机电传动控制华中科技大学培训课件.ppt

1、本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。机电传动控制Mechanical&electrical Transmission Control 张浩强本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。评分要求1 平时成绩占30%2 考试成绩占70%3 无旷课、迟到、早退及格没有问题，努力学习满分也不是问题 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。内容机电系统的组成机电系统的组成机械运动部件：完成生产任务的基础，减速机，主机机械运动部件：完成生产

2、任务的基础，减速机，主机电力拖动或机电传动：驱动机械运动的电动机电力拖动或机电传动：驱动机械运动的电动机 电气控制系统：控制电动机的系统电气控制系统：控制电动机的系统本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。内容2 机电传动控制的目的和任务机电传动控制的目的和任务电梯：起动，加速，恒速，减速，制动。最后淮备停留在某电梯：起动，加速，恒速，减速，制动。最后淮备停留在某个楼层。个楼层。刨床：工作台不断的往复运动，每往复运动一次，刀都会移刨床：工作台不断的往复运动，每往复运动一次，刀都会移动一定距离。动一定距离。本文档所提供的信息仅供参考之用，不

3、能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。3 机电传动控制的发展机电传动控制的发展成组拖动：一台电动机拖动一根天轴，成组拖动：一台电动机拖动一根天轴，天轴通过带轮和传动带分别拖动各生产天轴通过带轮和传动带分别拖动各生产机械。机械。不足：电机发生故障，所有设备都停止。不足：电机发生故障，所有设备都停止。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。单电机拖动：一台电机拖动一台设备，这一台单电机拖动：一台电机拖动一台设备，这一台生产机械的运动部件较多时，机械传动机构很生产机械的运动部件较多时，机械传动机构很复杂复杂多电机拖动：多

4、台电机拖动一台设备，工作台，多电机拖动：多台电机拖动一台设备，工作台，垂直刀架，侧刀架，横梁，夹紧机构。垂直刀架，侧刀架，横梁，夹紧机构。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。第二章：机电传动的动力学基础第二章：机电传动的动力学基础学习要点：学习要点：v机电传动系统的运动方程式；机电传动系统的运动方程式；v多轴传动系统中转矩折算的基本原则和多轴传动系统中转矩折算的基本原则和 方法；方法；v了解几种典型生产机械的负载特性；了解几种典型生产机械的负载特性；v了解机电传动系统稳定运行的条件以及学了解机电传动系统稳定运行的条件以及学会分析实际系

5、统的稳定性；会分析实际系统的稳定性；本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。一、单轴拖动系统运动方程式运动方程式dtdnJdtdJTTLM602dLMTTT本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。dtdnGDdtgdnGDTTDgGDmDmJJGDdtdnJdtdJTTLMLM3756042)(4/4/602222222惯性直径惯性半径，代替转动惯量用飞轮惯量本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。二、传动系统的状态二、传动系统

6、的状态dLMTTT本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。三、三、的参考方向的参考方向v假设电动机转速假设电动机转速n n为正为正v若若TM与与n的符号相同（同取正或反取负），则的符号相同（同取正或反取负），则表示表示TM的作用方向与的作用方向与n n相同，相同，TM为拖动转矩；为拖动转矩；若若TM与与n的符号相反，则表示的符号相反，则表示TM的作用方向与的作用方向与n n相反，相反，TM为制动转矩。为制动转矩。v若若TL与与n的符号相同（反取正或同取负），则的符号相同（反取正或同取负），则表示表示TL的作用方向与的作用方向与n相反，为制

7、动转矩；若相反，为制动转矩；若TL与与n的符号相反，则表示的符号相反，则表示TL的作用方向与的作用方向与n n相相同，为拖动转矩。同，为拖动转矩。nTTLM、dtdnGDdtgdnGDTTLM375604222本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。举例举例v当启动上升时，当启动上升时，TM的作用方向与的作用方向与n的方向相的方向相同，故同，故TM的符号与的符号与n的符号相同，同取正；的符号相同，同取正；而而TL的作用方向与的作用方向与n的方向相反，故的方向相反，故TL的符的符号与号与n的符号相同，取正。的符号相同，取正。TM、TL、n的

