電力拖動系統(tǒng)力學(xué)基礎(chǔ)課件

本章主要內(nèi)容3.1電力拖動系統(tǒng)運動方程3.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算3.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性3.4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)本章主要內(nèi)容3.1電力拖動系統(tǒng)運動方程1第2章電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)理論拖動：應(yīng)用各種原動機使生產(chǎn)機械產(chǎn)生運動，以完成一定的生產(chǎn)任務(wù)。用電動機作為原動機則稱為電力拖動。電力拖動的組成：電動機、控制設(shè)備、傳動機構(gòu)、工作機構(gòu)、電源?？刂圃O(shè)備電動機傳動機構(gòu)工作機構(gòu)電源

圖.3－1電力拖動系統(tǒng)示意圖第2章電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)理論拖動：應(yīng)用各種原動機使生產(chǎn)機23.1電力拖動系統(tǒng)運動方程一、運動方程式

（單軸電力拖動系統(tǒng)示意圖）

1、直線運動：

2、旋轉(zhuǎn)運動其中：J為轉(zhuǎn)動慣量；GD2為飛輪轉(zhuǎn)矩（N.m2）3.1電力拖動系統(tǒng)運動方程一、運動方程式（單軸電力拖3運動方程式所表達的電動機工作狀態(tài)：1）穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)：2）加速狀態(tài)：3）減速狀態(tài)：二、轉(zhuǎn)矩正負(fù)符號確定：預(yù)先規(guī)定某個方向為正，則轉(zhuǎn)矩T正向取正，反向取負(fù)，阻轉(zhuǎn)矩TL正向取負(fù)，反向取正運動方程式所表達的電動機工作狀態(tài)：43.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算

實際拖動中電機與工作機構(gòu)之間的傳動機構(gòu)較多，則拖動系統(tǒng)中的運動方程式研究就較復(fù)雜，為了簡便起見，可對工作機構(gòu)進行各種折算。（多軸電力拖動系統(tǒng)的折算示意圖）一、工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩的折算：用電動機軸上的阻轉(zhuǎn)矩TL

來反映工作機構(gòu)軸上的轉(zhuǎn)矩T'L。折算原則是：系統(tǒng)的傳送功率不變。以下折算先不考慮傳動機構(gòu)的損耗則：j－－電機軸與工作機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速比3.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算實際拖動中電機與工作機構(gòu)之53.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算

實際拖動中電機與工作機構(gòu)之間的傳動機構(gòu)較多，則拖動系統(tǒng)中的運動方程式研究就較復(fù)雜，為了簡便起見，可對工作機構(gòu)進行各種折算。（多軸電力拖動系統(tǒng)的折算示意圖）一、工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩的折算：用電動機軸上的阻轉(zhuǎn)矩TL

來反映工作機構(gòu)軸上的轉(zhuǎn)矩T'L。折算原則是：系統(tǒng)的傳送功率不變。若考慮傳動機構(gòu)的損耗，則3.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算實際拖動中電機與工作機構(gòu)之6二、工作機構(gòu)直線作用力的折算先不考慮傳動機構(gòu)的損耗傳送功率不變，則有：

二、工作機構(gòu)直線作用力的折算7二、工作機構(gòu)直線作用力的折算考慮傳動機構(gòu)的損耗，則有：（刨床電力拖動系統(tǒng)示意圖）動畫三、飛輪矩的折算折算原則：系統(tǒng)儲存的動能不變。在多軸系統(tǒng)中，各軸的角速度為則：可得：

二、工作機構(gòu)直線作用力的折算8四、工作機構(gòu)直線運動質(zhì)量的折算

用電動機軸上的一個轉(zhuǎn)動慣量與直線速度運動的物體的質(zhì)量等效。折算原則：動能不變。五、位能性負(fù)載升降運動的折算問題

（起重機的電力拖動系統(tǒng)示意圖）動畫

四、工作機構(gòu)直線運動質(zhì)量的折算93.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的機械特性即負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，是指：負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有三種：1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；

2）恒功率負(fù)載；3）通風(fēng)機負(fù)載一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持常數(shù)，不隨轉(zhuǎn)速變化而變化。1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，但方向總是與轉(zhuǎn)速方向相反。2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，方向也保持不變。3.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的機械特性即負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，是10二、通風(fēng)機負(fù)載特性：

