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1、一. 负载的转矩特性1.反抗性恒转矩负载2.位能性恒转矩负载3.恒功率负载4.风机类负载 二. 他励直流电动机的机械特性：n=f（T）一般表达式为：TT CCRT-ne-CeUn02如果 不变，机械特性n=f（T）可以用 转速特性n=f（Ia）代替。a e-CeUnICR这样可使计算简化。1.U=UN, R=Ra, =N- 固有机械特性2.U?UN, R=Ra, =N- 降压机械特性3.U=UN, R=Ra+Rs, =N- 电枢串电阻机械特性4.U=UN, R=Ra, ?N- 弱磁机械特性三. 他励直流电动机的电磁制动：共同特点是 T 和 n 方向相反 。1.能耗制动 ：U=0，电枢回路串入制
2、动电阻RB 有：T CCRRNTB2ea-n或aea-nICRRNBB 点为制动开始点。BO 段为制动停车，如果带反抗性恒转矩负载，则制动到o 点结束；如果带位能性恒转矩负载，则稳定运行点在C，OC 段为在位能负载的作用下反向加速段。2.电枢电压反接制动：U= UN，电枢回路串入电阻RB 有：T CCRRUNTBN 2 Nea-Ce-n或aea-enICRRCUNBNNB 点为制动开始点。BD 段为制动停车，（1）如果带反抗性恒转矩负载TL1，如果 D 点的电磁转矩大于负载转矩，则电机反向启动，如DE 段， E 点为稳定运行点；如果D 点的电磁转矩小于负载转矩，则电机在D 点停车。（2）如果带
3、位能性恒转矩负载，则稳定运行点在C，FC 段为在位能负载的作用下反向加速段。DF 段为反向电动状态，FC 段为反向回馈制动。在C 点可获得稳定的下放速度。3.倒拉反接制动：在位能性负载作用下机械特性就是电枢回路出入大电阻的人为特性。人为特性与负载特性的交点位于第四象限，可获得稳定的下放速度。DC 为倒拉反接制动段。4.回馈制动：机械特性是固有特性向第一象限的延伸（AB 段，正向回馈，电车下坡时，nn0）或向第四象限的延伸（FC 段，反向回馈，电压反接带位能性恒转矩负载）四. 对电机 制动运行状态 的理解包含两个方面：1. 制动过程 ：如工作点位于第二象限内的能耗制动（减速）过程和电压反接制动（
4、减速）过程。2. 制动 稳定运行 ：（1）位于第二象限的回馈制动稳定运行（电车下坡）包括（2）位于第四象限的能耗制动稳定运行（带位能性负载）（3）位于第四象限的倒拉反转稳定运行（带位能性负载）（4）位于第四象限的反向回馈稳定运行（电压反接制动带位能性负载）注意： 制动过程 中，工作点是变化的；制动运行 时，工作点是稳定的。制动过程并非都是减速过程，也有加速过程，如反向回馈制动3. 电机的四象限运行：（ 1）正向启动过程和正向电动运行（第一象限）（ 2）反向启动过程和反向电动运行（第三象限，电压反接制动）- 目的是实现快速停车（ 3）能耗制动过程、电压反接制动过程和正向回馈制动运行（第二象限）（
