電力拖動(dòng)第一章動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1、電機(jī)與電力拖動(dòng)基礎(chǔ)教程 羌予踐 主編電氣教研室709電力拖動(dòng)主講：高寧宇第1章1、拖動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。2、電力拖動(dòng)：電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù)載， 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱電力拖動(dòng)。3、電力拖動(dòng)系統(tǒng)：用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行的系統(tǒng)。將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并完成一定工藝要求的系統(tǒng)。4、發(fā)展：（1）成組拖動(dòng)（2）單機(jī)拖動(dòng)（3）多電機(jī)拖動(dòng) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)緒論電力拖動(dòng)系統(tǒng)緒論下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章5.電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成： 包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械、控制設(shè)備和電源五個(gè)部分。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回6.電力拖動(dòng)系統(tǒng)分類：（1）直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)（2）交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)第1章 現(xiàn)

2、代化生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng)，主要原因是：1. 電能的運(yùn)輸、分配、控制方便經(jīng)濟(jì)。2. 電動(dòng)機(jī)的種類和規(guī)格很多，它們具有各種各樣的特性，能很好的滿足大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的不同要求。3. 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的操作和控制簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操作等等。第1章1.3.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程1.3電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章各量表示法上述各量可用軸的剖面圖或直角坐標(biāo)系來(lái)表示nT0TLnTTLa軸的剖面圖軸的剖面圖b直角坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n、 、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T、 、負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的正方向的正方向下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章根據(jù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的牛頓第二定

3、律，可得轉(zhuǎn)動(dòng)方程式： ddLTTJt則電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程：dtdnGDTTL3752 為系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部分的總飛輪矩，單位Nm2 系數(shù)375是個(gè)具有加速度量綱的系數(shù)，單位為m/mins2GD下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) ： 其中： 稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩或加速轉(zhuǎn)矩下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章1.3.2多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算 折算前提：以電動(dòng)機(jī)軸為研究對(duì)象。折算原則：保持系統(tǒng)的功率傳遞關(guān)系及系統(tǒng)的貯存動(dòng)能不變。負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算：從已知的實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩求出等效的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)飛輪矩的折算：從已知的各轉(zhuǎn)軸上的飛輪矩求出系統(tǒng)的總飛輪矩。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章1.工作機(jī)

4、構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算(1)轉(zhuǎn)矩的折算折算前負(fù)載功率 P2=Tmm等效負(fù)載功率 P2=TeqTmm=TeqTeq= Tm m / =Tm/j 其中：1、總轉(zhuǎn)速比j=n/nm =各級(jí)轉(zhuǎn)速比的乘積=j1j2.2、考慮傳動(dòng)損耗Teq=Tm/(jC) C=各級(jí)傳動(dòng)效率乘積= 12.3、轉(zhuǎn)矩?fù)p耗T= Tm/(jC)- Tm/j 下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章(2)飛輪矩折算折算前后系統(tǒng)動(dòng)能不變以圖所示的系統(tǒng)為例，負(fù)載飛輪矩折算的計(jì)算式為：化簡(jiǎn)得： 一般形式：總飛輪矩估算： 22211222 460GDnJg 2212212122)(jjGDjGDGDGDmReq2222122212122)(jGD

5、jjGDjGDGDGDmReq 22)1 (DeqGDGD3 . 02 . 0是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪矩。一般下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章(1)轉(zhuǎn)矩的折算折算前切削功率：Pm=FmVm折算后切削功率：P2=Tmeq Tmeq =FmVm Tmeq =FmVm/ 由于 =2n/60 Tmeq =9.55FmVm/n考慮傳動(dòng)損耗 Tmeq =9.55FmVm/nC2.工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章(2)飛輪矩的折算設(shè)做平移運(yùn)動(dòng)部分的物體重量為Gm，質(zhì)量為m，折算前動(dòng)能： 折算后動(dòng)能：折算前后的動(dòng)能不變。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中其他軸上的GD2的折算，與前述相同 。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1

6、章3.工作機(jī)構(gòu)做提升和下放重物運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算(1)轉(zhuǎn)矩的折算1)提升重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算重物對(duì)卷筒軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為GmR不計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:若考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為:提升重物時(shí)系統(tǒng)損耗的轉(zhuǎn)矩為：下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章2)下放重物時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算重物對(duì)卷筒軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為GmR不計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為:若考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，折算后的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為:此時(shí)系統(tǒng)損耗的轉(zhuǎn)矩為：兩效率之間的關(guān)系近似認(rèn)為： (2)飛輪矩的折算 升降運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算與平移運(yùn)動(dòng)相同。故升降部分折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪矩為：下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章1.3.3 電力拖動(dòng)系統(tǒng)

7、的負(fù)載特性負(fù)載的機(jī)械特性：n=f (TL)1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性 特點(diǎn)： TL=常數(shù)(1)反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)：大小恒定，方向總是與運(yùn)動(dòng)的方向相反。例如軋機(jī)，機(jī)床刀架平移機(jī)構(gòu)等下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章(2)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特點(diǎn)：絕對(duì)值大小恒定，方向固定不變，與n方向無(wú)關(guān) 例如：起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)，不論是提升重物還是下放重物，重力的作用總是方向朝下的即重力產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向固定不變， 故在第一和第四象限。下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章2.恒功率負(fù)載特性特點(diǎn)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比即此時(shí)，負(fù)載的功率為：/LLTk n2609.55LLLLLnkPTT 常值圖1-17 恒功率負(fù)載特性0LTTn下 頁(yè)上 頁(yè)返 回n

8、適用于金屬切削車(chē)床。 粗加工時(shí)，n 低，T 大； 精加工時(shí)，n 高， T小。第1章3.風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性特點(diǎn)：負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，2LLnkT下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章1.3.4電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件工作點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載特性畫(huà)在同一坐標(biāo)平面上，兩特性的交點(diǎn)平衡狀態(tài)：T=TL，系統(tǒng)以轉(zhuǎn)速n恒速運(yùn)行，表明系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)：1、電力拖動(dòng)系統(tǒng)在某一擾動(dòng)作用下，離開(kāi)平衡位置，在新的條件下達(dá)到新的平衡。2、當(dāng)擾動(dòng)消失后，系統(tǒng)能回到原來(lái)的平衡位置。平衡是否穩(wěn)定？平衡是否穩(wěn)定？決定于生產(chǎn)機(jī)械與電動(dòng)機(jī)兩條特性的配合下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1章圖1-21 拖動(dòng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行LT210n1nAnTl A電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行分析下 頁(yè)上