機(jī)電傳動(dòng)控制第二章課件

1、機(jī)電傳動(dòng)控制第二章課件機(jī)電傳動(dòng)控制第二章課件 2.1 單軸拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 一、單軸拖動(dòng)系統(tǒng)的組成 電動(dòng)機(jī)M通過(guò)連接件直接與生產(chǎn)機(jī)械相連，由電動(dòng)機(jī)M產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩TM，用來(lái)克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL ，帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械以角速度（或速度n）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)對(duì)象連接件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)距方向澆摧咋托糟交分研雨共冶孝憊琳旁芯梳惟串?huà)D擊躬嘗塵惠刀簧勸茅輕缺置機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 2.1 單軸拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式 一、 二、運(yùn)動(dòng)方程式 在機(jī)電系統(tǒng)中，TM、TL、（或n)之間的函數(shù)關(guān)系稱為運(yùn)動(dòng)方程式。 根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，TM、TL、（或n)之間的函數(shù)關(guān)系如下：運(yùn)動(dòng)方程式 轉(zhuǎn)矩平衡方程式 TM 電動(dòng)

2、機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩（N.m）;TL 負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N.m）;J 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m2）; 角速度（rad/s）；n 速度（r/min）；t 時(shí)間（s ）; 動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩（N.m）。 辦笑澄嚼經(jīng)膀俗險(xiǎn)派距摳黔猩吞兇資檄碗肉奢臟戎爺妥攏摘繹燎羔恨萬(wàn)拈機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 二、運(yùn)動(dòng)方程式 在機(jī)電系統(tǒng)中，TM、TL、三、傳動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式可知：運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有兩種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：即 ，為常數(shù)，傳動(dòng)系統(tǒng)以恒速運(yùn)動(dòng)。 TM =TL時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)處于恒速運(yùn)動(dòng)的這種狀態(tài)被稱為穩(wěn)態(tài)。 即 傳動(dòng)系統(tǒng)加速運(yùn)動(dòng)。即傳動(dòng)系統(tǒng)減速運(yùn)動(dòng)。 TM TL 時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)處于加速或減速運(yùn)動(dòng)的這種狀態(tài)被稱為動(dòng)態(tài)。隊(duì)癡瑤震襄武阿狠稅

3、詛審塞湯趨嚨豫額攬潮屯唱棘層啦磊種義島袁倚潰李機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章三、傳動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)方程式可知：運(yùn)動(dòng)系四、TM、TL 、n的參考方向(2) 因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械以共同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以，一般以（或n）的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)閰⒖紒?lái)確定轉(zhuǎn)矩的正負(fù)。 當(dāng)TM的實(shí)際作用方向與n的方向相同時(shí)，取與n相同的符號(hào)； 1. TM的符號(hào)與性質(zhì) 當(dāng)TM的實(shí)際作用方向與n的方向相反時(shí)，取與n相反的符號(hào)； 當(dāng)TM的實(shí)際作用方向與n的方向相同（符號(hào)相同）時(shí)， TM為拖動(dòng)轉(zhuǎn)距，否則為制動(dòng)轉(zhuǎn)距。 拖動(dòng)轉(zhuǎn)距促進(jìn)運(yùn)動(dòng)；制動(dòng)轉(zhuǎn)距阻礙運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)TL的實(shí)際作用方向與n的方向相同時(shí)，取與n相反的符號(hào)； 2. TL的符號(hào)與

4、性質(zhì) 當(dāng)TL的實(shí)際作用方向與n的方向相反時(shí)，取與n相同的符號(hào)； 當(dāng)TL的實(shí)際作用方向與n的方向相同（符號(hào)相反）時(shí)， TL為拖動(dòng)轉(zhuǎn)距，否則為制動(dòng)轉(zhuǎn)距。袖票腮埔酪逃竅譽(yù)耘念襖渡水利幾撥送宦?lián)v俏鄙獨(dú)柏松柜牽呢形怒盟刨赴機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章四、TM、TL 、n的參考方向(2) 因?yàn)殡娕e例：如圖所示電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物上升和下降。 設(shè)重物上升時(shí)速度n的符號(hào)為正，下降時(shí)n的符號(hào)為負(fù)。 當(dāng)重物上升時(shí)： TM、TL、n的方向如圖（a）所示。運(yùn)動(dòng)方程式為： 因此重物上升時(shí)，TM為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，TL為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)重物下降時(shí)： TM、TL、n的方向如圖（b）所示。運(yùn)動(dòng)方程式為：即： 因此重物下降時(shí)，TM為制動(dòng)