8、方的方向如图（向如图（a）所示）所示)(03756022加速dtdnGDdtdnJTTLM启动加速制动减速本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。举例举例v当制动减速时，当制动减速时，TM的作用方向与的作用方向与n的方向相反，的方向相反，故故TM的符号与的符号与n的符号相反，的符号相反，TM取负；而取负；而TL的的作用方向与作用方向与n的方向相反，故的方向相反，故TL的符号与的符号与n的符的符号相同，号相同，TL取正。取正。TM、TL、n的方向如图（的方向如图（b）所示所示.启动加速制动减速)(03756022减速dtdnGDdtdnJT

9、TLM本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。四、四、多轴拖动系统的组成多轴拖动系统的组成为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，将多轴拖动系为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，将多轴拖动系统等效折算为单轴拖动系统。折算的原则是：折算前后系统统等效折算为单轴拖动系统。折算的原则是：折算前后系统总的总的传输功率传输功率不变。不变。将每一个转动部分的转矩和转动惯量或将每一个转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处

10、，请联系网站或本人删除。五、负载转矩的折算 电动机轴角速度上的转矩轴负载转矩折算到电动机电动机轴功率MLMMLMTPTP负载旋转角速度负载转矩负载功率LLLLLLTPTP/5.1 匀速旋转运动匀速旋转运动)()(/速比传动效率jcjTcTTcTTPPcLMLLLMLLLML本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。五、负载转矩的折算 电动机轴角速度的转矩在电动机轴上产生负载力电动机轴功率MLMMLMFTPTPcFTcTFPPcMLMLML传动效率)(/运动速度直线运动部件的负载力FFPL/5.2 直线运动直线运动)(55.9)(55.9(6

11、02/制动，机械拖动电机起动，电机拖动机械电动机转速）MLMLMMMncFTcnFTnn本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。六、转动惯量的折算六、转动惯量的折算2211LLMZjJjJJJ轴的旋转角速度；传动轴、生产机械运动分别为电动机轴、中间、动轴之间的速度比；电动机轴与生产机械运之间的速度比；电动机轴与中间传动轴轴上的转动惯量；传动轴、生产机械运动分别为电动机轴、中间、LMLMLMLMjjJJJ111125.11.12一般LLMZjJJJ6.1 旋转运动折算到电动机轴上的总转动惯量旋转运动折算到电动机轴上的总转动惯量本文档所提供的

12、信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。222211MLLMZvmjJjJJJ6.2 直线运动折算到电动机轴上的总转动惯量直线运动折算到电动机轴上的总转动惯量运动部件速度运动部件的质量，轴的旋转角速度；传动轴、生产机械运动分别为电动机轴、中间、动轴之间的速度比；电动机轴与生产机械运之间的速度比；电动机轴与中间传动轴轴上的转动惯量；传动轴、生产机械运动分别为电动机轴、中间、mjjJJJLMLMLMLM1111飞轮惯量）折算到电动机轴上的总（方程式）（多轴拖动系统的运动22375ZMZLMGDdtdnGDTT本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据

13、，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。七、机电传动系统的负载特性定义：电动机轴上的负载转矩和转速之间定义：电动机轴上的负载转矩和转速之间的函数关系。的函数关系。公式：公式：)(LTfn7.1 反抗性恒转矩负载特性曲线反抗性恒转矩负载特性曲线机床加工过程中切削力产生的负载转矩就是反抗性恒转矩。方向机床加工过程中切削力产生的负载转矩就是反抗性恒转矩。方向与运动方向相反，总是阻碍运动。与运动方向相反，总是阻碍运动。TL作用方向始终与速度作用方向始终与速度n的方向相反，反抗性恒转矩与转速的方向相反，反抗性恒转矩与转速n取取相同的符号，相同的符号，n为正，为正，TL为正，特性曲线在第一象限；为

