1、（1 1）理解并熟記電力拖動系統的運動方程式，）理解并熟記電力拖動系統的運動方程式，掌握工作機構轉矩、力和飛輪矩的掌握工作機構轉矩、力和飛輪矩的折算原則折算原則與與公式。公式。（2 2）了解生產機械的負載轉矩特性、掌握常見）了解生產機械的負載轉矩特性、掌握常見的的三種負載轉矩三種負載轉矩的特點。的特點。（3 3）掌握判定電力拖動系統）掌握判定電力拖動系統穩定運行的條件穩定運行的條件。本章要求本章要求：難點：難點：工作機構轉矩和飛輪矩的折算方法工作機構轉矩和飛輪矩的折算方法第一章第一章 電力拖動系統的動力學基礎電力拖動系統的動力學基礎一、一、 電力拖動系統的組成電力拖動系統的組成 第一節第一節

2、電力拖動系統的運動方程式電力拖動系統的運動方程式單軸電力拖動系統：單軸電力拖動系統：v 電動機轉軸與生產機械工作機構直接相連，電動機轉軸與生產機械工作機構直接相連，工作機構是電動機的負載；工作機構是電動機的負載；多軸電力拖動系統：多軸電力拖動系統：v 電動機與工作機構之間還有傳動機構。電動機與工作機構之間還有傳動機構。v生產機械與電動機同軸，即生產機械與電動機同軸，即: :LMLMnn或二、二、 電力拖動系統的運動方程式電力拖動系統的運動方程式n TT2M-電動機負載單軸電力拖動系統v以單軸電力系統為例：以單軸電力系統為例：1.1.物理量及單位物理量及單位vn:n:電動機轉速電動機轉速vT:T

3、:電動機的電磁轉矩電動機的電磁轉矩vT TL L: :阻轉矩阻轉矩n TT2M-電動機負載單軸電力拖動系統0mLTTT2.2.運動方程式運動方程式（2 2）運動方程）運動方程（根據力學中剛體轉動定律）根據力學中剛體轉動定律）： dtdJTTL（1 1）正方向的規定：）正方向的規定：先規定轉速先規定轉速n n的正方向作為參考方向（一般逆時針）的正方向作為參考方向（一般逆時針）電磁轉矩電磁轉矩T T 的方向與的方向與n n的正方向相同，為正的正方向相同，為正負載轉矩負載轉矩T TL L 的方向與的方向與n n的正方向相反，為正的正方向相反，為正T：電磁轉矩：電磁轉矩,電動機產生的拖動轉矩；電動機產

4、生的拖動轉矩； TL：負載轉矩：負載轉矩,N.m J：電動機軸上的總轉動慣量，：電動機軸上的總轉動慣量，kg.m2 ：電動機角速度：電動機角速度,rad/s在工程計算中在工程計算中, ,常用常用n n代替代替 表示系統速度表示系統速度, , =2 =2 n/60n/60dtdJTTLvM M：系統轉動部分的質量，：系統轉動部分的質量，KgKgvG G：系統轉動部分的重力，：系統轉動部分的重力，N Nv ：系統轉動部分的轉動半徑，：系統轉動部分的轉動半徑，m mvD D ：系統轉動部分的轉動直徑，：系統轉動部分的轉動直徑，m mvg g ： 重力加速度重力加速度gGDDgGmJ42)(222用飛

5、輪力矩用飛輪力矩GDGD2 2代替代替J J表示系統機械慣性表示系統機械慣性 所以：所以：T=TL TTLTTsTTs時，時，n0n0，機械特性在第四象限；，機械特性在第四象限；v7 7）當）當T0Tnnn0 0，這種情況是電磁轉矩，這種情況是電磁轉矩T T與轉與轉速方向相反，轉矩由拖動變成制動，這時速方向相反，轉矩由拖動變成制動，這時Ia0Ia0v綜上所述：他勵直流電動機的固有機械特性綜上所述：他勵直流電動機的固有機械特性是一條較硬的直線，跨三個象限。是一條較硬的直線，跨三個象限。（二）人為機械特性（二）人為機械特性TCCRRCUnS2Teae 由公式可知，當改變電動機的參數電樞電由公式可知

6、，當改變電動機的參數電樞電壓壓U Ua a、勵磁電流、勵磁電流I If f 、電樞外接電阻、電樞外接電阻R RS S ，可改變，可改變電動機的機械特性，這種人為改變參數引起的電動機的機械特性，這種人為改變參數引起的機械特性又稱機械特性又稱人為機械特性。人為機械特性。1.電樞串聯電阻電樞串聯電阻RS時的人為機械特性時的人為機械特性 TnTCCRRCUneae02NTSNN他勵直流電動機固有機械特性電樞串聯電阻時的人為機械特性保持電樞回路電壓保持電樞回路電壓U Ua a，勵磁，勵磁電流電流I If f不變，改變電樞回路的不變，改變電樞回路的串接電阻串接電阻R R電動機的理想空載轉速電動機的理想空載