負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化，且基本為：三、恒功率負(fù)載特性：負(fù)載的功率在運行過程中保持不變，則負(fù)載的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化，且二者成反比。實際生產(chǎn)機械的負(fù)載特性有可能是這三種負(fù)載特性的綜合。二、通風(fēng)機負(fù)載特性：11

三種典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性通風(fēng)機負(fù)載特性恒功率負(fù)載特性三種典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性位能123.4

電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)

電力拖動系統(tǒng)是由電動機與負(fù)載兩部分組成的，把電動機的機械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)合起來，就可以研究電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的問題。

電力拖動系統(tǒng)的平衡運行點（穩(wěn)定運行的必要條件）：T=TL

，dn/dt=0交點A滿足此條件，稱為平衡工作點。

突然出現(xiàn)了微小擾動，系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？擾動消失后，系統(tǒng)是否能夠自行回到原來工作點繼續(xù)穩(wěn)定運行？3.4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)

電力拖動系統(tǒng)是由13拖動系統(tǒng)存在兩種情況：1）直流電動機和三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速而變化，功率隨之變化。2）三相同步電動機的轉(zhuǎn)速是不變的，其轉(zhuǎn)矩隨功率角的變化而變化，功率也隨之正比變化。拖動系統(tǒng)存在兩種情況：141.直流電動機拖動和三相異步電動機拖動系統(tǒng)1.直流電動機拖動和三相異步電動機拖動系統(tǒng)15此類拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件是：

（1）兩特性線有交點，即有：T=TL

；

（2）在T=TL處，滿足：

。

此類拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件是：162.三相同步電動機拖動系統(tǒng)擾動來自機械負(fù)載時：

2.三相同步電動機拖動系統(tǒng)擾動來自機械負(fù)載時：17擾動來自電網(wǎng)電壓波動時：

擾動來自電網(wǎng)電壓波動時：18本章結(jié)束（進入后一章）本章結(jié)束19單軸電力拖動系統(tǒng)和多軸電力拖動系統(tǒng)的折算圖單軸電力拖動系統(tǒng)和多軸電力拖動系統(tǒng)的折算圖20

刨床電力拖動系統(tǒng)示意圖

刨床電力拖動系統(tǒng)示意圖21起重機的電力拖動系統(tǒng)示意圖

起重機的電力拖動系統(tǒng)示意圖22本章主要內(nèi)容3.1電力拖動系統(tǒng)運動方程3.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算3.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性3.4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)本章主要內(nèi)容3.1電力拖動系統(tǒng)運動方程23第2章電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)理論拖動：應(yīng)用各種原動機使生產(chǎn)機械產(chǎn)生運動，以完成一定的生產(chǎn)任務(wù)。用電動機作為原動機則稱為電力拖動。電力拖動的組成：電動機、控制設(shè)備、傳動機構(gòu)、工作機構(gòu)、電源?？刂圃O(shè)備電動機傳動機構(gòu)工作機構(gòu)電源

圖.3－1電力拖動系統(tǒng)示意圖第2章電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)理論拖動：應(yīng)用各種原動機使生產(chǎn)機243.1電力拖動系統(tǒng)運動方程一、運動方程式

（單軸電力拖動系統(tǒng)示意圖）

1、直線運動：

2、旋轉(zhuǎn)運動其中：J為轉(zhuǎn)動慣量；GD2為飛輪轉(zhuǎn)矩（N.m2）3.1電力拖動系統(tǒng)運動方程一、運動方程式（單軸電力拖25運動方程式所表達的電動機工作狀態(tài)：1）穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)：2）加速狀態(tài)：3）減速狀態(tài)：二、轉(zhuǎn)矩正負(fù)符號確定：預(yù)先規(guī)定某個方向為正，則轉(zhuǎn)矩T正向取正，反向取負(fù)，阻轉(zhuǎn)矩TL正向取負(fù)，反向取正運動方程式所表達的電動機工作狀態(tài)：263.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算