14、正，特性曲线在第一象限；n为负，为负，TL为负，特性曲线在第三象限；为负，特性曲线在第三象限；本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。七、机电传动系统的负载特性定义：电动机轴上的负载转矩和转速之间定义：电动机轴上的负载转矩和转速之间的函数关系。的函数关系。公式：公式：)(LTfn7.2 位能性恒转矩负载特性曲线位能性恒转矩负载特性曲线 起重机提升重物时重力产生的负载转起重机提升重物时重力产生的负载转矩就是位能性恒转矩，有可能阻碍运矩就是位能性恒转矩，有可能阻碍运动，也有可能促进运动。电动机拖动动，也有可能促进运动。电动机拖动重物上升时重物

15、上升时TL与与n的方向相反，取正，的方向相反，取正，在第一象限。重物下降时，在第一象限。重物下降时，TL与与n的方的方向相同，取负，在第四象限。向相同，取负，在第四象限。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。7.37.3 离心式通风机型负载特性曲线离心式通风机型负载特性曲线二次方成正比的负载转矩与nCnTL2虚线表示在有摩擦负载的实际情况本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。7.4 7.4 直线型负载特性曲线直线型负载特性曲线CnTL实验室中模拟负载用的他励电动机，当励磁电流和电

16、枢电阻固定不变时，其电磁转矩与转速成正比。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。7.5 7.5 恒功率型负载特性曲线恒功率型负载特性曲线nCTL车床加工过程中，粗加工时，切削量大，负载阻力大，开低速；精加工时，切削量小，负载阻力小，开高速。切削功率基本不变。即呈现恒功率型机械特性。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。八八 机电传动系统稳定运行的含义机电传动系统稳定运行的含义v系统应能以一定速度匀速运行；系统应能以一定速度匀速运行；v系统受某种外部干扰（如电压波动、负载系统受某种

17、外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度稍有变化，应保证转矩波动等）使运行速度稍有变化，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。九九 机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件 电动机的输出转矩电动机的输出转矩TM和负载转和负载转矩矩TL大小相等，方向相反，相大小相等，方向相反，相互平衡。互平衡。异步电动机的机械特异步电动机的机械特性曲线性曲线1 1与生产机械的负载特性与生产机械的负载特性曲线有交点曲线有交点a a，b b。dtdnGD

18、TTLM3752anTTnTaTTTnTTaTTTTnnnTTaTTTaLMLLMMLMMMMMaaLMLLL下降，回到点，上升，干扰消除后，突然减小，。，又回到点减小，直到增大，电动机加速，干拢消除，工作点移到增大，转矩系统要减速，点，转矩仍工作在电机转速来不及变化，然增加出现干拢，负载转矩突系统的稳定平衡点/,:本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。九九 机电传动系统稳定运行的条件机电传动系统稳定运行的条件 电动机的输出转矩电动机的输出转矩TM和负载转和负载转矩矩TL大小相等，方向相反，相大小相等，方向相反，相互平衡。互平衡。异步电

19、动机的机械特异步电动机的机械特性曲线性曲线1 1与生产机械的负载特性与生产机械的负载特性曲线有交点曲线有交点a a，b b。dtdnGDTTLM3752aABBnTnTnTnTTTnTTbMLMLMMML段的点进入直到越过继续上升，增大，上升，突然减小，电动机停转也减小，直到进一步下降，干扰排除后，减小，下降，初始来不及变化，突然增大，不是系统的稳定平衡点0:本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。dtdnGDTTLM3752机械特性曲线转速上升，具有向上的排除干扰后，机的转矩增大干扰使转速下降，电动、转速小于平衡点时，机械特性曲线转速下