7、轉速n n0 0 不不變變，但機械特性的斜率，但機械特性的斜率 增大增大，特性曲線傾斜度增加特性曲線傾斜度增加串入電阻越大，曲線越傾斜串入電阻越大，曲線越傾斜2. 改變電樞電壓時的人為機械特性改變電樞電壓時的人為機械特性 TCCRCUneae2NTN電壓不同時的人為機電壓不同時的人為機械特性械特性21NUUU 電動機勵磁電流為額定電動機勵磁電流為額定值，使每極磁通為值，使每極磁通為 N N 并保并保持不變，電樞回路不外接電持不變，電樞回路不外接電阻，減小電動機的電樞電壓阻，減小電動機的電樞電壓U Ua ,a ,n n0 0減小減小, , 不變不變, ,可得到可得到一條與固有機械特性平行的一條與

8、固有機械特性平行的人為機械特性人為機械特性3. 3. 減弱勵磁磁通時的人為機械特性減弱勵磁磁通時的人為機械特性 TCCRCUneae2TN21N 降低勵磁電壓或在勵降低勵磁電壓或在勵磁回路串接電阻磁回路串接電阻R R ，使勵，使勵磁電流磁電流I If f 減小，由于磁通減小，由于磁通與勵磁電流在額定磁通以與勵磁電流在額定磁通以下時基本成正比，所以主下時基本成正比，所以主極磁通減小。極磁通減小。201 1n（三）、機械特性的繪制（三）、機械特性的繪制1.1.固有機械特性的繪制固有機械特性的繪制NNNNNNnRIUnECae其中其中NN0eCUn 固有機械特性是一條直線，只要求出線上兩個點的數據，

9、就可固有機械特性是一條直線，只要求出線上兩個點的數據，就可繪出這條直線。一般選擇繪出這條直線。一般選擇理想空載點理想空載點及及額定運行點額定運行點兩點較為方便。兩點較為方便。理想空載點理想空載點:NNTNICTIN， UN及及nN 為已知，為已知，Ra 可以估算可以估算2NNNN3221IPIURa額定運行點額定運行點:2. 2. 人為機械特性的繪制人為機械特性的繪制 各種人為機械特性的計算較為簡單，只要把相應的參數值代入各種人為機械特性的計算較為簡單，只要把相應的參數值代入相應的人為機械特性方程式即可。相應的人為機械特性方程式即可。 例例1 13 3 一臺他勵直流電動機的銘牌數據為：一臺他勵

10、直流電動機的銘牌數據為：kW22NPV220NUA116NImin/ r1500Nn繪制其固有機械特性曲線。繪制其固有機械特性曲線。 解：解：174. 011622000116220323222NNNNIPIURaV/(r/min)133.0V/(r/min)1500174.0116220NNNNnRIUCae理想空載點理想空載點0TNN0eCUnnr/min1650r/min133. 0220額定點額定點mN3 .147mN116133. 055. 955. 9NNNICTTev(2) (2) 電樞回路外串電阻電樞回路外串電阻 RsRs0.70.7歐，畫出人歐，畫出人為機械特性曲線為機械特性

11、曲線二、電力拖動系統穩定運行的條件二、電力拖動系統穩定運行的條件 簡化的電力拖動系統：簡化的電力拖動系統：v電動機：機械特性電動機：機械特性v負載：負載轉矩特性負載：負載轉矩特性v將兩者畫在同一坐標系中：將兩者畫在同一坐標系中：tnGDTTdd3752L 當轉矩當轉矩T 與與TL方向相反，大小相等而相互平衡方向相反，大小相等而相互平衡時，轉速為某一穩定值，拖動系統處于穩態，或稱時，轉速為某一穩定值，拖動系統處于穩態，或稱靜態靜態 , A A點：恒速點點：恒速點v兩種特性有交點僅是穩定運行的兩種特性有交點僅是穩定運行的必要條件必要條件。v穩定運行的穩定運行的充分條件充分條件是：如果電力拖動系統原

12、在交是：如果電力拖動系統原在交點處穩定運行，由于出現某種點處穩定運行，由于出現某種干擾干擾作用（如電網電作用（如電網電壓波動、負載轉矩的微小變化等），使原來兩種特壓波動、負載轉矩的微小變化等），使原來兩種特性的平衡變成不平衡，電動機轉速便有變化，系統性的平衡變成不平衡，電動機轉速便有變化，系統能否能否穩定運行穩定運行；v當當干擾消除干擾消除后，拖動系統必須有能力使后，拖動系統必須有能力使轉速恢復轉速恢復到到原來交點處的數值，繼續穩定運行；原來交點處的數值，繼續穩定運行；v電力拖動系統如能滿足這樣的條件，則該電力拖動系統如能滿足這樣的條件，則該系統是穩系統是穩定定的，否則是不穩定的。的，否則是不穩定的。 分析穩定運行的條件分析穩定運行的條件例例1 1：例例2 2：v結論結論1 1：對恒轉矩負載，電動機的機械特性向對恒轉矩負載，電動機的機械特