拖动稳定运行的条件
他励直流电动机 的机械特性
Ra 12~32UNIINN 2PN
额定运行点
TNCTNIN
精选PPT课件
20
（二）人为机械特性的绘制
各种人为机械特性的计算较为简单，只要把相应的参数值代入 相应的人为机械特性方程式即可。
[例9-1 ] 一台Z2 型他励直流电动机的铭牌数据为：PN 22kW UN 220V IN 116A nN150r/0min
电机转速特性： n U IaR
Ce将IaT CT代入上式得：
UR
nCeCeCT2
T
精选PPT课件
4
电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩T 的关系 n=f(T)
机械特性方程：
nCUeCeCRT2 T
令
n0
U
C e
R CeCT 2
得 nn0 T
精选PPT课件
5
机械特性方程能告诉我们什么？
n0
U C e
3 如何改变n0 点的位置？
精选PPT课件
10
4 实际中空载转速的情况如何？
▪ 由于空载转矩（ 铁心损耗和机械损耗）的
存在,造成实际的空载转速不在理想空载转
速点，而实际空载转速点略低于理想控制
转速点。
他励直流电动 机的机械特性
n0 n0 CeCRT2 T0
《电机及拖动(第5版_许晓峰)PPT课件51486(按节编辑) 0绪论第一节 电机及电力拖动系统概述
电力拖动部分：主要讨论电动机的机械特性及应用、各类电机组成的拖动系统的起动、 制动及调速的方法、分析与计算内容。
驱动和控制微电机(微特电机）部分：包括驱动和控制微电机的工作原理、运行特性、 控制方式、误差分析以及应用情况。
《电机及拖动》电子教案
绪论 第1章 直流电机 第2章 直流电动机的电力拖动 第3章 变压器 第4章 三相异步电动机 第5章 三相异步电动机的电力拖动
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
第7章 微控电机 第8章 电力拖动系统中电动机的选择
绪论
0.3
一般分析方法：
⑴ 首先讨论各种电机的基本运行原理与结构。 ⑵ 重点分析各种电机空载和负载时的电磁物理过程。 ⑶ 利用相关电磁定律及电机内部的电磁物理过程，找出电磁过程的数 学描述即基本方程式、等效电路和相量图。 ⑷ 利用数学模型及等效电路和相量图对各种电机的运行特性和性能指 标进行分析计算。 ⑸ 根据电动机的机械特性和负载的转矩特性讨论各种拖动系统的稳定 性及电机的各种运行状态，分析讨论各类电机拖动系统的起动、制动 和调速性能。 ⑹ 采用标么值来表示电机参数。 ⑺ 通过实验，学会电机参数的测定方法以及加深对各种电机运行性能 以及起动、制动和调速特性的理解。
绪论
0.1
三、电机及电力拖动系统的发展趋势
电机的发展趋势： 1）超大型化，单机容量越来越大，电压等级越来越高； 2）超小型化（或微型化），为适应设备小型化的要求，电机的体积越来越小，重量
越来越轻； 3）新原理、新工艺、新材料电机不断涌现，如直线电机、开关磁阻电机、无刷电机、
超声波电机等。
电力拖动系统发展趋势： 随着电力电子技术、控制理论和微处理器技术的发展，电力拖动系统的性能指标也
电力传动的优点：控制简单、调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控 制，因此大多数生产机械均采用电力拖动。
驱动和控制微电机(微特电机）部分：包括驱动和控制微电机的工作原理、运行特性、 控制方式、误差分析以及应用情况。
《电机及拖动》电子教案
绪论 第1章 直流电机 第2章 直流电动机的电力拖动 第3章 变压器 第4章 三相异步电动机 第5章 三相异步电动机的电力拖动
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
第7章 微控电机 第8章 电力拖动系统中电动机的选择
绪论
0.3
一般分析方法：
⑴ 首先讨论各种电机的基本运行原理与结构。 ⑵ 重点分析各种电机空载和负载时的电磁物理过程。 ⑶ 利用相关电磁定律及电机内部的电磁物理过程，找出电磁过程的数 学描述即基本方程式、等效电路和相量图。 ⑷ 利用数学模型及等效电路和相量图对各种电机的运行特性和性能指 标进行分析计算。 ⑸ 根据电动机的机械特性和负载的转矩特性讨论各种拖动系统的稳定 性及电机的各种运行状态，分析讨论各类电机拖动系统的起动、制动 和调速性能。 ⑹ 采用标么值来表示电机参数。 ⑺ 通过实验，学会电机参数的测定方法以及加深对各种电机运行性能 以及起动、制动和调速特性的理解。