20、降，具有向下的排除干扰后，机的转矩减小干扰使转速上升，电动、转速大于平衡点时，性曲线有交点线与生产机械的负载特、电动机的机械特性曲的充分必要条件机电传动系统稳定运行,03,021LMLMTTTT本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）作用方向）答：答：a匀速，匀速，b减速，减速，c减速，减速，d加速，加速，e

21、减速，减速，f匀速匀速本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。答：答：j1=M/1=nM/n1=900/300=32.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量如图所示，电动机轴上的转动惯量JM2.5kg.m2，转速，转速nM900r/mim；中间传动轴的转动惯量；中间传动轴的转动惯量J12kg.m2，转速，转速n1300r/mim；生产机械轴的惯量；生产机械轴的惯量JL16kg.m2，转速，转速nL60r/mim。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。jL=M/L=nM/nL=900/60=15)(8.2151

22、6325.2222211mkgjJjJJJLLMZ本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。2.11 如图所示，曲线如图所示，曲线1和和2分别为电动机和负载的机械特性，试判分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？答：答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。第三章第三章 直流电机的工作原理及特性直流电机的工作原理及特性本文档所提供的信息仅供

23、参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。一、直流电机的基本结构直流电机：包括定子（磁极）和转子，定子与转子由空气隙分开。直流电机：包括定子（磁极）和转子，定子与转子由空气隙分开。定子：产生主磁场，支撑电机。由主磁极、定子：产生主磁场，支撑电机。由主磁极、换向极换向极、机座、端盖、机座、端盖、轴承组成。电刷用电刷座固家在定子上。轴承组成。电刷用电刷座固家在定子上。转子：产生感应电动势和和产生机械转矩。包括电枢绕组、电枢转子：产生感应电动势和和产生机械转矩。包括电枢绕组、电枢铁芯、换向器、轴、风扇铁芯、换向器、轴、风扇本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依

24、据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。判定通电导体在磁场中受力方向的左判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则手定则 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。判定通电导体在磁场中受力方向的左判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则手定则 伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平伸开右手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时面内；让磁感线从手心进入，并使拇指指向导线运动方向，这时四指所指的方向就是感应电流的方向。这就是判定导线切割磁感四指所指的方向就是

25、感应电流的方向。这就是判定导线切割磁感线时感应电流方向的右手定则。线时感应电流方向的右手定则。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管的指的那一端是通电螺线管的N极。极。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。主磁极：主磁极：包括主磁极铁芯、励磁绕组、磁极下面扩大部分的极靴。包括主磁极铁芯、励磁绕组、磁极下面扩大部分的极靴。主磁极产生主磁场。极靴使通过

26、空气隙中的磁通分布合理，使励主磁极产生主磁场。极靴使通过空气隙中的磁通分布合理，使励磁绕组牢固固定在铁芯上。磁绕组牢固固定在铁芯上。机座：机座：固定主磁极、换向极、端盖，用地脚螺栓将电机固定在基固定主磁极、换向极、端盖，用地脚螺栓将电机固定在基础上。础上。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。换向极：换向极：上下上下NS为主磁极，水平方向有一对较小的磁极即为主磁极，水平方向有一对较小的磁极即 换向极，线圈旋转到换向的位置，如果没有换向极，那么线换向极，线圈旋转到换向的位置，如果没有换向极，那么线圈中的电流较大，形成很大的电压，从而产生很

27、大的电场强圈中的电流较大，形成很大的电压，从而产生很大的电场强度，击穿空气产生火花。度，击穿空气产生火花。在水平方向加一对磁通较小的在水平方向加一对磁通较小的磁极，当换向的时候，线圈水平，而线圈要继续运动除了要磁极，当换向的时候，线圈水平，而线圈要继续运动除了要切割切割 主磁极的磁感线外，还要切割换向极的磁感线，从而产主磁极的磁感线外，还要切割换向极的磁感线，从而产生反电动势，就会减小线圈中的电流，从而减小换向火花。生反电动势，就会减小线圈中的电流，从而减小换向火花。NS本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。电枢绕组：电枢绕组：产生感应

