直流电机的电力拖动

第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›1-1某直流电动机数据为：PN=22kW，UN=220V，nN=1500rpm，ηN=86%求：1.额定运行时的输入功率P1N2.额定电流IN、额定转矩TN解：1.P1Ｎ=PN/ηN=22/0.86=25.58(kW)2.IN=P1N/UN=11.29x103/220=51.3(A)TN=PN/wN=22x103/(1500x2π/60)=140.06(N·m)第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›1-2某直流发电机铭牌为：PN=10kW，UN=230V，nN=1450rpm，ηN=85%求：1.额定运行时的输入机械功率、输入转矩2.额定电流解：1.P1N=PN/ηN=10/0.85=11.76(kW)2.IN=PN/UN=10x103/230=43.5(A)T1=P1N/wN=11.76x103/(1450x2π/60)=77.45(N·m)第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›1-9某并励直流电动机数据为：PN=17kW，IN=92A，UN=220V，nN=1500rpm，电枢回路总电阻Ra=0.1Ω,Rf=110Ω,求：1.额定运行时的效率2.额定运行时的电枢电动势3.额定运行时的电磁转矩解：1.ηN=PN/P1N=PN/(UN*IN)=84%2.Ea=UN-IaRa=220-(IN-If)*0.1=220-(92-220/Rf)*0.1=220-9=211(V)3.T=Pem/wN=Ea*Ia/(1500x2π/60)=211*90/(1500x2π/60)=120.9(N·m)第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›1-10某并励直流发电机数据为：PN=100kW，UN=250V，每个主磁极的并励绕组为1000匝，额定转速下，空载产生额定电压的If=7A,额定负载产生额定电压If=9.4A。若改为平复励发电机，求：每极应加多少匝串联绕组？解：电枢反应引起去磁，去磁的磁动势=(9.4-7)*1000=2400(安匝)平复励发电机，在额定负载时，利用串联励磁绕组来提供2400安匝，需要多少匝=2400安匝/串励绕组中的电流。IN=PN/UN=400（A）串联绕组匝数=2400/400=6(匝)第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›§2-1电力拖动系统的运动方程§2-2工作机构的转矩、力、飞轮矩和质量的折算§2-3负载的机械特性§2-4他励直流电动机的机械特性第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›§2-1电力拖动系统的运动方程电力拖动系统一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备及电源5大部分组成。电力拖动系统中有的部件作直线运动、有的部件作旋转运动。采用古典动力学来分析。电源控制设备电动机传动和工作机构电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›1.直线运动方程式•外力是改变物体运动状况的原因第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›2.单轴系统的旋转运动方程电动机生产机械TnTmT0轴TTLn第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›电力拖动系统正方向的规定电动机生产机械TnTmT0轴TTLn电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。转速n的正方向一般选实际转向。第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›在工程计算中，常用n代替表示系统速度，用飞轮矩GD2代替J表示系统机械惯性第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›电力拖动系统的运动状态：第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›§2-2工作机构的转矩、力、飞轮矩和质量的折算多轴系统单轴系统将其它轴上的转矩、飞轮矩折算到电动机轴上TGD2等效负载电动机TL电动机工作机构Tj1η1j2η2T´LLGDM2GD12GDL21第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›一、旋转运动的转矩折算转矩折算的原则：系统传递的功率不变1.电动状态TGD2等效负载电动机TL电动机工作机构Tj1η1j2η2T´LLGDM2GD12GDL21第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›发电制动状态：功率由工作机构电机2.发电制动状态转矩折算的原则：系统传递的功率不变第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›二、旋转运动的飞轮矩折算飞轮矩折算的原则：系统储藏的动能不变TGD2等效负载电动机TL电动机工作机构Tj1η1j2η2T´LLGDM2GD12GDL21第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›三、平移运动的转矩与飞轮矩的折算总质量mL电动机刨刀TnVFTJL等效负载电动机TL1.转矩的折算第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›三、平移运动的转矩与飞轮矩的折算总质量mL电动机刨刀TnVFTJL等效负载电动机TL2.飞轮矩的折算其它轴上的飞轮矩的折算按旋转运动的方法第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›四、升降运动的转矩与飞轮矩的折算TGD2等效负载电动机TL电动机滚筒Tj1η1j2η2LGDM2GD12GD221mv提升运动：电动机为电动状态下降运动：电动机为发电状态第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›1.提升运动：方法同平移运动(1).转矩的折算2.下降运动提升和下降的传动损耗相同第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›飞轮矩的折算按动能不变原则(2).飞轮矩的折算：不论提升还是下降运动第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›§2-3负载的机械特性负载的机械特性指：一、恒转矩负载机械特性——TL大小不变这类生产机械的转矩TL的大小不随转速n的变化而改变。1.反抗性恒转矩负载机械特性转矩总是阻碍运动的——反抗性负载当转动方向改变时，负载转矩的方向也随之改变。nTL0Tm-Tm第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›2、位能性恒转矩负载机械特性TL电动机轴Tn特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。nTL0Tm第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›二、泵类负载机械特性——变转矩类负载转矩基本上与转速成平方关系TL=kn2。nTL0TL0负载属于反抗性负载第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›三、恒功率负载机械特性nTL0负载转矩与转速成反比关系TL=K/n负载功率它与n无关，称恒功率负载。第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›§2-4他励直流电动机的机械特性•电动机的机械特性负载的机械特性一、机械特性第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›T=0时，n=n0理想空载转速β：机械特性的斜率β值小，机械特性较平，称为硬特性；β值大，机械特性较斜，称为软特性。空载时T0≠0，对应的实际空载转速n0第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›二、固有机械特性这一机械特性称为固有机械特性当第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›三、人为机械特性1.电枢串联电阻Rsa时的人为机械特性TCCRRCUnNTesaaNeN2改变电压、电阻、磁通当中一个或几个就得到人为机械特性。特点：①理想空载转速n0同固有特性；②当Rsa↑时，β↑，特性越软，曲线越陡；③特性曲线是通过理想空载转速点的一族放射性直线。用途：①起动；②调速；③制动。第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›2.降低电压时的人为机械特性特点：①斜率同固有特性，同一转矩对应的转速降相等；②理想空载转速与供电电压成正比变化；③特性曲线是一组平行于固有特性的直线。注意：实际上只能降压，而不能升压，以免损坏电动机。用途：①起动；③调速；②制动；第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›3.减弱每极磁通的人为机械特性特点：①理想空载转速点上移；②斜率增大；③特性曲线即不是平行线，也不是放射性直线。用途：调速。若励磁电流可以连续调节，则可以得到平滑调速。弱磁调速一般不单独使用，往往同降压调速配合使用，可使调速范围变宽。注意：磁通不可太小，否则理想空载转速太高，电动机的换向能力和机械强度承受不了。第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›四、机械特性的绘制1.固有机械特性的计算和绘制因为他励直流电动机的机械特性是直线，所以绘制固有机械特性只要抓住两个点就可以了。一个点是理想空载点：T=0，n=n0另一个点是额定工作点：T=TN，n=nN计算数据可以根据电动机铭牌求取。电动机铭牌数据有：PN、UN、IN、nN等。第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›若Ra未给出，可用估算法或用试验求取◆估算法NaNNNenRIUC◆试验法第2章直流电机的电力拖动电机及电力拖动基础page‹#›NaNNNenRIUCeTCC55.9作业：P922-1、2-3，下星期5交。