绪论
0.1
三、电机及电力拖动系统的发展趋势
电机的发展趋势： 1）超大型化，单机容量越来越大，电压等级越来越高； 2）超小型化（或微型化），为适应设备小型化的要求，电机的体积越来越小，重量
越来越轻； 3）新原理、新工艺、新材料电机不断涌现，如直线电机、开关磁阻电机、无刷电机、
超声波电机等。
电力拖动系统发展趋势： 随着电力电子技术、控制理论和微处理器技术的发展，电力拖动系统的性能指标也
电力传动的优点：控制简单、调节性能好、损耗小、经济、能实现远距离控制和自动控 制，因此大多数生产机械均采用电力拖动。
【培训课件】电机学课件--直流电动机的电力拖动
二、稳定运行的条件
（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点， 即存在Tem=TL
(2)充分条件：在交点的转速以上存在Tem＜TL，而在交点的转速以 下存在Tem＞TL
•21
•稳定运行
• 不稳定运行
•22
§3
§3.1 电枢回路串电阻起动 §3.2 降压起动
•23
起动过程：电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。 起动转矩Tst：电动机起动瞬间的电磁转矩。 起动电流Ist：起动瞬间的电枢电流。
电力拖动系统的组成：电源、控制设备、电动机、传动和工作机构。
一、运动方程式
1、单轴系统
•3
•2、实用表达式
• 通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来表示，它们之间的关系
为J=mp
• 式中 m与G－转动部分的质量与重量；
•
p与D－惯性半径与直径（m）；
•
g=9.81m/s2 －重力加速度；
•
再将机械角速度用转速n表示 可得：
•38
•2、机械特性 •由上所述，可能在第四象限，也 可能在第二象限。
•3、分析 •回馈制动过程中，有功率UIa回 馈电网，能量损耗最少。
•4、使用场合 •用于高速匀速下放重物和降压、 增加磁通调速过程中自动加快减 速过程。
•39
§4.4 直流电动机的反转
许多生产机械要求电动机做正、反转运行，直流电机的转向由电枢 电流方向和主磁场方向确定。
• 足，另选T1或m值，直到满足条件。
•三、三点起动器（简单了解） • 人工手动办法起动
•27
§3.2 降压起动 当直流电源电压可调时可采用降压起动方法。 发展：过去可调的直流电源采用直流的发电机-电动机
（1）必要条件：电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点， 即存在Tem=TL
(2)充分条件：在交点的转速以上存在Tem＜TL，而在交点的转速以 下存在Tem＞TL
•21
•稳定运行
• 不稳定运行
•22
§3
§3.1 电枢回路串电阻起动 §3.2 降压起动
•23
起动过程：电动机接通电源后，由静止状态加速到稳定运行状态的过程。 起动转矩Tst：电动机起动瞬间的电磁转矩。 起动电流Ist：起动瞬间的电枢电流。
电力拖动系统的组成：电源、控制设备、电动机、传动和工作机构。
一、运动方程式
1、单轴系统
•3
•2、实用表达式
• 通常将转动惯量J用飞轮矩GD2来表示，它们之间的关系
为J=mp
• 式中 m与G－转动部分的质量与重量；
•
p与D－惯性半径与直径（m）；
•
g=9.81m/s2 －重力加速度；
•
再将机械角速度用转速n表示 可得：
•38
•2、机械特性 •由上所述，可能在第四象限，也 可能在第二象限。
•3、分析 •回馈制动过程中，有功率UIa回 馈电网，能量损耗最少。
•4、使用场合 •用于高速匀速下放重物和降压、 增加磁通调速过程中自动加快减 速过程。
•39
§4.4 直流电动机的反转
许多生产机械要求电动机做正、反转运行，直流电机的转向由电枢 电流方向和主磁场方向确定。
• 足，另选T1或m值，直到满足条件。
•三、三点起动器（简单了解） • 人工手动办法起动
•27
§3.2 降压起动 当直流电源电压可调时可采用降压起动方法。 发展：过去可调的直流电源采用直流的发电机-电动机
电机和拖动基本知识第一讲
第一讲电机和拖动的基本知识一、电机的基本知识1．电机的分类由于电能的生产、输送和使用都比较方便，因而电能被广泛的使用。
在电能的生产，输送和使用过程中，电机起着重要的作用。
电机主要有发电机、电动机和变压器：发电机：生产电能的设备；变压器：（静止电机）输送电能的设备；电动机：使用电能的设备。
