电力拖动系统的动力学基础培训课件.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,第二章,电力拖动系统动力学基础,本章主要介绍,电力拖动系统运动方程,；,工作机构转矩和飞轮矩,折算,及,负载转矩特征,。,为介绍电力拖动机械特征与过渡过程等内容准备必要理论基础,。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第1页,2.1,电力拖动系统运动方程,拖动：由原动机带动生产机械运转,电力拖动：以电动机拖动生产机械运转拖动方式,普通情况下，电力拖动系统由,电动机,、,生产机械传动机构、工作机构、控制设备及电源 5 大部分组成。,电源,控制设备,电动机,传动和工作机构,电力拖动系统示意图,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第2页,在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构。,通常把机械,传动机构,及生产机械,工作机构,称为,电动机机械负载。,电力拖动系统中电动机带动负载力学问题是我们要讨论主要问题。,电力拖动系统中有部件作,直线运动,、有部件作,旋转运动,。采取古典动力学来分析。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第3页,一.运动方程式,1.直线运动时运动方程式,F,-,拖动力,（,N）,；,F,z,-,阻力,（,N）,；,m(dv/dt),-,惯性力。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第4页,作直线运动物体,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第5页,2.旋转运动时方程式为：,T,-,电动机产生拖动转矩,(,Nm),；,T,z,-,阻转矩（或称负载转矩）,(,Nm),；,J(d/dt),-,惯性转矩（或称加速转矩）。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第6页,旋转运动物体,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第7页,3.转动惯量,J,表示为:,m,与,G,-,旋转部分质量,（,kg）,与重量,(,N),；,与,D,-,惯性半径与直径,（,m）,；,g=9.81m/s,2,-,重力加速度。,转动惯量,J,单位为,kgm,2,或,N m,2,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第8页,实际计算中常将,旋转运动方程式,化为另一个形式,即将角速度,（rad/s）,化成用每分钟转数,n(r/min),表示形式,这么有旋转运动方程式实用形式,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第9页,4.旋转运动方程式实用形式,GD,2,-,称为飞轮矩,（,Nm,2,）,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第10页,5.电动机工作状态,稳定运转状态,当,T=T,Z,，dn/dt=0,，,n=,常值，电动机,静止或等速旋转,加速状态,当,T T,Z,，dn/dt 0,减速状态,当,T T,Z,，dn/dt 0),或吸收机械功率,（,T,0),或释放机械功率,(T,Z,0),拖动系统动能,改变,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第14页,2.2,工作机构转矩、飞轮矩折算,实际拖动系统轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴系统要复杂，计算起来也较为困难；,如要全方面研究这个系统问题，必须：,对每根轴列出其对应运动方程式；列出各轴间相互联络方程式；,最终把这些方程式联络起来，全方面地研究系统运动。,问题！这种方法研究系统太复杂！,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第15页,多轴系统到单轴简化,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第16页,对电力拖动系统而言，通常把,电动机轴作为研究对象,即可,处理路径：,把实际拖动系统等效为单轴系统,等效标准：,保持两个系统,传送功率,及,储存动能,相同,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第17页,一.工作机构转矩,T,z,折算,用电动机轴上阻转矩,T,z,来反应工作机构轴上实际转矩,T,z,工作折算标准：,系统,传送功率,不变,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第18页,多轴系统到单轴简化,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第19页,若不考虑中间传动机构损耗,有以下关系：,转速比，,j=/,Z,=,n/n,z,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第20页,处理问题思绪：,将传动机构各轴转动惯量,J,1,、J,2,、J,3,.,及工作机构转动惯量,J,z,折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效转动惯量,J,来反应整个拖动系统中转速不一样各轴转动惯量,二,.,飞轮矩折算,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第21页,折算标准：,实际系统与等效系统,储存动能相等,。,有以下关系：,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第22页,考虑到,GD,2,=4gJ，=2n/60，,得,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第23页,2.3,考虑传动机构损耗简化方法,传动机构损耗简化考虑方法可在折算公式中引入传动效率,c,一.工作机构转矩,T,z,简化折算,1.电动机工作在电动状态,电动机带开工作机构，功率由电动机向工作机构传送,传动损耗由电动机负担,电动机发出功率比生产机构消耗功率大,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第24页,2.