按指数规律上升
i?Id(1?e?l/Tl) (附-13)
电流变化曲线如图附-4所示。
图附-4 电流变化曲线
当t?Tl时,则取i?Id(1?e?1)?0.632Id值时。
由此可利用图附-5实验线路在电机不加励磁的情况下(若有条件人为使电机堵转,则尽可能加励磁,以便更符合实际情况),先通过给定电位器RW调整电枢电流为50~90%Ied,然后保持Ugd不变,利用开关K2突加给定电压,用光线示波器拍摄id?f(t)的波形(或用长余辉示波器点绘波形),由波形图上测量出当电流上升到63.2%稳定值时的时间,即为电枢回路的电磁时间常数Tl,再根据式(附-12)在已知R数值时,可计算出电枢回路总电感L。
4.电动机-发电机组飞轮惯量GD2和机电时间常数Tm的测定(实验时可在以下方法中任选一种)。
图附-5 用电流波形法测定Tl的实验线路图
(1)通过GD2等参数的测定计算Tm。根据电力拖动系统的运动方程式
GD2dnM?Mfz?? (附-14)
375dt式中:M——电动机的电磁转矩,单位为N?m;
Mfz——负载转矩(空载时即空载矩Nk),单位为N?m; n——电机转速,单位为r/min。 电机空载自由停车时,M=0,Mfz?Mk,即
GD2dnMk??
375dtGD2?375mMk (附-15) dndt式中:Mk的单位为N?m,GD2的单位为N?m2,因此通过Mk及
可求得GD。
2dn的检测就dt机组的空载转矩Mk可由测定机组在不同转速n下的电枢电压Ua与电流值Ik,并通过计算空载功耗,Pk而求得
Pk?(UoIk?IkRs)?10?3kW (附-16) 图附-6 测定GD2等参数的实验线路图
Mk?9550PkN?m (附-17) n2实验线路如图附-6所示,测试时电机须加额定磁场。
dn值可由自由停车时所得的曲线n?f(t)求得,按图附-6线路空载起动到稳态转速dt后,切断给定电压Ugd,通过长余辉示波器可描绘n?f(t)的曲线,测试时先调整长余辉示波器的扫描时间使与n下降时间相配合,再用秒表读出转速由稳态值下降到零的时间,由于空载转矩Mk不能保持常数,故此曲线并不是一根直线,可以转速n为基准选择若干个点,求出相应于某一转速时的Mk及
dn2值,以求得GD的平均值。 dt为了避免由于电枢电阻测量误差的影响,可利用测定空载损耗时的数据,对应上面所选择的转速区段,求得电机的电势常数。
Ce?Ud2?Ud1n2?n1v/[r?(min)?1] (时-18)
分别取几点,求取Ce的平均值。
转矩常数Cm?9.55Ce N?m/A 由此可计算电力拖动系统的机电时间常数Tm
CD2?R (附-19) Tm?375?Ce?Cm(2)用转速上升曲线求拖动系统的机电时间常数Tm。因拖动系统的机电时间
常数Tm.??Tl,所以可挖地把系统看成是一阶惯性环节。即:
n?KUd (附-20)
1?TmS当电枢突加给定电压时,转速n将按指数规律上升,因此当n到达63.2%稳态值所经过的时间即为拖动系统的机电时间常数Tm。
测试时电枢回路中附加电阻应全部切除,使Tl更符合实际是值,突加给定时的起动电流应小于允许的最大起动电流?Ied(由于起动电流不同时,n的上升规律有所变化,为使求得的Tm值更符合实际,突加给定电压时的起动电流尽量接近实际运
行时的起动电流),可用余辉示波器描绘n?f(t)的曲线(或有光线示波器拍摄过渡过程曲线)。
(3)用电机转速过渡过程的波形面积求拖动系统的机电时间常数Tm。直流
电动机在电流连续时电压和转速间的传递函数为
WD(s)?1/Cen(s) (附-21) ?2Udo(s)TmTls?TmS?1所以
n?Udo?A1eP1t?A2eP2t (附-22) Ce由t?0时,n?0和
dn?0,求A1和A2: dtt?0,n?0,则A1?A2??Udo Cet?0,
dn?0,则A1P1?A2P2?0 dt由此得出:
A1?UdoP2? (附-23) CeP?P12UdoP2? (附-24) CeP1?P2A2?所以:
n??UdoP2P1(1?eP1t?eP2t (附-25) CePP1?P21?P2?0UU(do?n)dt??doCeCe??0(P2P1eP1t?eP1t)dt
PP1?P21?P2因为P1、P2为负实数或负实部的虚数,所以t??时,eP1t?0,eP2t?0。
??0(UdoUP/PP/P?n)dt??do[21?12] CeCePP2?P1?P2122UdoP1?P2 ?? ?Ce(P?P)PP1212 ??UdoP?P2 (附?1CeP?P12-26) 根据特征根
P1,2??所以:
111 ?()2?2Tl2TlTmTlP1?P2??1 TlP1?P2??1 TmTl?式中:n0?0(?UdoU?n)dt?Tm?do?Tm?n0 (附-27) CeCeUdo——电机理想空载转速。 Ce1Tm?n0??0(n0?n)dt (附-28)
图附-7即为起动转速的过渡过程波形,它与纵轴及n0线所包围的面积即为
??0(n0?n)dt的数值,由此可求出Tm。
图附-7 起动时转速的过渡过程波形图
5.晶闸管直流调速系统时间常数Tl和Tm的综合测试法——用电流飞升曲线求取Tl与Tm。
当磁场恒定,调压调速时,直流电动机的结构图(如图附-8a)所示。
图附-8 调压调速时直流电动机的结构图
忽略负载转矩(Ifz?0)时,以Id为输出量,其结构图(如图附-8b)所示,电枢电流Id对电枢电压Ud的传递函数为:
TmSId(s)R? W(s)? Ud(s)TmTlS2?TmS?1 ?式中:K?KS (附-29)
TmTlS2?TmS?1Tm,R为电枢回路总电阻。 R 通常电机的阻尼系数??∴上式可表示为
Tm?1 4Tl W(s)KS (附-30)
(T1S?1)(T2S?1)Tm?T1?T2 (附-31)
Tl?T1T2 (附-32) T1?T21 S在单位阶跃电压Ud(t)作用下,Ud(s)?Id(s)K (附-33)
(T1S?1)(T2S?1)经拉氏变换后可得到电流的响应为:
id(t)?K(e?1/T1?e?1/T2) (附-34) T1?T2