而电动机又可以分为：直流电动机电动机同步电动机交流电动机绕线式异步（感应）电动机鼠笼式2．异步电动机的机械特性(1) 固有机械特性n0(同步转速)：60.f/p；n1(额定转速)：n1=n0(1-Se)；Se(额定转差率)：Se=(n0-n1)/n0；Te(额定转矩)：Te=9550*Pe(kW)/n e；Ts(起动转矩)：Ts / Te < 1；Tm(最大转矩)：Tm/Te > 1 过载倍数。
图1-1 电动机的固有机械特性（2）人为机械特性O0.25Tm0.64TmOSn T1.0SmSm1Sm2n1r2(r2+R1)(r2+R2)a. 降低定子电压b. 转子回路串电阻On TTnTm n1'n1''n1'''n1fn>f1'>f1''>f1'''fn f1'f1''f1'''On TTnTm n1'n1''n1'''n1fn>f1'>f1''>f1'''fn f1'f1''f1'''c-1 恒转矩负载 c-2 恒功率负载c. 变频调速机械特性图1-2 电动机的人为机械特性3．电动机的拖动转矩Ne W Pe Ne W Pe e W Pe Tn )(55.9602)()(===πϖ （N ·m ） 式中： Pe —电动机额定功率（W ）；Ne —电动机额定转速（r/min ），ωe---电动机额定角转速（rad/s ）。
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β 增大 2）弱磁，
TS 2
ΦN
Tem
TS
TS1
第二章 直流电动机的电力拖动
电枢反应表现为去磁效应。 电枢反应时，气隙磁密不再
是常数，将随电枢电流增大
而减小。 电枢电流较小时， 电枢反应不明显，电枢电流 增大时，气隙磁通下降较多， 电机n增大，使机械特性出现
上翘。
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.3
机械特性的求取
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 ) ；
②额定运行点
(Tem TN , n nN ) 。
1 2 U N I N PN ~ ) 2 2 3 IN
具体步骤： (1)估算 Ra : Ra (
U1 U N
U1
Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
3、改变励磁磁通时的人为机械特性 保持R Ra ,U U N 不变，只改变励磁回路调节电阻RSf 的人为机械 特性：
Ra UN n Tem 2 Ce Φ Ce CT Φ
n02 n
n01
Φ2
Φ1
Φ2 Φ1 Φ N
n0
n0增大； 特点：1）弱磁，
第二章 直流电动机的电力拖动
机械特性具有以下几个特点： 1、 Tem 越大，n越低，其特性是 一条下降的曲线。
Tem =0时，n=n0。此时Ia =0, 2、
Ea =U。 3、n=0时,Ea=0,此时 I a U I s , R 称为起动电流； Tem CT I S TS , 称为起动转矩。
为特性所对应的参数 RS 或 U 或 Φ 变化，重新计算 n0
和 β ，然后得到人为机械特性方程式。
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件 处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动， 导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在 新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来 的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。 在A点，系统平衡 Tem TL 电压突然下降，系统减速，由 n A B点分析 ： 下降到 n A。
(2)计算 Ce N
UN (3)计算理想空载点：Tem 0 , n0 C e ΦN
U N I N Ra Ce Φ N nN
(4)计算额定工作点： TN CT ΦN I N , n nN
CT ΦN 9.55CeΦN
第二章 直流电动机的电力拖动
二、人为特性的求取
在机械特性方程 n n0 βTem 的基础上，根据人
Ra
Ra RS Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
