电动机机械特性
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从硬度的观点看,电动机的机械特性分成几种类型?
电动机在选择时,要充分考虑到生产机械的特性。
而首先更要了解电动机自身的特性。
下面就来说说电动机的机械特性。
电动机的机械特性是指电动机的转速n与转矩M的关系,即
n=f(M),其中转矩M是指电磁转矩。
机械特性将决定电机稳定运行、起动、制动以及转速调节的工作情况。
电动机机械特性的一个重要指标是机械特性的硬度,它表示转速随转矩改变而变化的程度,通常用硬度系数β来表示。
特性曲线上任一点的硬度系数的定义是该点的转矩变化百分数与转速变化百分数之比,即:
ΔM%
β=
Δn%
从硬度的观点看,可把电动机的机械特性分成三种类型:
1.绝对硬的机械特性。
当转矩改变时转速不变。
如下图曲线红色线1所示,同步电机即具有此种特性。
它的硬度系数β=∞。
2.硬的机械特性。
这种特性的转速随着转矩而变化,但改变程度不大。
如图曲线蓝色线2所示。
直流他励电动机与异步电动机正常工作部分的特性均属于这类,其β约为10-40,硬度系数在直线的机械特性上为一常数,在曲线的机械特性上为一变数。
3.软的机械特性。
这种特性的转速随转矩的变化有较大的改变,如图所示粉红色曲线3所示。
串励电动机即属于这类。
其β<10.
根据上面的定义,可知串励电机,其机械特性软到什么程
度才算是串励电机。
也就是其β要小于10.因此那种做出来的电机是不小于10的电机是不属于串励电机的。
三相绕线式异步电动机各种运行状态下的机械特性原理简述机械特性是指其转速与转矩间的关系,一般表示为。
由于三相异步电动机的机械特性呈非线性关系,所以函数表达式以转速为自变量,转矩为因变量,写为更为方便。
又因转差率s也可以用来表征转速,而且用s表示的机械特性表达式更为简洁,所以对三相异步电动机一般用来表示机械特性,同时将作为横坐标,这样和原的图形是一致的。
一、三相异步电动机机械特性的表达式三相异步电动机机械特性的表达式一般有三种:1.物理表达式其中为异步电机的转矩常数;为每极磁通;为转子电流的折算值;为转子回路的功率因数。
2.参数表达式其中。
3.实用表达式其中为最大转矩,为发生最大转矩时的转差率。
三种表达式其应用场合各有不同,一般物理表达式适用于定性分析与及间的关系,参数表达式可以分析各参数变化对电动机运行性能的影响,而实用表达式最适合用于进行机械特性的工程计算。
二、三相异步电动机的机械特性1.固有机械特性固有机械特性是指异步电动机在额定电压、额定频率下,电动机按规定方法接线,定子及转子回路中不外接电阻(电抗或电容)时所获得的机械特性,如图15-1所示。
图15-1 三相异步电动机的固有机械特性下面对机械特性上反映其特点的几个特殊点进行分析:(1)起动点:其特点是:,,起动电流;(2)额定运行点:其特点是:,,;(3)同步速点:其特点是:,,,,点是电动状态与回馈制动的转折点;(4)最大转矩点:电动状态最大转矩点,其特点是:,;回馈制动最大转矩点,其特点是:,;由公式可以看出,。
2.人为机械特性由三相异步电动机机械特性的参数表达式可见,异步电动机的电磁转矩在某一转速下的数值,是由电源电压、频率、极对数及定转子电路的电阻、电抗、、、决定的。
因此人为的改变这些参数,就可得到不同的人为机械特性。
现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化:(1)降低电压不变,不变,因为,,,所以降低电压时,、、均减小,其人为机械特性见图15-2。
他、并、串、复励电动机机械特性5-4-1 、他(并)励电动机与串励电动机各适用与拖动什么样的生产机械?【答】:他(并)励电动机具有硬的机械特性,适合于拖动有转速恒定要求的生产机械;而串励电动机具有软的机械特性,电机的过载能力强。