實際拖動中電機與工作機構(gòu)之間的傳動機構(gòu)較多，則拖動系統(tǒng)中的運動方程式研究就較復(fù)雜，為了簡便起見，可對工作機構(gòu)進行各種折算。（多軸電力拖動系統(tǒng)的折算示意圖）一、工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩的折算：用電動機軸上的阻轉(zhuǎn)矩TL

來反映工作機構(gòu)軸上的轉(zhuǎn)矩T'L。折算原則是：系統(tǒng)的傳送功率不變。以下折算先不考慮傳動機構(gòu)的損耗則：j－－電機軸與工作機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速比3.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算實際拖動中電機與工作機構(gòu)之273.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算

實際拖動中電機與工作機構(gòu)之間的傳動機構(gòu)較多，則拖動系統(tǒng)中的運動方程式研究就較復(fù)雜，為了簡便起見，可對工作機構(gòu)進行各種折算。（多軸電力拖動系統(tǒng)的折算示意圖）一、工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩的折算：用電動機軸上的阻轉(zhuǎn)矩TL

來反映工作機構(gòu)軸上的轉(zhuǎn)矩T'L。折算原則是：系統(tǒng)的傳送功率不變。若考慮傳動機構(gòu)的損耗，則3.2負(fù)載轉(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算實際拖動中電機與工作機構(gòu)之28二、工作機構(gòu)直線作用力的折算先不考慮傳動機構(gòu)的損耗傳送功率不變，則有：

二、工作機構(gòu)直線作用力的折算29二、工作機構(gòu)直線作用力的折算考慮傳動機構(gòu)的損耗，則有：（刨床電力拖動系統(tǒng)示意圖）動畫三、飛輪矩的折算折算原則：系統(tǒng)儲存的動能不變。在多軸系統(tǒng)中，各軸的角速度為則：可得：

二、工作機構(gòu)直線作用力的折算30四、工作機構(gòu)直線運動質(zhì)量的折算

用電動機軸上的一個轉(zhuǎn)動慣量與直線速度運動的物體的質(zhì)量等效。折算原則：動能不變。五、位能性負(fù)載升降運動的折算問題

（起重機的電力拖動系統(tǒng)示意圖）動畫

四、工作機構(gòu)直線運動質(zhì)量的折算313.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的機械特性即負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，是指：負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性有三種：1）恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；

2）恒功率負(fù)載；3）通風(fēng)機負(fù)載一、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩保持常數(shù)，不隨轉(zhuǎn)速變化而變化。1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，但方向總是與轉(zhuǎn)速方向相反。2）位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小不變，方向也保持不變。3.3典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的機械特性即負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，是32二、通風(fēng)機負(fù)載特性：

負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化，且基本為：三、恒功率負(fù)載特性：負(fù)載的功率在運行過程中保持不變，則負(fù)載的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化而變化，且二者成反比。實際生產(chǎn)機械的負(fù)載特性有可能是這三種負(fù)載特性的綜合。二、通風(fēng)機負(fù)載特性：33

三種典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性通風(fēng)機負(fù)載特性恒功率負(fù)載特性三種典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性位能343.4

電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)

電力拖動系統(tǒng)是由電動機與負(fù)載兩部分組成的，把電動機的機械特性與負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性結(jié)合起來，就可以研究電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的問題。

電力拖動系統(tǒng)的平衡運行點（穩(wěn)定運行的必要條件）：T=TL

，dn/dt=0交點A滿足此條件，稱為平衡工作點。

突然出現(xiàn)了微小擾動，系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行？擾動消失后，系統(tǒng)是否能夠自行回到原來工作點繼續(xù)穩(wěn)定運行？3.4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的判據(jù)

電力拖動系統(tǒng)是由35拖動系統(tǒng)存在兩種情況：1）直流電動機和三相異步電動機的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速而變化，功率隨之變化。2）三相同步電動機的轉(zhuǎn)速是不變的，其轉(zhuǎn)矩隨功率角的變化而變化，功率也隨之正比變化。拖動系統(tǒng)存在兩種情況：361.直流電動機拖動和三相異步電動機拖動系統(tǒng)1.直流電動機拖動和三相異步電動機拖動系統(tǒng)37此類拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件是：

（1）兩特性線有交點，即有：T=TL

；

（2）在T=TL處，滿足：