28、电动势及电磁转矩。嵌入电枢铁芯的槽中。产生感应电动势及电磁转矩。嵌入电枢铁芯的槽中。换向器：换向器：对发电机而言，将电枢绕组内感应的交流电动势转换电对发电机而言，将电枢绕组内感应的交流电动势转换电刷间的直流电动势。对电动机而言，将外加的直流电流转换为电刷间的直流电动势。对电动机而言，将外加的直流电流转换为电枢绕组的交流电流。换向器由彼此隔开的换向片组成。枢绕组的交流电流。换向器由彼此隔开的换向片组成。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。二二 直流电机的简化直流电机的简化 电机具有一对磁极、电枢绕组只是一个线圈，线圈电机具有一对磁极、电

29、枢绕组只是一个线圈，线圈两端分别接两个换向片，换向片上压着电刷两端分别接两个换向片，换向片上压着电刷A和和B。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。三三 直流电机做发电机直流电机做发电机 E=Ke n E电刷间的电动势（V）为一对磁极的磁通（Wb）n电枢转速（r/min）Ke与电机结构有关的常数空载损耗转矩阻转矩）发电机的电磁转矩柴油机的转矩0101(,TTTTTT 电枢绕组由柴油机驱动在磁场中旋转，电枢绕组由柴油机驱动在磁场中旋转，两根有效边感应出电两根有效边感应出电动势，每一有效边电动势是交变的，在动势，每一有效边电动势是交变的，在

30、N极是一个方向，在极是一个方向，在S极是极是相反方向。电刷相反方向。电刷A总是与北极有效边连接的换向片接触，电刷总是与北极有效边连接的换向片接触，电刷B总总是与南极有效边连接的换向片接触，电刷间就出现一个极性不变的是与南极有效边连接的换向片接触，电刷间就出现一个极性不变的电动势，接有负载时，就产生一定方向的电流。电动势与电流方向电动势，接有负载时，就产生一定方向的电流。电动势与电流方向相同相同本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。四四 直流电机做电动机直流电机做电动机 T=KtIa T电磁转矩（Nm）一对磁极的磁通（Wb）Ia电枢电流（

31、A）Kt与电机结构有关常数 Kt 9.55 Ke 将直流电源接在电刷间，使电流流入电枢绕组，将直流电源接在电刷间，使电流流入电枢绕组，N极有效边的极有效边的电流总是一个方向，电流总是一个方向，S极有效边的电流总是相反方向，产生电磁力极有效边的电流总是相反方向，产生电磁力使电枢绕组转动，有效边从北极转到南极，电流的方向同时改变，使电枢绕组转动，有效边从北极转到南极，电流的方向同时改变，使电磁力的方向不变。电枢绕组在磁场中受力转动，产生的感应电使电磁力的方向不变。电枢绕组在磁场中受力转动，产生的感应电动势与外加电压方向相反，是反电动势。电动势与电流方向相反。动势与外加电压方向相反，是反电动势。电动

32、势与电流方向相反。空载损耗转矩负载转矩驱动转矩）电动机的电磁转矩00,(TTTTTTLL本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。五五 直流发电机的励磁方式直流发电机的励磁方式 他励发电机的励磁绕组由外电源供电，励磁电流不受他励发电机的励磁绕组由外电源供电，励磁电流不受电枢端电压或电枢端电流影响。其它三种的励磁电流为电电枢端电压或电枢端电流影响。其它三种的励磁电流为电枢电流或为他的一部份不，称为自励发电机。枢电流或为他的一部份不，称为自励发电机。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。