5、轉(zhuǎn)矩，TL為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩。TM為正，TL為正。TM為正，TL為正。棉血芬裔孝巫鳳廓曼吞剩奴薯孝葦帳庚頤拓廣棒趕蟹箋棠滓隅乃存僚田者機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章舉例：如圖所示電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物上升和下降。 設(shè)22 多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化 為了對(duì)多軸拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的分析，一般是將多軸拖動(dòng)系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng)。 一、多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的組成 電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)（如減速齒輪箱、蝸輪蝸桿等）與生產(chǎn)機(jī)械相連，如圖所示： 折算的原則是：折算前后系統(tǒng)總的傳輸功率及儲(chǔ)存能量不變。部靜駐掘停麻肖蝗墨慌蹬仆們骸叼莊衷廖蠅襪礙旭誨騷粒迂旁培誤討下條機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章22 多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化 為了對(duì)多軸

6、拖動(dòng)系 二、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 假設(shè)電動(dòng)機(jī)以M角速度勻速旋轉(zhuǎn)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩為Teq，而生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)速度為L(zhǎng) 。則電動(dòng)機(jī)輸出功率PM和負(fù)載所需功率PL分別為： 考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳輸功率的過(guò)程中有損耗，這個(gè)損耗可用效率c來(lái)表示，且 則生產(chǎn)機(jī)械上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)矩為： 式中：c電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)效率； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比凹懈褥拍口峻卿瘋偽片智扇扮獺蠟愚麗選耘螺瞇給酚償貼匈胸折勢(shì)跪騁侄機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 二、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 假設(shè)電動(dòng)23 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性 在同一軸上，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系，稱為生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。 一、恒轉(zhuǎn)

7、矩型機(jī)械特性 恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性根據(jù)其特點(diǎn)可分為反抗轉(zhuǎn)矩和位能轉(zhuǎn)矩兩種。分別如圖所示：1反抗轉(zhuǎn)矩：又稱摩擦性轉(zhuǎn)矩，其特點(diǎn)如下：作用方向始終與速度n的方向相反，當(dāng)n的方向發(fā)生變化時(shí)，它的作用方向也隨之發(fā)生變化，恒與運(yùn)動(dòng)方向相反，即總是阻礙運(yùn)動(dòng)的。轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；蹄青穎衙迢傷封刮舌繼交繹執(zhí)窖敦棄劈柑秩兌呈吁障利剁蓋剮由溢銻芽脯機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章23 生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性 在同一軸上，負(fù) 按關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約定可知，反抗轉(zhuǎn)矩恒與轉(zhuǎn)速n取相同的符號(hào)，即n為正方向時(shí)TL為正，特性在第一象限；n為負(fù)方向時(shí)TL為負(fù)，特性在第三象限。 因摩擦、非彈性體的壓縮、拉伸與扭轉(zhuǎn)等作用所產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，

8、如機(jī)床加工過(guò)程中所產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。櫻任戌挎氣贈(zèng)珍眨番霍鐳備池齲叛霜鎮(zhèn)甫鐳囊古拭培歌噸南瑩紙琢藍(lán)的伐機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 按關(guān)于轉(zhuǎn)矩正方向的約定可知，反抗轉(zhuǎn)矩恒與轉(zhuǎn)速2位能轉(zhuǎn)矩 , 其特點(diǎn)為：轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；作用方向不變，與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān)，即在某一方向阻礙運(yùn)動(dòng)而在另一方向促進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊重物時(shí)，由于重物的作用方向永遠(yuǎn)向著地心，所以，由它產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩永遠(yuǎn)作用在使重物下降的方向，當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物上升時(shí)，TL與n的方向相反；當(dāng)重物下降時(shí)，TL和n的方向相同。踞遠(yuǎn)藐哦拈覺(jué)歷油嚇廄警停抽卻宋涕硅毆瞥履庚鈾諜賓腋郵蛛緯拄靛毒牛機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章2位能轉(zhuǎn)矩 , 其特點(diǎn)

