電機(jī)與拖動基礎(chǔ)課件2

第二章

電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)

DynamicsofElectricDriveSystems本章教學(xué)基本要求1.了解電力拖動基本概念；2.熟悉電力拖動系統(tǒng)運動方程式；3.掌握拖動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的概念。重點：運動方程式和負(fù)載轉(zhuǎn)矩。2.1典型生產(chǎn)機(jī)械的運動形式及轉(zhuǎn)矩2.1.1電力拖動系統(tǒng)的基本概念1.電力拖動

拖動：原動機(jī)帶動生產(chǎn)機(jī)械運轉(zhuǎn)叫拖動。電力拖動：電動機(jī)作為原動機(jī)，生產(chǎn)機(jī)械是負(fù)載，電動機(jī)帶動生產(chǎn)機(jī)械運轉(zhuǎn)的拖動方式稱電力拖動。2.電力拖動系統(tǒng)：用電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，拖動生產(chǎn)機(jī)械，并完成一定工藝要求的系統(tǒng)。2.電力拖動系統(tǒng)組成

圖2-1電力拖動系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)生產(chǎn)機(jī)械控制系統(tǒng)電動機(jī)電源采用電力拖動主要原因現(xiàn)代化生產(chǎn)中，多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動，主要原因是：1.電能的運輸、分配、控制方便經(jīng)濟(jì)。2.電動機(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.電力拖動系統(tǒng)的操作和控制簡便，可以實現(xiàn)自動控制和遠(yuǎn)距離操作等等。2.1.2典型生產(chǎn)機(jī)械運動形式及轉(zhuǎn)矩電力拖動系統(tǒng)：單軸（重點介紹）、多軸（可折算成單軸）。運動形式：旋轉(zhuǎn)、平移、升降。機(jī)械轉(zhuǎn)矩形式：摩擦力產(chǎn)生、重力產(chǎn)生。2.2單軸電力拖動系統(tǒng)運動方程式單軸：生產(chǎn)機(jī)械與電動機(jī)同軸，即:2.2.1單軸電力拖動系統(tǒng)運動方程式由牛頓第二定律知作直線運動的物體存在：轉(zhuǎn)動方程式同理，對于作旋轉(zhuǎn)運動的物體：（2-1）J為電動機(jī)軸上總轉(zhuǎn)動慣量單位kg·m2實用公式將運動方程式中，轉(zhuǎn)動慣量J

用飛輪矩GD2表示，角速度Ω用轉(zhuǎn)速n

表示，由于J與GD2的關(guān)系為（2-2）所以（2-3）說明GD2是一個整體，不是G與D2

的乘積，GD2由產(chǎn)品樣本或機(jī)械手冊上查出。GD2中的

D

為回轉(zhuǎn)直徑，不是實際直徑。關(guān)于ρ

或D

的物理概念可參見課本第39頁。運動方程式的分析

各轉(zhuǎn)矩正方向的規(guī)定：n的正方向：順時針；T的正方向：當(dāng)T與n（+）相同時為正；TL的正方向：當(dāng)TL

與n（+）方向相反時為正；慣性轉(zhuǎn)矩Tg的方向：由T

與TL的代數(shù)和來決定。（討論）各量表示法上述各量可用軸的剖面圖或直角坐標(biāo)系來表示2.3多軸電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩及飛輪矩折算工程上為了節(jié)省材料，電動機(jī)轉(zhuǎn)速都較高。輸出功率一定時，即P=TΩ=常數(shù)，當(dāng)Ω↓→T↑，由于T=CTΦIa

，則Ia↑和Φ↑，Ia↑→導(dǎo)線粗；Φ↑→鐵磁材料多。一般設(shè)計電動機(jī)速度高，通過提高Ω→降低T,節(jié)省材料。生產(chǎn)機(jī)械要求低速，而電動機(jī)設(shè)計的轉(zhuǎn)速較高，二者之間必有減速裝置，故一般電力多動系統(tǒng)多為多軸拖動系統(tǒng)。2.3.1多軸系統(tǒng)2.3.2多軸系統(tǒng)折算分析多軸系統(tǒng)采用的方法是：用一個等效的單軸系統(tǒng)代替原來實際的多軸系統(tǒng)。這種方法稱為“折算”。

折算原則：折算前后系統(tǒng)傳遞功率不變，系統(tǒng)的動能不變。

折算方向：一般是從生產(chǎn)機(jī)械軸向電動機(jī)軸折算。原因是研究對象是電動機(jī)。且電動機(jī)軸一般是高速。根據(jù)傳送功率不變的原則，高速軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩數(shù)值小。2.4負(fù)載的機(jī)械特性

負(fù)載的機(jī)械特性是指生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系即：n=f(TL)2.4.1恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，其大小與轉(zhuǎn)速n無關(guān)。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載分：反抗性負(fù)載特性和位能性負(fù)載特性。1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性特點：恒值負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL總是與轉(zhuǎn)速n的方向相反，即作用方向