2、改变电枢电压时的人为机械特性 保持 R Ra ,Φ ΦN 不变，只改变电枢电压时的人为机械特 性：
Ra U n Tem 2 CeΦN Ce CT ΦN
n0
n
n01
UN
特点：1)n0随 U 变化, β 不变; 2)曲线是一组平行线。
U R n T 2 em Ce Ce CT
U 理想空载转速： n 0 Ce Φ
n0 n'0 nN
n
Tem
T0
TN
第二章 直流电动机的电力拖动
R n n0 T 2 em CeCT
R n T Tem 2 em CeCT
β—机械特性曲线的斜率
n n0 Tem
n
B
C
在C点：Tem TL ，系统开始加速。 nB
0 TL 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是： (1)必要条件:电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点, 即存在 Tem T件:在交点处,满足: 。 dn dn
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的机械特性
内 容 提 要
• 2.3.1 机械特性的基本方程式
• 2.3.2 固有机械特性和人为机械特性
• 2.3.3 机械特性的求取 • 2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压U、励磁电流If、 电枢回路总电阻R为恒值的条件下，电动机的转速与电磁转矩之 间的关系： n f(Tem ) 2.3.1 机械特性的基本方程式 由直流电动机的转速公式，可得机械特性的基本方程式：
n
nA n A
0
B
A
D
C
TB TL n减小
n
Y
Ia
T
T TL ?
N
到 C点
TL
TC TL
Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
扰动消失,系统加速，回到 A 点运行。
D点分析 ：
TD TL n增大
n
Ia
T
T TL ?
N
Y
回到 A点
TA TL
第二章 直流电动机的电力拖动
在B点：系统平衡 Tem TL
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.2 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：
Ra UN n Tem 2 CeΦN Ce CT ΦN
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。 二、人为机械特性 当改变 U或 R 或Φ 得到的机械特性称为人为机械特性。
第二章 直流电动机的电力拖动
1、电枢回路串电阻时的人为机械特性
保持 U U N ,Φ ΦN 不变,只在电枢回路中串入电阻 RS 的人为 机械特性：
Ra RS UN n Tem 2 C e ΦN C e CT Φ N
β 变大； 特点：1）n0 不变，
n
n0
2） β 越大，特性越软。
TS 2
ΦN
Tem
TS
TS1
第二章 直流电动机的电力拖动
电枢反应表现为去磁效应。 电枢反应时，气隙磁密不再
是常数，将随电枢电流增大
而减小。 电枢电流较小时， 电枢反应不明显，电枢电流 增大时，气隙磁通下降较多， 电机n增大，使机械特性出现
上翘。
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.3
机械特性的求取
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 ) ；
②额定运行点
(Tem TN , n nN ) 。
1 2 U N I N PN ~ ) 2 2 3 IN
具体步骤： (1)估算 Ra : Ra (
U1 U N
U1
Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
3、改变励磁磁通时的人为机械特性 保持R Ra ,U U N 不变，只改变励磁回路调节电阻RSf 的人为机械 特性：
Ra UN n Tem 2 Ce Φ Ce CT Φ
n02 n
n01
Φ2
Φ1
Φ2 Φ1 Φ N
n0
n0增大； 特点：1）弱磁，
第二章 直流电动机的电力拖动
机械特性具有以下几个特点： 1、 Tem 越大，n越低，其特性是 一条下降的曲线。
