電機與拖動基礎：2電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎

電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎返回主頁第二章掌握拖動、電力拖動、負載機械特性、電力拖動系統(tǒng)的轉動慣量、飛輪力矩、拖動轉矩、阻轉矩以及轉矩正方向規(guī)定的基本概念。掌握電力拖動系統(tǒng)中研究的主要物理量。熟練掌握單軸電力拖動系統(tǒng)的運動方程式，并會利用其判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài)。會將多軸電力拖動系統(tǒng)轉矩及飛輪力矩等效成單軸系統(tǒng)。掌握典型的負載機械特性。掌握電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件上下首頁本章要求：一、電力拖動系統(tǒng)的基本概念

電力拖動是用電動機帶動生產機械運動，以完成一定的生產任務。電力拖動系統(tǒng)的組成電源控制設備電動機傳動和工作機構上下首頁第一節(jié)典型生產機械運動形式及運動方程式二、運動方程式以最簡單電力拖動----單軸電力拖動系統(tǒng)為例

1.方向約定：TM:電動機的電磁轉矩TL:負載轉矩n（ω、Ω）：電動機轉速T0：電動機空載轉矩2.運動方程式

式中：TM——電機轉矩；

TL——負載轉矩；

J

——傳動系統(tǒng)的轉動慣量；

Ω

（

ω

）

——電機軸的角速度；

通常用轉速n來表示角速度，用飛輪慣量（飛輪矩）來代替J表示系統(tǒng)轉動慣性。T-TL=GD2375dndtGD2：系統(tǒng)轉動部分的總飛輪慣量（飛輪矩）系數375具有m/min.s量綱電力拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài)：當T=TL，dndt=0

穩(wěn)態(tài)，勻速當T>TL，dndt>0暫態(tài)，加速當T<TL，dndt<0暫態(tài)，減速上下首頁三、功率平衡方程等式得出功率平衡方程T-TL=JddtT-TL

=Jddt=(1/2J2)ddt電動機產生(T>0)或吸收的機械功率（T<0)生產機械吸收(TL

>0)或釋放的機械功率(TL

<0)拖動系統(tǒng)動能的變化上下首頁

多軸系統(tǒng)需折算為單軸系統(tǒng)。折算原則：保持系統(tǒng)功率傳遞關系及系統(tǒng)儲存動能不變。一.工作機構為轉動情況負載轉矩及飛輪矩的折算電動機生產機械Tj1η1j2η2TmmGDR2GD12GD22GDm2TGDeq2等效負載電動機Tmeq上下首頁第二節(jié)多軸電力拖動系統(tǒng)轉矩及飛輪矩的折算1.負載轉矩的折算電動機生產機械Tj1j2TmmGDR2GD12GD22GDm2TGDeq2等效負載電動機Tmeq折算前負載功率P2=Tmm等效負載功率P2′=TmeqTmm=Tmeq等效轉矩Tmeq為Tmeq=

Tmm/

Tmeq=Tmnm/n=Tm/j

總轉速比j=n/nm=各級轉速比的乘積=j1j2...考慮傳動損耗Tmeq=Tm/(jC)

傳動效率C=各級傳動效率乘積=12...2.飛輪矩(轉動慣量)的折算TJeq等效負載電動機Tmeq折算原則：折算前后系統(tǒng)動能不變電動機生產機械Tj1j2Tmm11/2Jeq2=1/2Jmm2+1/2J112+1/2JR2除以21/2JRJ1Jm可以推導出這類系統(tǒng)的一般形式：其中：實際工作中，往往采用下式估算系統(tǒng)的飛輪矩：電動機轉子的飛輪矩一般取0.2~0.3多軸系統(tǒng)等效為單軸系統(tǒng)后運動方程：其中：TL=T0+Teq例題：2-1TGDeq2等效負載電動機TmeqT-TL=GDeq2375dndt二、平移運動系統(tǒng)的折算質量m電動機刨刀TnVmFm1、轉矩的折算TJeq等效負載電動機TmeqT0折算前負載功率P2=FmVm折算后負載功率P2′=TmeqTmeq

=FmVmTmeq

=FmVm/

=2n/60Tmeq

=9.55FmVmn考慮傳動損耗Tmeq

=9.55FmVmnC上下首頁折算前運動部件動能為：折算后運動部件動能為：2、飛輪矩的折算折算原則：系統(tǒng)動能不變三、工作機構提升和下放重物（1）提升重物負載轉矩折算重物負載轉矩：Tf=GR根據功率傳遞關系其中：考慮傳動機構損耗：為提升機構傳動效率傳動機構轉矩損耗：（2）下放重物時負載轉矩折算例2.3例2.4負載的機械特性指：n=f(TL)關系一、恒轉矩負載機械特性1、反抗性恒轉矩負載特性

負載轉矩由摩擦力產生，其特點：大小恒定（與n無關）；作用方向與運動方向相反。nTm0Tm-TmTm電動機軸Tn第三節(jié)負載的機械特性2、位能性恒轉矩負載特性負載轉矩由重力產生其特點：絕對值大小恒定；作用方向與n無關，不變。nTm0TmTm電動機軸Tnm提升時：nm>0,Tm>0阻轉矩下放時：nm<0,Tm>0拖動轉矩上下首頁二、風機負載機械特性

負載轉矩與轉速成平方關系TL=kn2。nTm0風力發(fā)電機三、恒功率負載機械特性負載轉矩與轉速成反比關系TL=k/nnTL0負載功率它與n無關，稱恒功率負載。第四節(jié)電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件穩(wěn)定運行的含義：⑴.系統(tǒng)經過一加速或減速過程后，應能以一定速度勻速運動⑵.系統(tǒng)受到某種外部干擾（如電壓波動、負載波動）運行速度稍有變化時，應保證在干擾消除后能恢復到原來的運行速度。以他勵直流電機拖動泵類負載運行為例來分析拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件曲線1是他勵直流電動機機械特性，1’為降電壓的機械特性，2為負載轉矩特性曲線。系統(tǒng)運行于穩(wěn)定工作點A,轉速為na,轉矩為TA,但電源電壓下降時：電源電壓突然降低（1）電磁過渡過程（2）機械過渡過程穩(wěn)定運行的充要條件：⑴電機的機械特性曲線n=f(TM)與工作機械的特性曲線n=f(TL)有交點（即拖動系統(tǒng)平衡點）；⑵.當