1.5.3 運行分析舉例

圖1-18所示為一臺他勵直流電動機拖動泵類負載運行的情況。其中：

1）曲線1為他勵直流電動機電壓為額定值時的機械特性，曲線1′為電壓降低后的機械特性，曲線2為負載轉矩特性；系統運行在工作點A，此時，轉速為n_A、轉矩為T_A。

2）若電源電壓向下波動則出現以下兩個過渡過程。

①電源電壓突然降低，電動機中各電磁量的平衡關系被破壞，轉子電流大小會改變，電磁轉矩也會改變，電動機的機械特性由曲線1變為曲線1′。因轉子回路有電感存在，故這個變化存在過渡過程，稱為電磁過渡過程。

②由于電動機機械特性改變，電動機電磁轉矩變化，系統在A點穩態運行的轉矩平衡關系被破壞，系統的轉速變為。因系統存在機械慣性，亦即存在飛輪力矩，轉速變化存在過渡過程，稱為機械過渡過程。

3）相對而言，電磁過渡過程進行得很快，分析系統過渡過程時可以忽略，即認為電源電壓改變的瞬間，由此引起的轉子電流與電磁轉矩的變化瞬時完成。因此，過渡過程的分析只需考慮機械過渡過程，即轉速n不能突變。

① 機械過渡過程，電源電壓突然波動的瞬間，電動機的機械特性曲線由曲線1變為曲線1′，轉速不發生突變仍然為n_A ，電動機運行點由A變到B，電動機相應的電磁轉矩由T_A減小為T_B，而負載轉矩未變仍為T_A，T_B-T_A ＜0，系統減速。

② 減速過程，電動機電磁轉矩逐漸增大，電動機運行點沿曲線1′下降，對于泵類負載，其轉矩也隨著轉速下降而減小，直到與曲線2相交點A′，T=、dn/dt=0，減速過程結束，達到新的穩定運行狀態。

③ 干擾消失后，電動機的機械特性變成了曲線1，系統轉速不能突變，電動機的運行點回到曲線1對應的C點，此時，電磁轉矩加大為T_C ，而負載轉矩仍然為＞0，系統開始升速，直到與曲線2相交點A，T=T_A、dn/dt=0，升速過程結束，回到原來的穩定運行狀態。

以上描述了運行點A在電壓向下波動時，經過A、B、A′，擾動結束后，再經過A′、C過程后回到A，說明A點處于穩定運行狀態。

圖1-19說明，并非所有在電動機機械特性與負載轉矩特性交點上的運行都能穩定運行。

1）對應額定電壓的曲線1、電壓略為下降的曲線1′為他勵直流電動機特定情況下的機械特性，當電磁轉矩增大時，轉速增加，曲線2是恒轉矩負載的轉矩特性。

2）在工作點A，電動機轉速為n_A，受到干擾電源電壓向下波動，電壓降低瞬間，電動機機械特性由曲線1變為曲線1′，電動機轉速不變仍為n_A ，工作點為B點，電磁轉矩變為T_B ，而負載轉矩仍然為T_A，T_B-T_A ＞0，dn/dt＞0，系統加速。

3）加速過程中，電動機電磁轉矩沿著機械特性曲線1′隨著n的升高而加大，但負載轉矩始終不變，T-T_A ＞0，dn/dt＞0，系統繼續加速，直到系統轉速過高，毀壞電動機為止。

可見，工作點A的運行不屬于穩定運行范疇。