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第九章直流电动机,一.直流电机的可逆原理(以他励电机为例),把一台他励直流发电机并联于直流电网上运行，电压保持不变。,第1章直流电机,二.直流电动机的基本方程,电机的基本方程如下：,三.他励（并励）直流电动机的工作特性,1、转速特性,定义：当、时，,由方程式可得,忽略电枢反应的去磁作用，转速与负载电流按线性关系变化。,2、转矩特性,定义：当、时，,转矩表达式,考虑电枢反应的作用，转矩上升的速度比电流上升的慢。,3、效率特性,定义：当、时，,由方程式可得,其中:,为不变损耗,为可变损耗,三.他励（并励）直流电动机的工作特性（续）,他励直流电动机效率特性,与Ia之间存在二次关系，效率曲线存在一个最大值。,令可得,三.他励（并励）直流电动机的工作特性（续）,结论：当电动机在某负载下不变损耗等于可变损耗时，此时效率最高。,推论：（1）额定运行时总损耗；（2）可从额定数据来估算电枢回路总电阻。,上述结论和推论具有普遍性,他励直流电动机效率特性,三.他励（并励）直流电动机的工作特性（续）,四.串励直流电动机的工作特性,当负载电流较小时，电机磁路不饱和，每极气隙磁通与励磁电流呈线性关系。即：,转速特性,转矩特性,当负载电流较大时，磁路饱和，串励电动机的工作特性与他励电动机相同。,当负载电流为零时，电机转速趋于无穷大，所以串励电动机不宜轻载或空载运行,补充：电力拖动系统,以电动机作为原动机，按人们所给定的规律来带动生产机械，称为电力拖动。,电力拖动系统的构成,电力拖动基础,运动方程：,g：重力加速度，9.8米/秒2；GD2：系统的飞轮矩（牛米2）；n：转速（转/分）；M、MZ：转矩（牛米）,注意：GD2是一个完整的符号;T、TL具有方向性，与转速方向一致为正。,负载转矩的大小与速度无关，但其方向始终与转向相反,负载转矩特性,反抗性恒转矩负载,位能性恒转矩负载,转矩具有固定的方向，不随转速方向的改变而改变,负载转矩特性,恒功率负载,通风机型负载,负载的功率为常数，不随转速的变化而改变,负载的转矩与转速的平方成正比,稳定运行条件,电机的机械特性需要与负载特性同时存在。分析拖动系统运行时，在同一坐标图上，两特性的交点是系统的平衡点,平衡点稳定点？,稳定点：在受到外界扰动后，仍能还原的点。,稳定点的条件：,n,T,0,五、他励（并励）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、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，电动机的转速与电磁转矩之间的关系：,机械特性的表达式：,机械特性反映的是转速与电磁转矩之间的变化规律。,1.固有机械特性,当时的机械特性称为固有机械特性：,2.人为机械特性,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。,当改变或或得到的机械特性称为人为机械特性。,五、他励（并励）直流电动机的机械特性(续),5.1他励直流电动机的固有机械特性,当UUN，N，电枢回路无外接电阻时，转速与转矩之间的关系。,n,n0,0,T0,TemN,Tem,n0,nN,分析：,1.电磁转矩越大，转速越低，机械特性是一条下斜直线；,固有机械特性分析,2.当转矩等于零点，为理想空载转速。此时Ia0，EaUN，是一种理想工作状态。,3.n0为电动机的实际空载转速，比n0略低。对应于空载转矩。,4为机械特性斜率。增大，也增大。通常称小的机械特性为硬特性，大的机械特性为软特性。,5.1他励（并励）直流电动机的固有机械特性,固有机械特性分析,5.额定转速变化率，表示电机额定负载时的转速比n0降落的程度。,6.堵住点。此时电枢电流：为短路电流；电磁转矩：为电机堵转转矩。,5.1他励（并励）直流电动机的固有机械特性,人为机械特性分析,根据转速、转矩公式,人为地改变电动机参数U、R或得到的机械特性，称为人为机械特性。,有三种人为机械特性：,（1）电枢回路串电阻的人为机械特性；,（2）改变端电压时的人为机械特性；,（3）减弱电动机主磁通时的人为机械特性；,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,电枢回路串电阻的人为机械特性,保持UUN及N不变而在电枢回路中串入电阻Rc，所得的nf（Tem）关系。,对于给定的Rc，为常数。,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,电枢回路串电阻的人为机械特性,电枢串电阻人为特性的特点：（1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；,（2）斜率，特性变软，在同一个转矩下，转速下降更多。,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,改变端电压时的人为机械特性,保持每极磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻(Rc=0),只改变电枢电压时的机械特性。,表达式：,一般都为降低的电压。,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,改变端电压时的人为机械特性,改变端电压人为特性的特点：（1）理想空载转速比固有特性的理想空载转速低。端电压下降越多，其理想空载转速越低。,（2）端电压不同，但人为特性的斜率跟固有特性的斜率相等，因此各条特性彼此平行。,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,减弱电机主磁通的人为机械特性,保持端电压为额定值不变，电枢回路不串电阻(Rc=0),只改变励磁电流的机械特性。,表达式：,额定时，接近饱和，一般都为减弱的磁通。,固有,人为,N,NN,Tem,0,n,n0,N,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,减弱电机主磁通的人为机械特性,减弱电机主磁通人为特性的特点：（1）由于N，理想空载转速比固有特性的理想空载转速高。,（2）人为机械特性的斜率比固有机械特性大，即人为特性比固有特性软。,5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,人为特性的几点补充,（1）考虑电枢反应时，会使机械特性上翘。影响稳定性。通过补偿绕组改善。,（3）通过电机的数据铭牌估算机械特性,（2）机械特性的确定。特殊点（n0，0），（nN，TemN),5.2他励（并励）直流电动机的人为机械特性,
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