向相同时为正，相反时为负；负载转矩TL与转速
n由的T正和方TL的向代相数反和时决为定正。，相同时为负；dd
n t
的正负
直流电动机的电力拖动
实际的拖动系统，电动机和工作机构之间 由若干级传动齿轮或其他传动机件联接。这 样通过一套传动机构，才能使电动机的转速n 变换成工作机构所需要的转速nL，这种系统 我们称为多轴系统。
直流电动机的拖动
第二章 直流电动机的电力拖动
主要内容
本章主要分析直流电机拖动系 统的运动方程、机械特性、启动、 调速及制动的原理及方法。
第二章 直流电动机的电力拖动
第一节 电力拖动系统的动力学基础
电力拖动系统是指由各种电动机作为原动 机，拖动各种生产电机源械，完成一定生产任务 的系统。
控制设备
电动机
（二）人为机械特性 每台电动机只有一条固有机械特性，当改变
电气参数（U=UN，Φ=ΦN，R=Ra），所得到的机 械特性，称为人为机械特性。
（1）电枢串电阻时的人为特性 保持U=UN，Φ=ΦN，在电枢回路中串入电阻Rs。
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（二）恒恒功功率率负负载载的特特性点是：负载转矩与转速
的乘积为一常数 ,成反比。
PLJLJL2 60n常数
JL与n成反比 ，机械 特性是一条双曲线
直流电动机的电力拖动
（三）负转载矩转随矩转与速转而速变的的平其方它成负正载比特，性即
TL∝kn²，其中k是比例常数。负载特性是一 条抛物线 。
直流电动机的电力拖动
（1）这反类抗负性载恒的转特矩点是负：载负载转矩的大小恒定不变，
而负载转矩的方向总是与转速的方向相反，即负载 转矩始终是阻碍运动的。
直流电动机的电力拖动
桥式起重机的行走机构的行走车轮，在轨 道上的摩擦力总是和运动方向相反的。b图为对 应的机械特性曲线，显然，反抗性恒转矩负载 特性位于第一和第三象限内。
Jd dt
J：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2
直流电动机的电力拖动
2n
60
J m 2 G D2
g4
m：系统转动部分的质量，Kg
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（T-TL）为动转矩
（T-TL）=0 系统处于恒转速运
行的稳态
T-TL
GD2 dn 375dt
（T-TL）>0
过程
（T-TL）<0
系统处于加速运行 系统处于减速运行
直流电动机的电力拖动
二、生负产载机的械机的械负特性载就特是性生产机械的负载
特性。它表示同一转轴上转速与负载转矩之 间的函数关系，即n=f (TL)。
直流电动机的电力拖动
（一）它恒的转机矩械负特载性特的性特点是：负载转矩TL
的大小与转速n无关，即当转速变化时，负 载转矩保持常数。根据负载转矩的方向是否 与转向有关，恒转矩负载又分为反抗性恒转 矩负载和位能性恒转矩负载两种。
直流电动机的电力拖动
一般计算理想空载点（T=0，n=n0） 和额定运行点（T=TN，n=nN）的 数据来绘制。
直流电动机的电力拖动
他励直流电动机固有机械特性是一条过理想
空载点（n=n0，T=0）斜率很小的特性曲线。当空 载转矩为T0时，实际空载转速为n0’（由于存在空 载损耗）。
直流电动机的电力拖动
转速降Δn=n0－n=βT是电动机在某一定负载和电枢电 路电阻时理想空载转速与实际转速之差。在转矩一定时， 与机械特性的斜率β成正比；在机械特性的斜率β一定时 （电动机磁通Φ和电枢电路电阻一定时），负载越大，转 速降越大。
通常称β大的机械特性为 “软”特性，而β小的特 性为“硬”特性。
直流电动机的电力拖动
二 （一、）固固有有机机械械特特性性和人为机械特性
他励直流电动机的固有机械特性是指：在电源电压 U机=械U特N，性气，隙其磁数通学Ф表=Ф达N式，为电：枢外串电阻Rs=0时，n=ƒ(T)的
nC U eN N C eC R T aN 2T n 0NT n 0 n N
式中
N
Ra
CeCTN2
称为斜率，ΔnN为额定负载时的转降速。
传动和工作机构
直流电动机的电力拖动
一、单轴电力拖动系统的运动方程式 最简单的电力拖动系统是电动机转轴与生产 机械的工作机构直接相连，称为单轴电力拖动 系统
TL 电动机
T
生产机 械
T：电磁转矩 TL：负载转矩
直流电动机的电力拖动
单轴电气传动的动力学方程式为：
T：电磁转矩；
TL：负载转矩,N.m
T-TL
一、机械特性方程
直流电动机的电力拖动
以他励电动机为例，电动 机的电压方程
将电枢U电动E势a和电R磁Ia转矩的
公式代入
Ea Cen TCTIa
nC U eC eC R T 2Tn0Tn0 n
n 0 称为理想空载转速(T0=0)
实际空载转速
n0
U
R
CeCeCT2T0
β为机械特性Leabharlann 斜率直流电动机的电力拖动过程
直流电动机的电力拖动
在电力拖动系统中，由于生产机械负载类型的
不同，电动机的运行状态也发生变化。即电动机 的电磁转矩并不都是驱动性质的转矩，生产机械 的负载转矩也并不都是阻转矩，它们的大小和方 向都可能随系统运行状态的不同而发生变化。
规定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速
n的正方向。电动机的电磁转矩T与转速n的正方
实际的负载转矩特性往 往是几种典型特性的综 合。如实际的鼓风机除 了主要是通风机负载特 性外，轴上还有一定的 摩擦转矩。
直流电动机的电力拖动
第二节直流他电励动直机流的机电械动特机性的是机指械电特动机性在电枢电
压，励磁电流、电枢回路电阻为恒定值的条件下， 即电动机处于稳定运行时，电动机的转速n与电 磁转矩T之间的关系：n=f(T)。
（a）实际的多轴系统；（b）等效的单轴系统
直流电动机的电力拖动
多轴系统由于电机的转速和生产机械 的转速不同，需通过折算来分析。同样 平移机械和升降机械也需折算来解决。
电气传动系统转速是在一定范围内变 化的，要解决整个生产过程中的速度问 题，必须要了解负载的机械特性，同时 要考虑电动机的机械特性与负载的机械 特性的稳定性关系。
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（2）这位类能负性载恒的转特矩点负是载：不仅负载转矩的大小
恒定不变，而且负载转矩的方向也不变。属 于这一类的负载有起重机的提升机构
直流电动机的电力拖动
负载转矩是由重力作用产生的，无论起重机 是提升重物还是下放重物，重力作用方向始终不 变。图b为对应的机械特性曲线，显然位能性恒 转矩负载特性位于第一与第四象限内。