33、等效电路图本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。六六 他励发电机的特性（他励发电机的特性（发电机电动势与电流方向相同发电机电动势与电流方向相同）空载特性曲线：空载特性曲线：电动势电动势E与励磁电流与励磁电流If之间的关系曲线之间的关系曲线E=f(If)If=0，有电动势，有电动势E/，由磁极的剩磁产生的。，由磁极的剩磁产生的。改变励磁电流改变励磁电流If就能获得所需的电动势就能获得所需的电动势E。/fR/fR本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。他励发电机的外特性曲线他励发电机的

34、外特性曲线保持转速保持转速n为额定值，调节励磁电流为额定值，调节励磁电流If，获得空载电压，获得空载电压U0，接上负，接上负载，端电压下降。发电机的转速载，端电压下降。发电机的转速n和励磁电流和励磁电流If为常数，端电压为常数，端电压U与负载电流与负载电流I之间的关系曲线之间的关系曲线U=f（I）。）。他励发电机的负载电流他励发电机的负载电流I增加，电枢电压增加，电枢电压IaRa增加，端电压增加，端电压U下降，下降，UN和和IN额定电压与额定电流。（额定电压与额定电流。（T=KtIa）他励发电机，从空载到额定负载电压的变化率约为他励发电机，从空载到额定负载电压的变化率约为5%10%1000NN

35、UUUU本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。并励发电机的特性并励发电机的特性/fR并励发电机电压的建立并励发电机电压的建立1、磁极要有剩磁，发电机被恒速驱动旋转时，、磁极要有剩磁，发电机被恒速驱动旋转时，电枢绕组切割磁力线产生很小的电枢绕组切割磁力线产生很小的电动势电动势E/，在励磁电路中产生很小的起始励磁电流。，在励磁电路中产生很小的起始励磁电流。2、起始励磁电流产生的磁场方向与剩磁磁场方向相同，磁场增强，电动势增强，、起始励磁电流产生的磁场方向与剩磁磁场方向相同，磁场增强，电动势增强，励磁电流增大。磁通增大，电动势增大。励磁电流与

36、电动势不会无限增大。励磁电流增大。磁通增大，电动势增大。励磁电流与电动势不会无限增大。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。If励磁电流，励磁电流，Rf励磁电路电阻励磁电路电阻3、曲线、曲线E=f(If)是并励发电机的空载特性曲线，直线是并励发电机的空载特性曲线，直线E=IfRf是从励磁电路得出，是从励磁电路得出，（RaRf）,两条线的交点建立起电动势两条线的交点建立起电动势E与励磁电流与励磁电流If大小方程式。这个点的电大小方程式。这个点的电动势是并励发电机两个电刷间稳定输出的电动势。动势是并励发电机两个电刷间稳定输出的电动势。4、R

37、f增大，直线斜率增大，角度变大，增大，直线斜率增大，角度变大，Rf过大，可能没有交点，过大，可能没有交点，将励磁调节电阻减小。将励磁调节电阻减小。并励发电机外特性曲线并励发电机外特性曲线并励发电机接负载后，转速并励发电机接负载后，转速n一定，励磁电路电阻一定，励磁电路电阻Rf一定，发电机一定，发电机端电压端电压U与负载电流与负载电流I的关系式的关系式U=f（I）。与他励发电机外特性曲）。与他励发电机外特性曲线类似。线类似。过大过大本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。八八 他励直流电动机的机械特性曲线他励直流电动机的机械特性曲线002,

38、/0aaeaaeemaataeeetffaUEI REKnRUnIKKTKIITKRUUnTnnTnnKKK KUUII电枢回路电压平衡方程式：反电动势电磁转矩，理想空载转速：时，对他励与并励，与是同一个电源且不考虑供电电源的内阻，励磁电流与电枢电流 无关，机械特性曲线一样。本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。100%10,10,dTTdnn 机械特性硬度：（作用：衡量机械特性曲线的平直程度）绝对硬特性，交流同步电动机的机械特性硬特性他励直流电动机的机械特性，交流异步电动机机械特性上半部软特性串励和复励直流电动机的机械特性 为了衡量电