5、 4）能耗制动运行、倒拉反转运行和反向回馈制动运行（实际是电压反接制动带位能性负载）（第四象限） - 目的是匀速下放位能性负载五. 他励直流电动机电力拖动计算方法1. 起动计算：包括启动电流和启动电阻的计算。起动电流： 启动瞬间 的电枢电流，此时n=0，E=0，起动电阻：当采用多级电阻起动时：Rst1=（-1） Ra Rst2=Rst1 ：起动电流比。2. 机械特性的求取：表达式n=n0-T, n0、是属于某种机械特性自己的理想空载转速和特性斜率，不是固有特性的。3. 制动电阻的计算（能耗制动，电压反接制动）能耗制动： U=0，Ea=IaB( Ra+RB) Ea：制动瞬间的电动势；IaB：制动
6、瞬间的电枢电流电压反接制动：UN+Ea=IaB( Ra+RB) stastRRUINa-IststRURNm1aRIUN4. 制动状态稳定运行计算5. 调速计算 : (1)恒转矩负载：降压和电枢串电阻调速做题时的公式： 1. 电压平衡方程式： U=Ea+IaR 2. 机械特性方程式：3.转速特性方程式 : 4. NNNeNIRnCUa常用来计算CeN例题：1. 一台他励直流电动机额定功率NP=29 kW , NU=440 V , NI=76 A , Nn=1 000 r /min, aR=0.376 。采用电枢回路串电阻方法调速,已知最大静差率为max=30 %,试计算 : ( 1 )调速范围
7、 ; ( 2 电枢回路串入的最大电阻值; ( 3 )拖动额定负载转矩运行在最低转速时电动机输出功率和外串电阻上消耗的功率。( 1 ) 分析： minminmax nnNnnDnmin是对应max=30 %的转速。电枢回路串电阻时n0相同。0min0maxnn-n而NeN CUn0所以要根据NaNNNeaNIRUnCE计算NeCNeC0nnmin（0min0maxnn-n）D 当调节磁通时 , 会改变 ,其他情况下 =N解：VIRUnCENaNNNeaN41176376.04401min./411.01000411rVnECNaN Nemin/5.1070411.0440 0rCUnNeNTCR
8、CUne2 TeC-ae-ICRCUne0min0maxnn-n=30% nmin=0.70n=749.39 minminmax nnNnnD=1.33( 2 ) 分析：NNNeaNIRRUnCEamin36.1376.0-7639.749411.0440aminRInCUR NNeN( 3 ) 分析：拖动额定负载转矩时：Ia=IN 拖动额定负载转矩运行在最低转速时电动机输出功率为EIP2NeCnmin IN=2.3407KW外串电阻上消耗的功率为WRIPN785536. 176222 .一台他励直流电动机额定电压NU=440 V , NI=76 A , Nn= 1 000 r /min, a
9、R=0 . 377 ,拖动位能性恒转矩负载，大小为LT=0. 8 NT。忽略空载转矩与传动机构损耗,计算 : ( 1 )在电枢回路中串入电阻1R=3 . 48 时电动机的稳定转速；( 2 )若采用电枢回路串电阻的方法下放负载，下放时电机的转速n=500 r /min, 求电枢回路应串入的电阻值；( 3 )若采用能耗制动运行下放重物,转速仍为n=500 r /min, 求电枢回路应串入的电阻值。( 1 ) 分析：拖动位能性恒转矩负载LT=0. 8 NT时，电枢电流Ia=0.8IN1min./411.0100076377. 0440rVnIRUCNNaN Nemin/98.499768.0411.