因此,适合于拖动牵引和起重机械。
5-4-2 、同容量不同励磁方式的各直流电动机,其转矩特性和机械特性相比较有什么特点?【答】:①、他(并)励电动机的转矩特性是一条过原点的直线,机械特性是一条过理想空载转速点的下降的直线。
他(并)励电动机产生的电磁转矩只与电枢电流成正比。
②、串励电动机的转矩特性是一条上升的抛物线,机械特性是一条下降的近似双曲函数的曲线。
额定负载电流以下时,产生的电磁转矩比并励的小;额定电流以上时,产生的电磁转矩比并励的大。
③、复励电动机的转矩特性和机械特性介于串励和他(并)励机之间。
5-4-3 、为什么直流电动机不允许直接起动?使用起动电阻起动时应如何操作?【答】:直流电动机电枢绕组的电阻一般较小,起动时转速为零,若直接起动电源电压全部加在电枢绕组上,将会产生很大的电流,烧毁电枢绕组,因此直流电动机不允许直接起动。
使用起动电阻起动时:首先接通额定励磁励磁电源,串入起动电阻。
然后接通电枢回路的电源,直流电动机电枢串电阻起动。
随着电动机转子转速的增加,电枢电流相应减小,为了保持足够的起动转矩,应相应减小起动电阻的阻值。
就这样,在起动过程中,随着电动机转速的增加,相应减小起动电阻,直至起动电阻全部切除,起动完毕。
5-4-4 、如果直流电动机并励电路发生断路故障,将产生什么后果?为什么?【答】:如果并励电路发生断路故障,若空载直流电动机将会出现“飞车”;若负载转矩较大,则会出现因电枢电流过大而烧毁的后果。
这是因为并励电路断路,主磁通为很小的剩磁磁通。
感应电势很小,电枢电流很大;若电机所带负载很小,很大的电枢电流在很小的剩磁的作用下,将产生一定的电磁转矩,使电动机加速,只有电动机转速达到很高的危险转速(飞车)时,才可能感应出一定的电势去平衡电源电压,使电枢电流有所减小。
直流电动机的机械特性直流电动机是一种常用的机电一体化设备,其被广泛应用于各个领域中。
本文将会介绍直流电动机的机械特性以及其对电机性能的影响。
机械特性在直流电动机中,机械特性包括以下几方面:转矩-转速特性转矩-转速特性是描述直流电动机机械性能的一项基本参数。
在电动机工作过程中,其所能输出的最大转矩随着转速的升高而逐渐降低。
这是因为当电动机转速越来越快时,铁芯和电涡流产生的反磁场会减弱,从而导致电动机所能输出的最大功率下降。
负载特性负载特性是指在不同负载下电机的输出特性。
电动机工作时,其常常需要承受较大的负载。
在负载下,电机输出的功率与输出的转矩有直接的关系,因此负载特性也是衡量电机性能的重要指标。
稳态和瞬态特性电动机的稳态和瞬态特性是描述电机工作状态的两个重要参数。
稳态特性是指电机在稳定状态下的运作特性,而瞬态特性则是指电机在启动、停止和加速等瞬态过程中的运作特性。
机械特性对电机性能的影响电动机的机械特性对其性能的影响十分显著。
其中,转矩-转速特性对电机的负荷能力、效率和稳定性都有影响。
转矩-转速特性可以用动态转矩方程来描述,在实际应用中可以根据负载情况来调整电机的运行状态,以保证其在不同负载下的运行稳定性。
另外,稳态和瞬态特性对电机的启动、停止和加速等过程有直接的影响。
在启动过程中,电机可能会受到较大的起动电流,从而导致电机元件的过载。
在停止过程中,电机可能会产生反电动势,导致能量无法全部释放,影响到电机的效率。
因此,在电机的设计过程中需要充分考虑机械特性对电机性能的影响,以使其性能更加优越。
直流电动机的机械特性是描述其工作性能的一个重要因素。
转矩-转速特性、负载特性以及稳态和瞬态特性等机械特性对电机的性能和效率都有显著的影响。
在电机设计和应用中,我们需要充分考虑这些特性的影响,以保证电机的稳定性、负荷能力和实用性。