Tem =0时，n=n0。此时Ia =0, 2、
Ea =U。 3、n=0时,Ea=0,此时 I a U I s , R 称为起动电流； Tem CT I S TS , 称为起动转矩。
为特性所对应的参数 RS 或 U 或 Φ 变化，重新计算 n0
和 β ，然后得到人为机械特性方程式。
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件 处于某一转速下运行的电力拖动系统，由于受到某种扰动， 导致系统的转速发生变化而离开原来的平衡状态，如果系统能在 新的条件下达到新的平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来 的转速下继续运行，则系统是稳定的，否则系统是不稳定的。 在A点，系统平衡 Tem TL 电压突然下降，系统减速，由 n A B点分析 ： 下降到 n A。
(2)计算 Ce N
UN (3)计算理想空载点：Tem 0 , n0 C e ΦN
U N I N Ra Ce Φ N nN
(4)计算额定工作点： TN CT ΦN I N , n nN
CT ΦN 9.55CeΦN
第二章 直流电动机的电力拖动
二、人为特性的求取
在机械特性方程 n n0 βTem 的基础上，根据人
Ra
Ra RS Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
2、改变电枢电压时的人为机械特性 保持 R Ra ,Φ ΦN 不变，只改变电枢电压时的人为机械特 性：
Ra U n Tem 2 CeΦN Ce CT ΦN
n0
n
n01
UN
特点：1)n0随 U 变化, β 不变; 2)曲线是一组平行线。
U R n T 2 em Ce Ce CT
U 理想空载转速： n 0 Ce Φ
n0 n'0 nN
n
Tem
T0
TN
第二章 直流电动机的电力拖动
R n n0 T 2 em CeCT
R n T Tem 2 em CeCT
β—机械特性曲线的斜率
n n0 Tem
n
B
C
在C点：Tem TL ，系统开始加速。 nB
0 TL 电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是： (1)必要条件:电动机的机械特性与负载的转矩特性必须有交点, 即存在 Tem T件:在交点处,满足: 。 dn dn
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的机械特性
内 容 提 要
• 2.3.1 机械特性的基本方程式
• 2.3.2 固有机械特性和人为机械特性
• 2.3.3 机械特性的求取 • 2.3.4 电力拖动系统稳定运行条件
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3 他励直流电动机的机械特性
直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压U、励磁电流If、 电枢回路总电阻R为恒值的条件下，电动机的转速与电磁转矩之 间的关系： n f(Tem ) 2.3.1 机械特性的基本方程式 由直流电动机的转速公式，可得机械特性的基本方程式：
n
nA n A
0
B
A
D
C
TB TL n减小
n
Y
Ia
T
T TL ?
N
到 C点
TL
TC TL
Tem
第二章 直流电动机的电力拖动
扰动消失,系统加速，回到 A 点运行。
D点分析 ：
TD TL n增大
n
Ia
T
T TL ?
N
Y
回到 A点
TA TL
第二章 直流电动机的电力拖动
在B点：系统平衡 Tem TL
第二章 直流电动机的电力拖动
2.3.2 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：
Ra UN n Tem 2 CeΦN Ce CT ΦN
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。 二、人为机械特性 当改变 U或 R 或Φ 得到的机械特性称为人为机械特性。
第二章 直流电动机的电力拖动
1、电枢回路串电阻时的人为机械特性
保持 U U N ,Φ ΦN 不变,只在电枢回路中串入电阻 RS 的人为 机械特性：
Ra RS UN n Tem 2 C e ΦN C e CT Φ N
β 变大； 特点：1）n0 不变，
n
n0
2） β 越大，特性越软。