39、动机转速随负载（电磁转矩）变为了衡量电动机转速随负载（电磁转矩）变化的情况，引入机械特性硬度：化的情况，引入机械特性硬度：02aeetRUnTnnKK K，本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。2aeemRUnTKK K九九 他励直流电动机的固有机械特性曲线他励直流电动机的固有机械特性曲线 额定电压额定电压UN和额定磁通和额定磁通 N下和电枢电路下和电枢电路内不外接任何电阻时的的机械特性内不外接任何电阻时的的机械特性n=f（T）曲线。额定功率曲线。额定功率PN，额定电压，额定电压UN，额定电流，额定电流IN，额定转速，额定转速nN，可以

40、求出，可以求出Ra，Ke N，n0，TN221)50%75%:()1(0.5 0.75)(1)(0.5 0.75)(1)/2)aaaNaNNNNNNNNNNNaNNaNNeNNNNeNNNNaeNRI RIIPU IPU IU IU IIRU IRUIKUI REKnUI RK估算电枢电阻：电动机在额定负载下铜耗占总功耗的输入功率输出功率（）为电动机的效率），求：额定运行条件下的反电势（），00,9.553)/49.555)0ameNNeNNNNNNNKKnnUKPPNnTn）求理想空载转速：（）求额定转矩：T考虑到其机械特性为直线，因此由（，）和（，）可以得出固有机械特性。本文档所提供的信息

41、仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。十十 他励直流电动机的人为机械特性曲线他励直流电动机的人为机械特性曲线定义：供电电压、磁通不为额定值，电枢电路串接附加电阻时的定义：供电电压、磁通不为额定值，电枢电路串接附加电阻时的机械特性。机械特性。1、电枢回路串接附加电阻Rad时的人为机械特性202NaadeNetNNaadeNetNURnTRKK KURRnTnnKK K串（1）二者的理想空载转速n0是相同的；（2）转速降n却变大了，即特性变软。Rad越大越软U=UN、N、Ra用 Ra+Rad替代、有人为机械特性方程式本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科

42、学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。2、改变电枢电压、改变电枢电压U时的人为机械特性时的人为机械特性020aeNetNeNRUnTnnKK KUnKnU随U的从上式可以看出，理想空载转速改变电枢电压 时，得到一组平行于固有机械特性曲变化而变化但转速降不变线的人为机械，特性曲线。N，Rad=0本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。0200,0NaeetaaestasttstURnTnnKK KnnnnnUUEI R EKn nIRTKI改变励磁磁通 时，理想空载转速 和转速降都将变化，但变的要快。由于励磁线圈发热和磁通饱

43、和状态，磁通 只能在低于额定值的范围内调节，磁通 降低，理想空载转速 和转速降都增大时，为常数电磁转矩随 的降低而减小。不同磁通 值的人为机械特性曲线。3、改变磁通、改变磁通 时的人为机械特性时的人为机械特性UUN，Rad=0本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。0,0,0,tafestaTKIUIKUR磁通过过分削弱，负载转矩不变，电流增大导致电动机过载定子铁芯上剩磁，启动转矩很小，理想空载转速n=很大，曲线很徒空载时，转速会上升到机械强度所不允许的，称为飞车负载转矩大于电磁转矩，电动机不能启动，（转速为0，无反电动势E）电枢电流I远

44、远大于额定电流，会损坏电动机，称为堵转他励电动机启动前加励磁电流，不允许励磁电路断开，并设有失磁保护。3、改变磁通、改变磁通 时的人为机械特性时的人为机械特性UUN，Rad=0本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,10 20aaeaNataUEI REKnURst电枢回路电压平衡方程式：反电动势电动机未起动时，n=0,E=0,R 很小，将电动机接入电网施加额定电压启动电流I=，可以达到额定电流的倍，换向过程中产生火花，烧坯整流子。过大的动态转矩T=K I 冲击，损坏机械传动部件直流电动机不允许直接起动，起动时电枢电流不得大于额定电流2

