2-1电力拖动系统的运动方程式2-2

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1、第二章教案第39页周次第3周章节名称§2-1电力拖动系统的运动方程式§2-2§2-3他励直流电机机械特性§2-4起动特性授课方式理论课（√）；实验课（）；实习（）教学时数4学时教学目的及要求要求掌握：u电力拖动系统转动方程式,。u熟练掌握电动机的机械特性。教学内容提要时间分配1．电力拖动系统转动方程式,2．负载特性。3．电动机的机械特性。4．电动机的启动过程。第一节课：1，23第二节课：3，4教学重点与难点1电力拖动系统转动方程式。2电动机的自然和人为机械特性。讨论练习和作业1电力拖动方程式的符号。2机械特性方

2、程式。3直流电机为什么不能直接启动？4实验如何完成？教学手段多媒体与其它方式结合参考资料1《电机与拖动基础》刘启新中国电力出版社2《电机与拖动基础》宋银宾机械出版社3《电机与电力拖动》顾绳谷合肥工业出版社4《电机原理及拖动》彭鸿才机械工业出版社39鞍山科技大学电信学院控制系第二章教案第39页第一节单轴电机拖动系统的运动方程式图2-1单轴电机拖动系统所谓单轴电机拖动系统，就是指只包含一根轴的系统，如图所示。当电动机的转矩作用于这一系统时，根据动力学定律可知，电动机的转矩除了克服运动系统的静阻转矩外，还使整个系统沿

3、着电动机转矩的作用方向，产生角加速度。而角加速度的大小与旋转体的转动惯量J成反比。这种关系可用方程式表示如下：(2—1)式中——电动机的拖动转矩(牛·米)；——负载静阻转矩(牛·米)；J——单轴旋转系统的转动惯量(牛·米·秒2)；——单轴旋转系统的角速度(1／秒)；——时间(秒)；——惯性转矩(牛·米)。式(2—1)为单轴拖动系统以转矩表示的运动方程式。它与直线运动系统的运动方程式()相似。从实质上讲，式(2—1)就是旋转运动系统的牛顿第二定律。式(2—1)是电机拖动系统运动方程的一般形式，由于此式所用单位在计

4、算和使用中不太方便，因此，在电机拖动的工程应用和实验计算中，往往不用转动惯量，而用飞轮惯量GD239鞍山科技大学电信学院控制系第二章教案第39页来表征旋转物体的惯性作用。旋转物体的角速度也用电动机轴上的转速n表征。因为：(2—2)(2—3)式中——重力加速度，=9.80米／秒2；——整个系统旋转部分的质量(公斤·秒2／米)；G——整个系统旋转部分的重量(牛)；——系统转动部分质量对其旋转轴的回转半径．(米)；——系统转动部分质量对其旋转轴的回转直径．(米)。将式(2-2)和式(2—3)代入式(2-1)，可得运动

5、方程式的实用形式：(2—4)式(2-4)是今后常用的运动方程式，它表征了电机拖动系统机械运动的普遍规律，是研究电机拖动系统各种运转状态的基础，也是生产实践中设计计算的依据。当=0时，，常数(或=0)，系统稳定运转或静止；当时，，常数，系统加速运转；当时，，常数，系统减速运转。在理解和使用上述运动方程式(2—4)时，还必须注意以下几个问题：(1)GD2是表示整个旋转系统惯性的物理量，是一个符号，切不可以把它割裂开而理解为系统的G与D2的乘积。通常将GD2称为飞轮惯量或飞轮转矩。(2)电动机电枢(即转子)及其它机械

6、部件的飞轮转矩GD2的数值可从相应的产品目录或有关手册中查得，其单位目前都用牛·米2的单位。39鞍山科技大学电信学院控制系第二章教案第39页(3)式(2—4)中的数值375具有加速度的量纲。(4)为了使运动方程式具有普遍性，能够描述各种各样运动形式和运行状态的系统，式中转矩与应带有正、负号。一般是首先规定某一旋转方向(如顺时针方向)为正方向。对于电动机的转矩，若转矩方向与所规定的正方向相同，则带正号，反之则带负号。而负载转矩的正负号与上述规定正好相反。即负载转矩的方向与所规定的正方向相同时，则带负号，相反时则带

7、正号。因此运动方程式的一般形式为：(2—5)第二节典型的负载转矩特性几种典型的生产机械负载转矩特性。一、恒转矩负载特性所谓恒转矩负载特性，是指负载转矩与其转速n无关的特性，即当转速变化时，负载转矩保持常数。在恒转矩负载中，又分为反抗性恒转矩负载特性和位能性恒转矩负载特性两种。反抗性恒转矩负载的转矩作用方向随转动方向的改变而改变。摩擦性负载转矩就具有这样的性质，负载转矩的方向总是和运动方向相反。属于这一类的生产机械有提升机的走行机构，皮带运输机，轧钢机以及某些金属切削机床的平移机构等。其特性曲线应画在平面坐标系的

8、第一与第三象限内。如图所示。位能性恒转矩负载的转矩作用方向不随转动方向的改变而改变。属于这一类的生产机械有起重机的提升机构，高炉料窜卷扬机构、矿井提升机构等，其特性曲线是一条由第一象限到第四象限的直线，如图所示。39鞍山科技大学电信学院控制系第二章教案第39页图2—3反抗性恒转矩负载特性图2—4位能性恒转矩负载特性二、恒功率负载特性在机械加工工业中，有许多机床(如车床)在粗加工时，切削