电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性
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1、第二章 直流电动机的电力拖动2.1 电力拖动系统的运动方程和负载转矩特性2.2 他励直流电动机的机械特性 2.3 他励直流电动机的起动 本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、直本章主要介绍电力拖动系统的运动方程、负载转矩特性、直流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程。流电动机的机械特性、起动、调速、制动等方法和物理过程。2.4 他励直流电动机的制动2.5 他励直流电动机的调速2.6 串励直流电动机的电力拖动思考题与习题第二章 直流电动机的电力拖动2.1电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性 电力拖动系统运动方程式描述了系统的电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，
2、系统的运动状态取决于作用在原运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。动机转轴上的各种转矩。2.1.1 2.1.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式一、运动方程式MemTnLTU 根据如图给出的系统（忽略空载转矩），根据如图给出的系统（忽略空载转矩），可写出拖动系统的运动方程式：可写出拖动系统的运动方程式：emLdTTJdt其中其中 为系统的惯性转矩。为系统的惯性转矩。dtdJ第二章 直流电动机的电力拖动运动方程的实用形式：运动方程的实用形式：2375emLGDdnTTdt系统旋转运动的系统旋转运动的三种状态三种状态1)1)当当 或或 时时, ,系统处于系统处
3、于静止静止或或恒转速恒转速运行状态，即处运行状态，即处于稳态。于稳态。LemTT0dtdn2)2)当当 或或 时时, ,系统处于系统处于加速加速运行状态，即处于动态。运行状态，即处于动态。LemTT0dtdn3)3)当当 或或 时时, ,系统处于系统处于减速减速运行状态，即处于动态。运行状态，即处于动态。LemTT0dtdn常把常把 或或 称为动负载转矩称为动负载转矩,把把 称为静负载转矩称为静负载转矩.dtdnGD2375)T(TLemLT第二章 直流电动机的电力拖动 首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向，然后规定：向，然后规
4、定：二、运动方程式中转矩正、负号的规定二、运动方程式中转矩正、负号的规定（1 1）电磁转矩）电磁转矩 与转速与转速 的正方向相同时为正，相反时为负。的正方向相同时为正，相反时为负。emTn（2 2）负载转矩）负载转矩 与转速与转速 的正方向相同时为负，相反时为正。的正方向相同时为负，相反时为正。LTnemTLT(3)(3)惯性转矩惯性转矩 的大小和正负号由的大小和正负号由 和和 的代数和决定。的代数和决定。dtdnGD2375第二章 直流电动机的电力拖动2.1.2 2.1.2 负载的转矩特性负载的转矩特性一、恒转矩负载特性负载的转矩特性，就是负载的机械特性，简称负载特性。负载的转矩特性，就是负
5、载的机械特性，简称负载特性。 恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩恒转矩负载特性是指生产机械的负载转矩 与转速与转速 无关无关的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。的特性。分反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。nLT1.1.反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载T TL Ln2.2.位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载T TL Ln第二章 直流电动机的电力拖动二、恒功率负载特性 恒功率负载特点是：负载转恒功率负载特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，即矩与转速的乘积为一常数，即 与与 成反比，特性曲线为一条双成反比，特性曲线为一条双曲线。曲线。nLTT TL Ln三、泵与风机类负载特性
6、负载的转矩负载的转矩 基本上与转基本上与转速速 的平方成正比。负载特性的平方成正比。负载特性为一条抛物线。为一条抛物线。LTnT TL Ln理想的通理想的通风机特性风机特性实际通风实际通风机特性机特性TL0第二章 直流电动机的电力拖动2.2 他励直流电动机的机械特性2.2.1 2.2.1 机械特性的表达式机械特性的表达式 直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动电枢回路电阻为恒值的条件下，即电动机处于稳态运行时，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：机的转速与电磁转矩之间的关系：
7、)f(Tnem2emeeT0emURnTC C C nT由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：由电机的电路原理图可得机械特性的表达式：0 n0nNnnemTNT0T0n称为理想空载转速。称为理想空载转速。实际空载转速实际空载转速020TCCRCUnTee第二章 直流电动机的电力拖动2.2.2 2.2.2 固有机械特性和人为机械特性固有机械特性和人为机械特性一、固有机械特性当当 时的机械特性称为固有机械特性：时的机械特性称为固有机械特性：aNNRR,UU2aNemeNeTNRUnTC C C 二、人为机械特性当改变当改变 或或 或或 得到的机械特性称为人为机械特性。得到的机械特性称为人为机械特
8、性。UaR 由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性由于电枢电阻很小，特性曲线斜率很小，所以固有机械特性是硬特性。是硬特性。第二章 直流电动机的电力拖动1 1、电枢串电阻时的人为特性、电枢串电阻时的人为特性 保持保持 不变不变, ,只在电枢回路中串入电阻只在电枢回路中串入电阻 的人为的人为特性特性NN,UUSRemNTeSaNeNTCCRRCUn2SaRR 0nnaRemT特点：特点：1 1） 不变，不变， 变大；变大； 2 2） 越大，特性越软。越大，特性越软。0n第二章 直流电动机的电力拖动2 2、降低电枢电压时的人为特性、降低电枢电压时的人为特性 保持保持 不变，只改变电枢电
9、压时的人为特性：不变，只改变电枢电压时的人为特性：Na,RR2aemeNeTNRUnTC C C 1UNUU101n0nnNUemT特点：特点：1)1) 随随 变化变化, , 不变不变; ; 2) 2) 不同不同, ,曲线是一组平行线。曲线是一组平行线。0nUU第二章 直流电动机的电力拖动3 3、减弱励磁磁通时的人为特性、减弱励磁磁通时的人为特性 保持保持 不变，只改变励磁回路调节电阻不变，只改变励磁回路调节电阻 的人为特性：的人为特性：NaUU,RRSfR2aNemeeTRUnTC C C 01n11kT202n2kTNn0nemTkTN12特点：特点：1 1）弱磁，）弱磁， 增大；增大；
10、2 2）弱磁，）弱磁， 增大增大0n第二章 直流电动机的电力拖动2.2.3 2.2.3 机械特性求取机械特性求取一、固有特性的求取一、固有特性的求取 )nn,(Tem00)nn,T(TNNem已知已知 ，求两点，求两点:1:1）理想空载）理想空载点点 和额定运行和额定运行 。NNN,Nn,IU,P具体步骤：具体步骤：(1)(1)估算估算:Ra2NNNNaIPIU)(R3221(2)(2)计算计算:CCNTNe和NNNNNenPIUCNeNTCC9.55(3)(3)计算理想空载点：计算理想空载点：NeNemCUn,T00(4)(4)计算额定工作点：计算额定工作点：NNNTNnn,ICT二、人为特
11、性的求取二、人为特性的求取 在固有机械特性在固有机械特性方程方程 的基础上，根据人为的基础上，根据人为特性所对应的参数特性所对应的参数 或或 或或 变化，重新变化，重新计算计算 和和 ，然后得，然后得到人为机械特性方程到人为机械特性方程式式。em0TnnSRU0n第二章 直流电动机的电力拖动2.2.4 2.2.4 电力拖动系统稳定运行条件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，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
