电机拖动系统动力学.pptx

n了解拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系了解拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮矩、拖动转矩、阻转矩以及转统的转动惯量、飞轮矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。矩正方向规定的基本概念。n熟悉生产机械典型的运动形式。熟悉生产机械典型的运动形式。n掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，电力拖动系掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，电力拖动系统中研究的主要物理量，并会利用其判断系统的工统中研究的主要物理量，并会利用其判断系统的工作状态。作状态。n了解将多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩等效成单轴了解将多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩等效成单轴系统的方法。系统的方法。n了解典型的负载机械特性。了解典型的负载机械特性。n会电力拖动系统的稳定运行判据会电力拖动系统的稳定运行判据本章要求：本章要求：一、电力拖动系统的基本概念一、电力拖动系统的基本概念 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务。完成一定的生产任务。电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成2.1 电力拖动系统转动方程式电力拖动系统转动方程式电源电源控制设备控制设备电动机电动机传动和工作机构传动和工作机构1、离心式风机、离心式风机负载转矩负载转矩TL=kn2单轴旋转系统单轴旋转系统2、车床主轴传动系统、车床主轴传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统3、平移传动系统、平移传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统4、提升传动系统、提升传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统典型生产机械运动形式和转矩典型生产机械运动形式和转矩风风 机机起重机起重机 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。力作用产生的。摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与用方向与n相反，为制动转矩。相反，为制动转矩。重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与与n无关，提升时为无关，提升时为制动制动转矩；下放时为转矩；下放时为拖动拖动转转矩。矩。皮带运输机皮带运输机电力机车电力机车二二.单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程电动机电动机生产机械TnTLT0 研究运动方程研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，以电动机的轴为研究对象，电动机运行时的轴受力如图示。电动机运行时的轴受力如图示。轴TTLn 电力拖动系统正方向的规定：电力拖动系统正方向的规定：先规定转速先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正的正方向相同，规定负载转矩的正方向与方向相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向的正方向相反。相反。轴TTLn 电动机运行时的轴受力如电动机运行时的轴受力如图示，由动力学定律可知图示，由动力学定律可知,其必其必须遵守下列转动方程式须遵守下列转动方程式:T-TL=Jd dtT：电磁转矩；：电磁转矩；TL：负载转矩：负载转矩,N.mJ：电动机轴上的总转动惯量，：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ：电动机角速度：电动机角速度,rad/s 在工程计算中在工程计算中,常用常用n代替代替 表示系统速度表示系统速度,用用飞轮矩飞轮矩GD2代替代替J表示系统机械惯性。表示系统机械惯性。T-TL=Jd dt =2 n/60J=m 2=(G/g)(D2)/4=GD2/4gM：系统转动部分的质量，：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，：系统转动部分的重量，N ：系统转动部分的转动半径，：系统转动部分的转动半径，mD：系统转动部分的转动直径，：系统转动部分的转动直径，mg：重力加速度：重力加速度=9.8m/s2T-TL=GD24gdndt2 60=GD2375dndtT-TL=GD2375dndtGD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系数系数375具有具有m/min.s量纲量纲电力拖动系统的运动状态：电力拖动系统的运动状态：当当T=TL，dndt=0 稳态，匀速稳态，匀速当当TTL，dndt0暂态，加速暂态，加速当当TTL，dndt0)或吸收的机械功率或吸收的机械功率（T 0)或释放的机械功率或释放的机械功率(TL 0,Tf 0阻转矩阻转矩下放时：下放时：nf 0拖动转矩拖动转矩折算？折算？2、风机负载机械特性、风机负载机械特性 负载转矩与转速成平方负载转矩与转速成平方关系关系TL=kn2。nfTf0风机风机3、恒功率负载机械特性、恒功率负载机械特性负载转矩与转速成反比关系负载转矩与转速成反比关系TL=k/nnTL0负载功率负载功率它与它与n无关，称恒功无关，称恒功率负载。率负载。2.3.2.电力拖动系统稳定运行的条件电力拖动系统稳定运行的条件 将电动机的机械特性与负载的负载转矩特性将电动机的机械特性与负载的负载转矩特性画在同一个坐标上进行分析画在同一个坐标上进行分析1)系统运行的工作点系统运行的工作点：A点点 T=TL2)稳定工作点稳定工作点:在工作点附近发生扰动在工作点附近发生扰动,当扰动消失后系统仍当扰动消失后系统仍然能回到刚才的工作点。然能回到刚才的工作点。A点点:电动机电压电动机电压U 1到到1 n 来不及变化来不及变化,电动机到电动机到B点点 TTL n A点点 T=TL A、C点都是稳定工作点点都是稳定工作点11D3 3）不稳定工作点）不稳定工作点在工作点附近发生扰动在工作点附近发生扰动,当当扰动消失后系统不能回到刚才的工作点扰动消失后系统不能回到刚才的工作点 :A点点:电动机电压电动机电压U 1到到1 n 来不及变化来不及变化,电动机到电动机到B点点 T TL n T TL n 直到电动机损坏直到电动机损坏 C点点:电动机电压电动机电压U 1到到1 n 来不及变化来不及变化,电动机到电动机到D点点 T TL n T TL n 直到电动机停止直到电动机停止 C点不是稳定工作点点不是稳定工作点11D充分必要条件：充分必要条件：在工作点：在工作点：电力拖动系统稳定运行的电力拖动系统稳定运行的作业：完成思考题作业：完成思考题2.1