电动机工作在发电制动状态,工作机构带动电动机，功率传送方向与电动状态时相反,传动损耗功率由工作机构负担,传送到电动机轴上功率较工作机构轴上功率小,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第25页,c,为传动机构总效率，在多级传动时，如各级效率为,c1,、,c2,、,c3,.,则,c,应为：,c,=,c1,c2,c3,.,每对齿轮（用滚动轴承）满载效率为,0.975,0.985；蜗轮蜗杆传动满载效率为 0.5,0.7，,可由机械工程手册上查到。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第26页,多轴系统,单轴系统,将,其它轴上,转矩、飞轮矩,折算,到,电动机轴,上,T,GD,2,等效负载,电动机,T,Z,电动机,工作机构,T,j11,j2,2,T,Z,z,GD,d,2,GD,1,2,GD,Z,2,1,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第27页,二、,旋转运动,转矩,折算,转矩折算标准：,系统传递功率不变,1.电动状态,T,GD,2,等效负载,电动机,T,Z,电动机,工作机构,T,j11,j2,2,T,Z,z,GD,d,2,GD,1,2,GD,Z,2,1,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第28页,.,.,3,2,1,3,2,1,j,j,j,j,T,T,c,z,z,z,=,-,=,-,-,-,-,W,-,W,转动机构总速比,转动机构总效率,到电机轴上负载转矩,工作轴负载转矩折算,工作轴负载转矩,工作轴角速度,电机轴角速度,h,h,h,h,发电制动状态：功率由工作机构,电机,2.发电制动状态,转矩折算标准：,系统传递功率不变,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第29页,三、,旋转运动,飞轮矩折算,飞轮矩折算标准：,系统储存动能不变,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第30页,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第31页,四、平移运动,转矩与飞轮矩,折算,总质量,m,z,电动机,刨刀,T,n,V,F,T,J,z,等效负载,电动机,T,z,1.,转矩,折算,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第32页,四、平移运动转矩与飞轮矩折算,2.,飞轮矩,折算,其它轴上飞轮矩,折算按旋转运动方法,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第33页,五、升降运动,转矩与飞轮矩,折算,T,GD,2,等效负载,电动机,T,z,电动机,滚筒,T,j11,j2,2,z,GD,d,2,GD,1,2,GD,2,2,1,m,v,提升运动：电动机为电动状态,下降运动：电动机为发电状态,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第34页,1.提升运动：方法同平移运动,(1).,转矩,折算,2.下降运动,当提升和下降传动损耗相同,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第35页,飞轮矩折算按动能不变标准,(2).,飞轮矩,折算：不论提升还是下降运动,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第36页,2.4,生产机械负载转矩特征,阻转矩（或称负载转矩）,T,Z,与转速,n,关系,T,Z,=f(n),即为生产机械,负载转矩特征,分为三大类：,恒转矩负载 反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载,通风机负载,恒功率负载,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第37页,一、恒转矩负载特征,特点：,负载转矩,T,Z,与转速,n,无关。,即当转速改变时，负载转矩,T,Z,保持常值。又可分为：,1.反抗性恒转矩负载,反抗性恒转矩负载特点：,恒值转矩,Tz,总是反对运动方向,摩擦负载转矩，如金属压延、机床平移机构等,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第38页,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第39页,2.位能性恒转矩负载,位能性恒转矩负载特点：,转矩,T,z,含有固定方向，不随转速方向改变而改变,如起重机类型负载中重物,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第40页,位能性恒负载转矩,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第41页,二.通风机负载,特点：,负载转矩与转速相关，基本上与转速平方成正比,，即,T,z,=K n,2,这类负载有通风机、水泵、油泵等。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第42页,三.恒功率负载,车床在粗加工时，切削量大，切削阻力大，开低速；精加工时，切削量小，切削力小，开高速。,特点：,负载转矩基本上与转速成反比,，即,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第43页,负载转矩,T,z,与,n,特征曲线展现恒功率性质。,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第44页,负载转矩大小与速度无关，但其方向一直与转向相反,T,n,0,四,.,负载机械特征,反抗性恒转矩负载,位能性恒转矩负载,恒功率负载,通风机型负载,转矩含有固定方向，不随转速方向改变而改变,n,T,0,负载功率为常数，不随转速改变而改变,负载转矩与转速平方成正比,T,n,0,T,n,0,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第45页,五.实际负载特征,实际生产机械负载转矩特征是以上几个经典特征综合。,1.实际通风机负载,2.机床刀架平移,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第46页,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第47页,第二章完，谢谢！,电力拖动系统的动力学基础培训课件,第48页,