电机拖动基础第2章

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1、电机拖动基础第2章第二章电力拖动系统动力学2.1电力拖动系统转动方程式2.2多轴电力拖动系统的简化2.3负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件12.1电力拖动系统转动方程式电力拖动系统转动方程式凡是由电动机作为动力，拖动各类生产机械，凡是由电动机作为动力，拖动各类生产机械，完成一定的生产工艺要求的系统，都称为电力拖动系统电力拖动系统。生产工艺要求的系统，都称为电力拖动系统。电力拖动系统一般由电动机传动机构、工作机构、电动机、电力拖动系统一般由电动机、传动机构、工作机构、电源控制设备五部分组成五部分组成。和控制设备五部分组成。电源控制设

2、备电动机传动机构工作机构U单位名称单位名称单位符号为了抓住本质，转/分为了抓住本质，首先用简r/min电动机转速—n电动机转速分单的单轴电力拖动系统单轴电力拖动系统进单的单轴电力拖动系统进N·m电动机电磁转矩—T电动机电磁转矩牛·米米行分析。行分析。电动机空载转矩—T0（空载损耗，转子风阻和轴承摩擦）电动机空载转矩电动机与负载为空载损耗，转子风阻和轴承摩擦）同一个轴，同一个轴工作机构转矩—TF同一转速。工作机构转矩，同一转速。负载转矩TF+T0=TLIa电动机MT负载nTL2多轴系统单轴系统3电力拖动系统的运动方程1.直线运动方程式外力是

3、改变物体运动状况的原因F?F=ma=mdvLdtF?作用在直线运动部件上的拖动力,(N)F?作用在直线运动部件上的阻力,(N)Lm?直线运动部件的质量，)(kgv?直线运动部件的线速度，/s)(ma=dv?直线运动部件的加速度，/s2)(mdt4单轴系统的旋转运动方程式2.单轴系统的旋转运动方程式单轴：工作机构与电动机同轴，单轴：工作机构与电动机同轴，同一转速nT0TF电动机工作机构T轴TLn=Jd?LdtT?拖动转矩,(N?m)T?负载转矩,(N?m)LJ?转动部件的转动惯量，?m2)(kg??转动部件的机械角速度，/s)(radd??

4、转动部件的机械角加速度，/s2)(raddtT?TT5实用公式在工程计算中，常用n代替?在工程计算中，常用n代替?表示系统转动速飞轮矩GD表示系统机械惯性。度，用飞轮矩GD2代替J表示系统机械惯性。=2πn/60G???D?=J=mρ2=??g??2??4g2?GD2dnT?T=L375dt2GDm?转动部分的质量,(kg)ρ?转动部分的惯量半径,(m)G?转动部分的重量,(N)g?重力加速度，=9.8m/s2gD?转动部分的惯性直径,(m)GD2?转动部分的飞轮矩,工程上看成整体,(N?m2)6GD2dnT?T=L375dt转矩T、T→

5、N?m,GD2→N?m2,n→r/min，t→sL375=4g×60具有加速度的量纲（m/min?s）2π电力拖动系统的运动状态：电力拖动系统的运动状态：??GD2dn=0→dn=0→稳态(静止或匀速)??T?T=?L375dtdt?动???GD2dn>0→dn>0→加速?转??T?TL=dt?375dt矩???GD2dn<0→dn<0→减速?T?T=?L375dt?dt??7nnn0电力拖动系统正方向的规定运动方程可写成GD2dn±T?(±T)=L375dt0TLTnT0TF电动机工作机构T轴nTLT式中的正、负的规定：以某一旋转方向的

6、转速n式中的正、负的规定：以某一旋转方向的转速n为参考方向，电动机拖动转矩T同向时取正号，方向，电动机拖动转矩T与n同向时取正号，反向时取负号；负载转矩TL与n同向时取负号，反向时取正号。动负载转矩T同向时取负号，反向时取正号。转矩的大小和正负号由T的代数和来决定。转速n转矩的大小和正负号由T与TL的代数和来决定。转速n的正方向一般选实际转向。的正方向一般选实际转向。83.多轴系统多轴系统一般设计电动机转速较高：节省材料。一般设计电动机转速较高：通过提高?→降低T,节省材料。电动机转速较高降低输出功率一定时，常数，输出功率一定时，即P=T

7、?=常数，当?↓→T↑，由于常数T=CTΦIa，则Ia↑和Φ↑，Ia↑→导线粗；Φ↑→铁磁材料导线粗；导线粗多。生产机械要求低速，而电动机设计的转速较高，生产机械要求低速，而电动机设计的转速较高，二者之间必有减速装置，故一般电力拖动系统多为多轴拖动系统。减速装置，故一般电力拖动系统多为多轴拖动系统。多轴拖动系统每根轴上的转矩，飞轮矩都不一样。每根轴上的转矩，飞轮矩都不一样。对多个转动方程式联立求解。求解。n电动机TFnn1Tf电动机j1工作机构n2η1j2工作机构简化？简化？η29多轴系统折算分析多轴系统采用的方法是：分析多轴系统采用的方

8、法是：用一个等效的单轴系统代替原来实际的多轴系统。这种方法称为“统代替原来实际的多轴系统。这种方法称为“折算”。折算原则：折算前后系统传递功率不变系统的动功率不变，折算原则：折算前后系统传递功