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1、2.5.1 基本方程式（以他励电动机为例）2.5 直流电动机稳态运行时的基本方程式和功率关系各物理量的参考方向（正方向）：直流电动机稳定运行时的基本方程式：电磁转矩：感应电动势：电枢回路电势平衡式：转矩平衡关系式：励磁电流：每极磁通量：2.5.2 功率关系将下式两边同乘Ia为电磁功率为输入功率为电磁功率将下式两边同乘为电磁功率为空载损耗为轴上输出的机械功率 空载损耗p0中包括铁损耗pFe和机械摩擦损耗pm，他励电动机的励磁损耗pCuf由励磁电源供给，不包含在所分析的发电机损耗中。总损耗即为：ps为电机的附加损耗或杂散损耗他励直流电动机稳态运行时的功率流程图：效率：例题2-1 转速与转矩之间的关
2、系n=f(T)，直流电动机最重要的特性。2.6 直流电动机的机械特性2.6.1 他励直流电动机的机械特性 指电动机的电枢电压、励磁电流保持一定时，转速与转矩之间的关系。由公式：可推知：转速与转矩之间的关系n=f(T)，直流电动机最重要的特性。2.6 直流电动机的机械特性2.6.1 他励直流电动机的机械特性理想空载转速机械特性的斜率n0T1.他励直流电动机的固有机械特性 当UUN，N，电枢回路无外接电阻时，转速与转矩之间的关系,称为固有机械特性。n0T0n0TNnN分析：电磁转矩越大，转速越低，机械特性是一条下斜直线；硬特性，固有机械特性中的较小。nNn0T1.他励直流电动机的固有机械特性n0T
3、0n0TNnNnN当转矩等于零点，为理想空载转速。此时Ia0，EaUN，是一种理想工作状态。实际空载时，本身有空载转矩T0，实际的空载转速为：T=TN时，n=nN,n=n0-nN称为额定转速降。n0T1.他励直流电动机的固有机械特性n0T0n0TNnNnN起动时，n=0，起动转矩Tst和起动电流Ist都很大，对电机产生危害，不允许在额定电压下起动，一般采用电枢回路串电阻起动。nn0时为发电机状态，此时 EaU,T与n反向，Ia反向，Ea与Ia同向，向电网送出电功率。2.人为机械特性分析根据转速、转矩公式人为地改变电动机参数U、R或得到的机械特性，称为人为机械特性。有三种人为机械特性：（1）电枢
4、回路串电阻的人为机械特性；（2）改变端电压时的人为机械特性；（3）减弱电动机主磁通时的人为机械特性；T0n电枢回路串电阻的人为机械特性保持UUN 及 N 不变而在电枢回路中串入电阻Rc，所得的nf（T）关系。对于给定的Rc，为常数。Ra+Rc1Ra+Rc2人为Rc2Rc1固有Ran0电枢回路串电阻的人为机械特性电枢串电阻人为特性的特点：（1）理想空载转速n0与固有机械特性的n0相同；（2）斜率 ，特性变软，在同一个转矩下，转速下降更多。T0nRa+Rc1Ra+Rc2人为Rc2Rc1固有Ran0T0n改变端电压时的人为机械特性保持每极磁通为额定值不变，电枢回路不串电阻(Rc=0),只改变电枢电压
5、时的机械特性。表达式：一般都为降低的电压。人为UNU1U2固有UNn0U1U2改变端电压时的人为机械特性改变端电压人为特性的特点：（1）理想空载转速比固有特性的理想空载转速低。端电压下降越多，其理想空载转速越低。（2）端电压不同，但人为特性的斜率跟固有特性的斜率相等，因此各条特性彼此平行。T0n人为UNU1U2固有UNn0U1U2T0n减弱电机主磁通的人为机械特性保持端电压为额定值不变，电枢回路不串电阻(Rc=0),只改变励磁电流的机械特性。表达式：额定时，接近饱和，一般都为减弱的磁通。N N固有Nn0人为N减弱电机主磁通的人为机械特性减弱电机主磁通人为特性的特点：（1）由于 N固有Nn0人为
6、N2.6.2 串励直流电动机的机械特性 不考虑磁路饱和，k kf fI If f=k kf fI Ia a0nT特点：（）呈非线性，且特性很软（）当电磁转矩很小时，转速很高，因此不允许空载运行（）起动转矩很大，过载能力强0nT2.6.2 串励直流电动机的机械特性 2.7 电力拖动系统稳定运行条件 电机的机械特性需要与负载特性同时存在。电机的机械特性需要与负载特性同时存在。分析拖动系统分析拖动系统运行时，在同一坐标图上，两特性的交点是系统的平衡点运行时，在同一坐标图上，两特性的交点是系统的平衡点平衡点稳定点？稳定运行稳定运行：在受到外界扰动后，能够达到新的平衡点；在受到外界扰动后，能够达到新的平
7、衡点；干扰消失后，系统能回到原来的运行点。干扰消失后，系统能回到原来的运行点。2.7 电力拖动系统稳定运行条件 干扰前，运行于A点稳定运行举例稳定运行举例1-他励直流电动机机械特性2-负载机械特性假设电源电源突然下降（干扰），电动机机械特性变为1因转速来不及变化，电磁转矩变为TB，平衡关系被破坏，TBC-A,回到原来的运行点。可见，可见，A点属于稳定运行点。点属于稳定运行点。2.7 电力拖动系统稳定运行条件 干扰前，运行于A点不稳定运行举例不稳定运行举例1-电动机机械特性2-负载机械特性假设电源电源突然下降（干扰），电动机机械特性变为1因转速来不及变化，电磁转矩变大，平衡关系被破坏，TTL,电机加速，造成飞车。可见，可见，A点属于不稳定运行点。点属于不稳定运行点。2.7 电力拖动系统稳定运行条件 稳定点的条件稳定点的条件是是处满足处满足：图中：图中：a点为稳定平衡点点为稳定平衡点 b点为不稳定平衡点点为不稳定平衡点