電力拖動(dòng)：第一章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1、（1）理解并熟記電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，掌握工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算原則與公式。（2）了解生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性、掌握常見(jiàn)的三種負(fù)載轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)。（3）掌握判定電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件。本章要求：難點(diǎn)：工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算方法第一章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成 第一節(jié) 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式工作流程：電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)力，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速或者變換運(yùn)動(dòng)方式后，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)。單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與生產(chǎn)機(jī)械工作機(jī)構(gòu)直接相連，工作機(jī)構(gòu)是電動(dòng)機(jī)的負(fù)載；（即電動(dòng)機(jī)與負(fù)載同一個(gè)軸，同轉(zhuǎn)速n）多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)： 電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)構(gòu)之間還有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。（一

2、般電機(jī)為高速，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速來(lái)拖動(dòng)工作機(jī)構(gòu)）拖動(dòng)系統(tǒng)的分類（按軸分）生產(chǎn)機(jī)械與電動(dòng)機(jī)同軸，即:二、 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用運(yùn)動(dòng)方程來(lái)描述以單軸電力系統(tǒng)為例：1.物理量及單位n:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速T:電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TL:阻轉(zhuǎn)矩對(duì)阻轉(zhuǎn)矩的幾點(diǎn)說(shuō)明電動(dòng)機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一般情況下忽略T0，即認(rèn)為TLTm。就用TL表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩。額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩TL比額定電磁轉(zhuǎn)矩Tem小，兩者相差一個(gè)空載轉(zhuǎn)矩T0，即TL= Tem- T0.2.運(yùn)動(dòng)方程式（2）運(yùn)動(dòng)方程（根據(jù)力學(xué)中剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律）： （1）正方向的規(guī)定：先規(guī)定轉(zhuǎn)速n的正方向作為參考方向（一般逆時(shí)針）電磁轉(zhuǎn)矩T 的方向與

3、n的正方向相同，為正負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 的方向與n的正方向相反，為正T：電磁轉(zhuǎn)矩,電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩； TL：負(fù)載轉(zhuǎn)矩,N.m J：電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kg.m2 ：電動(dòng)機(jī)角速度rad/s在工程計(jì)算中,常用n代替表示系統(tǒng)速度, =2n/60M：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量，KgG：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力，N ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，mD ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)直徑，mg ： 重力加速度用飛輪力矩GD2代替J表示系統(tǒng)機(jī)械慣性 所以：T=TL TTLT1，電動(dòng)機(jī)多數(shù)是高速轉(zhuǎn)動(dòng)的，而工作機(jī)構(gòu)多數(shù)是低速轉(zhuǎn)動(dòng)的。故j1；但是高速離心機(jī)等電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比工作機(jī)構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速低，故jTs時(shí)，n0，機(jī)械特性在第四象限；7）當(dāng)Tn0

4、，這種情況是電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速方向相反，轉(zhuǎn)矩由拖動(dòng)變成制動(dòng)，這時(shí)IaFFN 降低勵(lì)磁電壓或在勵(lì)磁回路串接電阻R ，使勵(lì)磁電流If 減小，由于磁通與勵(lì)磁電流在額定磁通以下時(shí)基本成正比，所以主極磁通減小。注意以上三種分析都是忽略了電樞反應(yīng)對(duì)機(jī)械特性的影響，實(shí)際上電樞電流不大時(shí)，電樞反應(yīng)的確是可以忽略不計(jì)的。但是當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸帶較大負(fù)載時(shí)，相應(yīng)的電樞電流較大，由于飽和的影響，電樞反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生明顯的去磁作用，使得機(jī)械特性變硬，甚至可能出現(xiàn)上翹的現(xiàn)象。（三）、機(jī)械特性的繪制1.固有機(jī)械特性的繪制其中 固有機(jī)械特性是一條直線，只要求出線上兩個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，就可繪出這條直線。一般選擇理想空載點(diǎn)及額定運(yùn)行點(diǎn)兩點(diǎn)較為方便。

5、理想空載點(diǎn):IN， UN及nN 為已知，Ra 可以實(shí)測(cè)，也可以估算額定運(yùn)行點(diǎn):2. 人為機(jī)械特性的繪制 各種人為機(jī)械特性的計(jì)算較為簡(jiǎn)單，只要把相應(yīng)的參數(shù)值代入相應(yīng)的人為機(jī)械特性方程式即可。 例13一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：繪制其固有機(jī)械特性曲線。 解：理想空載點(diǎn)額定點(diǎn)(2) 電樞回路外串電阻 Rs0.7歐，畫出人為機(jī)械特性曲線二、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 簡(jiǎn)化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)：電動(dòng)機(jī)：機(jī)械特性負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性將兩者畫在同一坐標(biāo)系中： 當(dāng)轉(zhuǎn)矩T 與TL方向相反，大小相等而相互平衡時(shí)，轉(zhuǎn)速為某一穩(wěn)定值，拖動(dòng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，或稱靜態(tài) , A點(diǎn)：恒速點(diǎn)兩種特性有交點(diǎn)僅是穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件。穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件是：如果電力拖動(dòng)系統(tǒng)原在交點(diǎn)處穩(wěn)定運(yùn)行，由于出現(xiàn)某種干擾作用（如電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的微小變化等），使原來(lái)兩種特性的平衡變成不平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速便有變化，系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)干擾消除后，拖動(dòng)系統(tǒng)必須有能力使轉(zhuǎn)速恢復(fù)到原來(lái)交點(diǎn)處的數(shù)值，繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行；電力拖動(dòng)系統(tǒng)如能滿足這樣的條件，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則是不穩(wěn)定的。 分析穩(wěn)定運(yùn)行的條件例1：例2：結(jié)論1：對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性向下，電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定；機(jī)械特性