文档介绍：他励直流电动机的机械特性
他励直流电动机的机械特性是指电动机在电枢电压、励磁电流、电枢总电阻为恒值的条件下,电动机转速n与电磁转矩的关系曲线或电动机转
速与电枢电流的关系曲线,后者也就是转速调整特性。由于转速和转矩都是机械量,所以把它称为机械特性。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速,在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况,如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见,电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。
机械特性方程式
,他励直流电动机的机械特性方程式,可由他励直流电动机的基本方程式导出。由式
、和式可求得机械特性方程式;
(2-4)
他励直流电动机电路原理图
←
当电源电压U=常数,电枢回路总电阻R=常数,励磁磁通=常数时,,是一条向下倾斜的直线,这说明加大电动机的负载,会使转速下降。特性曲线与纵轴的交点为时的转速,称为理想空载转速。
他励直流电动机的机械特性
实际上,当电动机旋转时,不论有无负载,总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩,而电动机的实际空载转速将低于n0。由此可见式(2-4)的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降,用表示,则
(2-6)
式中——机械特性曲线的斜率。
越大, 越大,机械特性就越“软”,通常称大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时,机械特性都比较“硬”。机械特性的硬度也可用额定转速调整率%来说明,见式(1-22),转速调整率小,
则机械特性硬度就高。
固有机械特性和人为机械特性
固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值,电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性,其方程式为
(2-7)
,由于较小,故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。
他励直流电动机串电阻
时的机械特性
人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性,即改变公式(2-4)中的参数所获得的机械特性,一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个,他励电动机有下列三种人为机械特性。
(1)电枢串电阻时的人为机械特性
此时,人为机械特性的方
程式为;
(2-8)
与固有特性相比,理想空载转速不变,但是,转速降增大。越大, 也越大,特性变“软”,, 2所示。
这类人为机械特性是一组通过,但具有不同斜率的直线。
(2)改变电枢电压时的人为机械特性
此时, ,
特性方程式为
(2-9)
由于电动机的额定电压是工作电压的上限,因此改变电压时,只能在低于额定电压的范围内变化。与固有特性相比较,特性曲线的斜率不变,理想空载转速随电压减小成正比减小,故改变电压时的人为特性是一组低于固有机械特性而与之平行的直线,。
他励直流电动机改
变电枢电压时的机械特性
可以在励磁回路内串接电阻或降低励磁电压来减弱磁通,此时, 特性方程式为;
(2-10)
由于磁通的减少,使得理想空载转速和斜率都增大,。
他励直流电动机
弱磁时的机械特性
电力拖动系统稳定运行的条件
设有一电力拖动系统,原来匀速运行于某一转速,由于受到外界某种短时的扰动,如负载的突然变化或电网电压波动等(注意:这种变化不是人为的控制调节),而使电动机转速发生变化,离开了原平衡状态,当外界的扰动消失后,系统能恢复到原来的转速,或在新的条件下达到新平衡状态,就称该系统能稳定运行,否则就称为不稳定运行。显然,稳定运行是拖动系统所必须满足的条件。
为了使系统能稳定运行,电动机的机械特性和负载的转矩特性必须配合得当,这就是电力拖动系统稳定运行的条件。
为了分析电力拖动系统稳定运行的问题,将电动机的机械特性和负载的转矩特性曲线画在同一张坐标图上,。图(a)和图(b)表示了电动机的两种不同的机械特性。
(a)稳定运行(b)不稳定运行
电力拖动系统稳定运行条件