10、048.3377.0411.04408.0e1a-rICRRCUnN NNeN( 2 ) NNeNIRRnCU8. 0a电枢回路应串入的电阻值为Rmin/500rn23.10377.0-8.076500411.0440a8.0RInCUR NNeN( 3 )能耗制动运行时: 0UNNeIRRnC8 .0a0设电枢回路应串入的电阻值为R3377.0-8. 076500411.0a8.0RInCR NNe3. 一台他励直流电动机的铭牌数据如下:额定功率NP=40 kW , NU=220 V , NI=200 A , Nn=1 000 r /min ，aR=0. 1 。生产工艺要求最大静差率max=
11、20 %，现采用降低电源电压调速，计算: ( 1 )系统能达到的调速范围是多少? ( 2 )上述调速范围内电源电压最小值与最大值是多少? 解: ( 1 ) 分析：降低电源电压调速时，是从nN向下调速，所以nN就是maxn；另外转速降是相同的，都等于Nn思路：NeC0nnN nmin （0N0maxnn-n）DNNaN NenIRUC=2 .010002001.0-2201min./ rVNeN CUn0=11002.0220min/rNNnnn0=1100-1000=100min/r00min0maxnnnn-nN =20% 500n0400n-nnN0min5 .24001000nnminm
12、inmaxNnnD( 2 ) 分析：调速范围内电源电压最大值是额定电压220V，最小值是对应与0n的电压 U NeCUn0VCUNe1005002.0n04. 一台他励直流电动机额定功率NP=10 kW , NU=220 V , NI=53 A , Nn= 1 100r/min, aR=0 . 3 , 拖动反抗性恒转矩负载运行于额定运行状态。若进行反接制动,电枢回路串入电阻R=3 . 5 。请计算制动开始瞬间与制动到转速n=0 时电磁转矩的大小,并说明电动机会不会反转。解: 分析 : 拖动反抗性恒转矩负载运行于额定运行状态,所以制动前电机的转速为nN,制动开始时的电磁转矩为a55. 9ICNe
13、(Ia 为制动电流 ,可根据电压平衡方程式:aa-IRRnCUNNeN计算 );制动到转速为零时:电动势E=0, aa-IRRUN,计算出此时的电流aI,就可以计算出对应的电磁转矩9.55aICNe,如果大于负载转矩,电机就会反转.（1）1.204533.0220aNIRUnCNNNeNNaN NenIRUC=186.011001 .2041100533.0-2201min./ rV制动开始时有：aa-IRRnCUNNeNIa 为制动电流制动电流A RRCUNINN60.1113.05 .31.204-220-ane-a制动转矩T=aICNT=a55.9ICNe= -198N m（2）当n=0
14、 时aE=0 aI=ARRUaN588.3220电磁转矩9.55aICNe，为mNT.103)58(186. 055.92额定电磁转NTNNeIC55.994.14由于 TNT2,所以拖动反抗性恒转矩负载时电动机会反转。5 . 他励直流电动机, NP=18 . 5 kW , NU=220 V , NI=103 A , Nn=500 r /min, maxn=1 500 r /min, aR=0 . 18 。采用弱磁调速,问: ( 1 )电动机拖动额定恒转矩负载,若磁通减至=31 N,电动机的稳定转速和电枢电流各为多少?能否长期运行 ?为什么 ? ( 2 )电动机拖动恒功率负载LP=NP,若磁通
15、减至=31 N时,电动机的稳态转速和转矩各为多少?此时能否长期运行 ?为什么 ? 解: ( 1 ) 分析：拖动额定恒转矩负载时，弱磁调速前后电枢电流会发生变化。调速前的电枢电流是NI，磁通为 N，调速后的电流为aI，磁通为 。稳定转速运行时：电磁转矩T=负载转矩TL。则可根据T=CTNIN= CTIa计算出电流aI。然后利用转速特性计算转速。如果aINI，则电机不能长期运行。由T=CTNIN= CTIa，aI=3NI=309A 因为aINI，所以电机不能长期运行。NNaN NenIRUC=403.050010318.0-2201min./rV134.031 NeeCC由转速特性（2）分析：电动
16、机拖动恒功率负载LP=NP弱磁调速时，电枢电流不变，调速前的电枢电流是NI，磁通为N，调速后的电流仍为NI，磁通为 。电机转速可用转速特性求出。eNCIRUnaa-1226134.03090.18-220RaIa-eNCUn电磁转矩T=8.131103134.055.9 3155.9NNeIC由于1503nr /minmaxn=1 500 r /min, 也是不允许长期运行的。6 . 他励直流电动机, NP=18 kW , NU=220 V , NI=94 A , Nn=1 000 r /min, 在额定负载下 ,问: ( 1 )想降速至800 r /min 稳定运行 ,外串多大电阻 ?采用降压方法 ,电源电压应降至多少伏? ( 2 )想升速到1 100 r /min 稳定运行 ,弱磁系数/N为多少 ? 解 : (1) 分 析 : 串 电 阻 时 : 带 额
