第2章直流电动机的电力拖动•2.1电力拖动系统的运动方程式和负载转矩特性•2.2他励直流电动机的机械特性•2.3他励直流电动机的起动•2.4他励直流电动机的制动•2.5他励直流电动机的调速•2.6串励及复励直流电动机的电力拖动思考题与习题2.1电力拖动系统的动力学基础2.1.1电力拖动系统的运动方程式1．运动方程式电力拖动系统的运动方程式描述了系统的运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。下面分析电动机直接与生产机械的工作机构相接时拖动系统的各种转矩及运动方程式。图2.1.1所示为直线运动系统，根据牛顿第二定律，其运动方程为tvmFFdd阻动（2.1.1）图2.1.1直线运动图2.1.2所示为电动机单轴拖动系统，电动机的电磁转矩Tem通常与转速n同方向，是驱动性质的转矩。生产机械的工作机构转矩即负载转矩TL通常是制动性质的。如果忽略电动机的空载转矩T0，根据牛顿第二定律可知，拖动系统旋转时的运动方程式为tJTTddLem(2.1.2)式中：J为运动系统的转动惯量，单位为kg·m2；Ω为系统旋转的角速度，单位为rad／s；J(dΩ/dt)为系统的惯性转矩，单位为N·m。图2.1.2电动机单轴拖动系统在实际工程计算中，经常用转速n代替角速度Ω来表示系统的转动速度，用飞轮惯量或称飞轮矩GD2代替转动惯量J来表示系统的机械惯性。Ω与n、J与的关系为2GD60π2ngGDDgGmJ44222(2.1.3)(2.1.4)式中，n为转速，单位为r／min；m与G为旋转体的质量与重量，单位分别为kg与N；r与D为惯性半径与直径，单位为m；g为重力加速度，g=9.8m／s2。把式(2.1.3)、(2.1.4)代人式(2.1.2)，可得运动方程的实用形式tnGDTTdd3752Lem(2.1.5)式中，GD2为旋转体的飞轮矩，单位为N·m2。应注意，式(2.1.5)中的375具有加速度量纲；而飞轮矩GD2是反映物体旋转惯性的一个整体物理量。电动机和生产机械的GD2可从产品样本和有关设计资料中查到。由式(2.1.5)可知，系统的旋转运动可分三种状态：(1)当Tem>TL，dn/dt>0时，系统处于加速运行状态，即处于瞬态过程；(2)当Tem
