他励直流电动机的机械特性(4.20)他励直流电动机的机械特性(4.20).ppt

3.2 直流电动机的机械特性 一、他励直流电动机机械特性方程式 图1 他励直流电动机电路原理图 n0为理想空载转矩，由于电动机总是存在空载制动转矩，靠电动机本身是不可能使其转动速度上升到n0的，因此，称之为“理想” 二、 机械特性图 三、 固有机械特性 根据固有机械特性估算数据 根据固有机械特性估算数据 正反转时的固有机械特性 习 题 题 解 四、 人为机械特性 1. 串联电阻时的人为机械特性 特点和机械特性图 2. 改变电压时的人为机械特性 特点和机械特性图 3. 减弱磁通时的人为机械特性 特 点 特性曲线图 注 意 习 题 题 解 题 解（续） 题 解（续） (2) 制动时， n与T成正比 ，所以转速n 下降时，T也下降，故低速时制动效果差，为加强制动效果，可减少Rc，以增大制动转矩T ，即多级能耗制动；实现准确停车。 制动情况分析： （3）提升机构下放重物 提升机构下放重物时，电动机要处于制动状态。 （4） 反转 电动机从正转变为反转，首先要制动停车，然后 才能反向起动。 从上面分析可见，制动不能简单地理解为停车，停车只是制动过程中的一种形式而以。 制动的分类： 机械制动：用磨擦力产生阻转矩实现制动的（损耗大） 电气制动 机械能→电能 能耗制动 反接制动 回馈制动 电压反接制动 电动势反接制动 （反拉制动） （再生制动） c c 加快停车 U=0 且电阻串入电枢回路 2．能耗制动 制动 能耗制动的方程： 2．能耗制动 能耗制动时，U = 0,Φ = ΦN , 有： 机械特性为： 即 Ia反向→T反向 n不变 则由电动转向制动 能耗制动的曲线： 2．能耗制动 BO为能耗制动曲线， 通过原点的一条曲线且 在第二象限。 BO曲线斜率大的制动快 or 斜率小的制动快？ ？ 能耗制动的功率流程图： 2．能耗制动 将降速过程中释放的机械能（动能）作为电动机的输入功率，大部分通过电磁作用转变为电功率，消耗在电枢回路电阻上。 能耗制动特点: (1) 制动时 U= 0，Φ =ΦN ，直流电动机脱离电网变成直流发电机单独运行，把系统存储的动能，或位能性负载的位能转变成电能，消耗在电枢电路的总电阻上I2(Ra+Rc)； * * 机械制动，即刹车，它是用磨擦力产生阻转矩实现制动的。其特点是损耗大，多用于停车制动，如起重类机械的抱闸； 电气制动，是使电动机变直流发电机将系统的机械能或位能负载的位能转变为电能，消耗在电枢电路的总电阻或回馈电网。 机械特性： 电动机最重要的运行特性是机械特性，它是指电动机的转速 n 与转矩 M的关系n=f(M)。 机械特性中的转矩M是电磁转矩，它与电动机轴上的输出转矩 Md 差一个空载转矩 M0电动机运行时，M＝Md＋M0 1.他励直流电动机电路原理图 （图1） 2.他励直流电动机的参数关系 电磁转矩: M＝CMΦIa (1) 感应电动势: Ea＝CeΦ n (2) 电枢电路电动势平衡方程式:U＝Ea＋IaR (3) 由(2)(3)得转速特性: n＝(U-IaRa)/(KeΦ) 并考虑到 Ia＝T/(KtΦ) 可获得他励直流电动机机械特性方程式： 转速降落，值越大，机械特性就越“软” 3.机械特性图（右图） 引入机械特性硬度： β= dM/dn =(ΔM/Δn)·100% = 1/斜率 用β来衡量机械特性的平直度 β值越大直线越平， 特性越硬 根据值的不同，将电动机机械特性分为三类： 绝对硬特性（ β →∞）：如交流同步电动机的机械特性。 硬特性（ β 10）：如直流他励电动机的机械特性，交流异步电动机机械特性的上半部。 软特性（ β 10）：如直流串励电动机和直流积复励电动机的机械特性。 固有机械特性：当他励电动机电压U＝UN，磁 通Φ＝ΦN，电枢没有串联电阻Rad＝0时，这一 机械特性称为固有机械特性: 人为机械特性：可用改变电动机参数的方法 获得，即机械特性三个变量中任有一个或一个 以上值非额定时得到的机械特性即为人为机械 特性。 根据固有机械特性可估算以下数据： 电枢电阻Ra：通常电机在额定负载下的铜耗 I2aRa占总损耗ΣΔPN的50％～75％。因 ΣΔPN＝输入功率－输出功率 ＝UNIN－PN ＝UNIN－ηN UNIN ＝（1－ηN ）UNIN 即 ΔP铜＝ I2aRa＝(0.5～0.75)(1-ηN )UNIN 式中， ηN ＝ PN/(UNIN) 是额定运行条件下电 动机的效率，且此时Ia＝IN 故