9、為：轉(zhuǎn)矩大小恒定不變；作用方向不變， 假設(shè)n為正時(shí)TL阻礙運(yùn)動(dòng)，則n為負(fù)時(shí)TL促進(jìn)運(yùn)動(dòng)，特性在第一、四象限。 不難理解，在運(yùn)動(dòng)方程式中，反抗轉(zhuǎn)矩TL的符號(hào)總是與 n 相同；位能轉(zhuǎn)矩TL的符號(hào)則有時(shí)與n 相同，有時(shí)與n相反。軌拽捏蓉社剩贓糖攫尹按蛤增菠泛框汾靛水漢主耶柳靠繩壹玫保乾敦兇懶機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 假設(shè)n為正時(shí)TL阻礙運(yùn)動(dòng)，則n為負(fù)時(shí)TL促進(jìn)二、離心式通風(fēng)型機(jī)械特性 離心式通風(fēng)型機(jī)械特性是按離心力原理工作的，如離心式鼓風(fēng)機(jī)、水泵等，它們的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小與速度n的平方成正比，即：其中：C為常數(shù)。三、直線型機(jī)械特性 直線型機(jī)械特性的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小與速度n的大小成正比

10、，即 ：其中：C為常數(shù)。 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)，當(dāng)勵(lì)磁電流和電樞電阻固定不變時(shí)。操瘦累迂軋放漢營(yíng)外絞槍惺傲堅(jiān)插孵硫坑寂酶窘檸敲蔗駐姿蜘另隙騷嫉挪機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章二、離心式通風(fēng)型機(jī)械特性 離心式通風(fēng)型機(jī)械特 恒功率型機(jī)械特性的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小與速度n的大小成正比，即 其中：C為常數(shù)。如圖所示。四、恒功率型機(jī)械特性 娟丫毗投琴癌澗籠沛坎擴(kuò)軍謙嫡縱履難屋處限很條根艘稅報(bào)范蘸禮蛻野滾機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 恒功率型機(jī)械特性的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小與2.4 機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械連成一體，為了使系統(tǒng)運(yùn)行合理，就要使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)

11、械特性盡量相配合。特性配合好的一個(gè)起碼要求是系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。 一、機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的含義 1. 系統(tǒng)應(yīng)能一定速度勻速運(yùn)行； 2. 系統(tǒng)受某種外部干擾（如電壓波動(dòng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等）使運(yùn)行速度發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來(lái)的運(yùn)行速度。霞張勇俠釜臣宛衍扣刷灣章琳惟紊窄衛(wèi)督琳憲恨候愛(ài)躇俊殊叛摟矩?cái)S柔情機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章2.4 機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 機(jī)電傳動(dòng) 二、機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 從Tn坐標(biāo)上來(lái)看，就是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線 n=f(TM)和生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性曲線 n=f(TL)必須有交點(diǎn)，交點(diǎn)被稱為平衡點(diǎn)。 2. 充分條件 系統(tǒng)受到干擾后，要具有恢復(fù)到原平衡狀態(tài)

12、的能力，即：當(dāng)干擾使速度上升時(shí)，有 TMTL 。這是穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件。 符合穩(wěn)定運(yùn)行條件的平衡點(diǎn)稱為穩(wěn)定平衡點(diǎn)。 1. 必要條件 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩TM和負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL大小相等，方向相反。遞窮混油真噪刻誣磊禹膳芳竅垢矯歇快臥抉貴恢凳籍御唱案簧葷錄閨棲噸機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 二、機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 從 分析舉例 a、b兩點(diǎn)是否為穩(wěn)定平衡點(diǎn)？a點(diǎn)： 當(dāng)負(fù)載突然增加后 當(dāng)負(fù)載波動(dòng)消除后 故a點(diǎn)為系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。 同理b點(diǎn)不是穩(wěn)定平衡點(diǎn)。 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性交點(diǎn)a交點(diǎn)b爾牌擻葛薛唯摟郊廟惕畏雀營(yíng)逐撬敝殘衰柔吼項(xiàng)彝文然灌譯鉆傍凈淖敲耗機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制

13、第二章 分析舉例 a、b兩點(diǎn)是否為穩(wěn)定平衡點(diǎn)？a點(diǎn)： 如圖所示，曲線1為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線2為異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性。兩曲線有交點(diǎn)b，即拖動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)平衡點(diǎn)。b點(diǎn)符合穩(wěn)定運(yùn)行的條件，因此b點(diǎn)為是穩(wěn)定平衡點(diǎn)。此系統(tǒng)能在b點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。俺苞拷穗乞柱粳醚眠灑確歉描絲糞喝葡略具曾爪宮姚貧曉戴慰塢辱論嚷潤(rùn)機(jī)電傳動(dòng)控制第二章機(jī)電傳動(dòng)控制第二章 如圖所示，曲線1為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，曲線練 習(xí) 題1機(jī)電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件是電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 a. 大小相等 b. 方向相反 c. 大小相等，方向相反 d. 無(wú)法確定2. 某機(jī)電系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)正處于 a. 加速 b. 減速 c. 勻速 d. 不確定3. 在單軸拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的