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直流电动机和交流电动机的机械特性与起动过程

直流电动机和交流电动机的机械特性与起动过程
1、直流电动机机械特性
1)直流电动机机械特性
直流电动机有他励、串励和复励3种,其机械特性方程式可用下式表示:
图0.2
式中n为电动机转速(转/分_);U为电动机电枢电压(伏);Ke为电动机的电动势常数,其值决定于电动机结构;Km为电动机的转矩常数,其值决定于电动机结构;为电动机的磁通量(韦伯);Rc为电
动机电枢绕组的电阻(欧);Rs为电动机电枢回路中外串电阻(欧),M为电动机的电磁转矩(牛米),其值正比于电动机的电枢电流和磁通,即M = KmφIc,Ic为电动机电枢回路电流(安);п0为电动机理想空载转速(转/分);△п为电动机在负载M下的转速降(转/分)。
直流他励电动机的磁通是独立的,与电枢电流无关。直流串励和复励电动机的磁通与电枢电流有关。
图6-27为3种电动机的电路接线和机械特性曲线。图中E为电动机在运转时电枢绕组中感生的反电动势,它正比于电动机转速和磁通量,即E=KEφn

图中3条特性曲线表明,在负载转矩变化时,其转速降△n不同。通常称△n小的他励电动机的机械特性比另两种电动机的机械特性“硬”,反之则为“软”。生产中常根据被拖动机械的要求来选用硬特性
或软特性的电动机。侧如金属切削机床要求拖动电动机具有硬的机械特性,起重机械则要求具有软的机械特性。
同一电动机为了满足生产机械起动、制动和调速等不同的工艺同求,可以调节其参数改变其机械特性。电动机在额定电枢电压、励磁电流和电枢电流情况
下,无外串电阻时的机械特性称为固有机械特性。用改变电动机回路参数的方法所获得的特性称为人为机械特性。以他励电动机为例,可以通过改变其电枢外串电阻,改变电枢电压和减弱磁通3种方法获
得不同的人为机械特性(见直流电力拖动调速技术)。
2)直流电动机的起动
①起动过程
电动机接到定电源后,转速从0上升到稳态转速的过程称为起动过程。合闸瞬间的起动电流很大(10-20) IN
n=0,Ea=Ceφ=0,Ia=(U-Ea)/Ra=U/Ra
这样打的起动电流会引起电机换向困难,并使供电线路产生的压降。因此必须采取适当的措施限制起动电流。
②对起动的要求
1)起动电流要小;
2)起动转矩要大;
3)起动设备要简单便可靠。
③起动方法
电枢网路串电阻起动
最初起动电流:Ist=U/ (Ra+Rst)
最初起动转矩:Tst=CTφIst
为了在限定的电流Ist下获得较大的起动转Tst,应该使磁通φ尽可能大些,因此启动时串联在励磁回路的电阻应全部切除。
有了一定的转速n后,电势Ea不再为0,电流Ist会逐步减小,转矩Tst也会逐步减小。
为了在起动过程中始终保持足够大的起动转矩,一般将起动器设计为多级,随着转速n的增大,串在电枢回路的起动电阻Rst逐级切除,进入稳态后全部切除。起动电阻Rst一般设计为短时运行方式,不容
许长时间通过较大的电流。
2、交流电动机
1)交流电动机机械特性
三相交流异步电动机的机械特性在工程上以下式进行分析和计算:
图5
转差率
    S=n1-n/n1
式中m为电动机相数,一般m=3;U1为电动机定子相电压(伏);f1称为电动机定子电源频率(赫);P为电动机磁极对数;Xl为电动机定子绕组漏抗(欧); r娦、X娦为折算到定子侧的电动机转子绕组
电阻和漏抗(欧);n1为电动机同步转
速,n1=60f1/p。
在额定定子电压U1e和额定频率f1e,定子和转子电路均无外串阻抗时的机械特性为交流异步电动机的固有机械特性。它可用M=f (S)或п=f(M)两种坐标系中的曲线表示(图)。工程上可稳定运行的特性段
为O~Sm,属硬特性。


交流异步电动机的人为机械特性呵通过改变定子电压、磁极对数、定子电路、中串阻抗、转予电路中串电阻和改变电源频率等方式获得。 

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