45、倍十一十一 直流他励电动机的启动特性直流他励电动机的启动特性本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。210 20,2,NaaeaaaataeeeetstNstastUUEI REKnRRRUUnInTTKIKKKK KRUIRRstN启动电流I=，可以达到额定电流的倍，反电动势1、降压启动 启动瞬间，降低供电电压，转速n升高后，反电动势增大，再逐步提高供电电压，最后达到额定电压U，电动机达到所要求的转速，、电枢回路串接外加电阻，启动电流等转速升高，反电动势E增大，再逐步切除外加电阻1、限制直流电动机的启动电流、限制直流电动机的启动电流本文

46、档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。,NstastUIRR启动电流启动后将启动电阻一次切除，工作点从人为机械特性曲线1转到了曲线2，切除电阻瞬间，电动机转速不能突变，从a点到b点,转矩很大，冲击电流很大。2、具有一段启动电阻的他励电动机、具有一段启动电阻的他励电动机 2,aaeastastaeeteeUEI REKnRRRRUUnTnIKK KKK反电动势，本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。12123121212123,12332aaeeNstaRRRRUnIKKUIKMKMK

47、MRRRRRRRTT，启动电流接角器、依次将、短接T为尖峰最大转矩、T 为换接最小转矩启动级数愈多，T、T 与平均转矩愈接近，启动过程越平稳3、具有三段启动电阻的他励电动机、具有三段启动电阻的他励电动机 122,3aaeaeetUEI REKnRRRRUnTKK K反电动势，本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。十二十二 直流他励电动机的调速特性直流他励电动机的调速特性调速：调速：在一定的负载转矩下，人为改变在一定的负载转矩下，人为改变串入电枢回路的电阻串入电枢回路的电阻Rad、电电枢供电电压枢供电电压U、主磁通、主磁通等等电动机的电路

48、参数，以改变电动机的稳电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。定转速。负载转矩一定时，电动机在特性曲线负载转矩一定时，电动机在特性曲线1上的点上的点A，以，以nA转速稳定运转速稳定运行，增加电枢电阻后，在特性曲线行，增加电枢电阻后，在特性曲线2上的点上的点B，以，以nB转速稳定运行转速稳定运行速度变化：速度变化：由于电动机负载转矩发生变化引起的电机转速的变化。由于电动机负载转矩发生变化引起的电机转速的变化。负载转矩由负载转矩由T1增加到增加到T2，电动机的转速由，电动机的转速由nA降低降低nB到，它是沿某一到，它是沿某一条机械特性曲线发生的转速变化。条机械特性曲线发生的转速变化。2aadee

49、tRRUnTKK K本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。1、他励直流电动机的电枢回路串电阻调速123LaACDEABC负载转矩T 一定时，电枢回路分别串接不同的电阻R、R、R、R，得到对应的转速n、n、n、n，调速时，沿图中。现在很少用，因为机械特性较软稳定度较低，空载和轻载调速范围小。02,NaadeNetNaaeURRnTnnKK KUEI REKn反电动势本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。2、他励电动机改变电枢供电电压调速123111,LNabcdNLbNbbNbbe

50、LgaaLtLgtgTnnnnUUUTnUUEUEEKnIIRRTKITKIE负载转矩一定时，加上不同的电压U、U、U、U 得到不同的转速、。电压由突然升高到的升速过程如下：电压为，转矩为，速度为电压升高到，转速n 来不及突变，反电动势也不突变，电枢电流由 突增到 电动机的转矩由突增到，电动要开始加速，反电动势 随转速n增大，电枢电流减,NaLTT小，转矩减小，电动机的工作点沿U 特性由g点移到a点，直到n=n电压连续变化，转速可平滑无级调节，但要小于额定转速调速特性与固有特性平行，稳定度较高，调速范围大02,aeNetNaaeRUnTnnKK KUEI REKn反电动势本文档所提供的信息仅供