电机与拖动电子科技大学

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1、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2.1电力拖动系统转动方程式一.典型生产机械的运动形式1.单轴旋转系统2.多轴旋转系统电动机工作机构电动机工作机构3.多轴旋转运动加平移运动系统4.多轴旋转运动加升降运动系统电动机工作机构电动机G二.单轴电力拖动系统转动方程式M负载电动机T:电动机电磁转矩(N·m)；TF:负载转矩(N·m)n:电动机转速(r/min)；T0:电动机空载转矩(N·m)T-TL：动转矩(N·m)或惯性转矩、加速转矩J：转动惯量(kg·m2)Ω：

2、系统转动角速度(rad/s)参考正方向M负载电动机参考正方向转矩与转速的方向问题实际转矩和转速方向：1.T与n同向，代数上同正同负；T与n反向，代数上一正一负。2.TL与n同向，代数上一正一负；TL与n反向，代数上同正同负。实际转矩和转速方向：1.转矩与n同向，则称为“拖动性”转矩2.转矩与n反向，则称为“制动性”转矩又由：m：系统转动部分的质量，kgG：系统转动部分的重力，Nρ：系统转动部分的转动惯性半径，mD：系统转动部分的转动惯性直径，mg：重力加速度，m/s2GD2：系统转动部分的飞轮矩，N·m2375：有单位的系数，m/min·s由转动方程

3、式可以分析系统运动状态：T-TL=0：系统静止或恒速运行，稳态；T-TL>0：系统加速运行，过渡过程；T-TL<0：系统减速运行，过渡过程。电动机起动时，电磁转矩与负载转矩的关系？电动机停车时，电磁转矩与负载转矩的关系？2.2多轴电力拖动系统的简化问题：全面分析多轴系统，必须列出每根轴的运动方程式及各轴相互联系的方程式，分析复杂。方法：通常把负载转矩与系统飞轮矩折算到电动机轴上来，变多轴系统为单轴系统。折算的原则是：保持系统的功率传递关系及系统的贮存动能不变。电动机工作机构2.2.1工作机构为转动情况时的折算工作机构电动机电动机等效负载1.负载转矩的

4、折算——保持功率传递关系不变(1)忽略传动机构的损耗，由折算前后功率不变，得：j=n/nf=j1j2j3…为传动机构总的速比(2)考虑传动机构的损耗时等效的传动机构的转矩损耗为：η=η1η2η3…为传动机构总效率2.飞轮矩的折算——保持系统动能不变负载飞轮矩折算(转动部分飞轮矩折算)：系统转动部分动能表达式：总的飞轮矩的估算：GDD2为电动机转子的飞轮矩电动机轴上只有传动机构中第一级小齿轮时，取δ=0.2~0.3，如果还有其它部件，则δ的数值需要加大。保持系统储存的动能不变，则系统总飞轮矩为：1.电动机经过速比j=5的减速器拖动工作机构，工作机构的实

5、际转矩为20Nm，飞轮矩为1Nm2，不计传动机构损耗，这算到电动机轴上的工作机构转矩与飞轮矩分别为多少？2.恒速运行的电力拖动系统中，已知电动机电磁转矩为80Nm，忽略空载损耗，传动机构效率为0.8，速比为10，未折算前实际的负载转矩应为多少？3.电力拖动系统中已知电动机转速为1000r/min，工作机构转速为100r/min，传动效率为0.9，工作机构未折算的实际转矩为120Nm，电动机电磁转矩为20Nm，忽略空载损耗，系统是加速还是减速运行？2.2.2工作机构为平移运动时的折算vF作用力平移速度432n1工件(mf)刨刀齿条齿轮电动机等效负载1.

6、负载转矩的折算考虑传动机构的损耗：2.负载飞轮矩的折算2.2.3工作机构做提升和下放重物运动时的折算G电动机v(a)把负载看作做平移运动的物体折算其飞轮矩；(b)若已知卷筒直径，可把负载重力折算为施加在卷筒上的转矩，看作做旋转运动的物体来折算其转矩。(c)特殊问题：提升与下放时的传动效率不同考虑传动损耗转矩时，提升和下放重物时转矩折算关系(1)提升重物时的转矩关系(2)下放重物时的转矩关系传动机构损耗转矩ΔT和电动机转轴空载损耗转矩T0均为摩擦性质的转矩，与转速n反向，为制动转矩；提升重物时，Tf/j与转速方向相反，为制动转矩；下放重物时，Tf/j与

7、转速方向相同，为拖动转矩；以同样的速度提升和下降重物时，传动机构的效率之间的关系是:结论：例1：某起重机的电力拖动系统如图所示。求：1.以速度v=0.3m/s提升重物时，负载（重物及钓钩）转矩、卷筒转速、电动机输出转矩及电动机转速；2.负载及系统的飞轮矩（折算到电动机轴上）3.以加速度a=0.1m/s2提升重物时，电动机输出的转矩。电动机解:(1)负载转矩（未折合）：卷筒转速：电动机输出转矩折合值：电动机转速：(2)负载及系统的飞轮矩(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物时，电动机输出的转矩2.3负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件2.3.1

8、负载的转矩特性2.3.2电力拖动系统稳定运行的条件2.3.1负载的机械特性电动机负载(生产机械)的转速与负载