电力拖动的动力学基础.ppt

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1、第2章电力拖动系统动力学掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作状态。会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。本章要求：§2.1电力拖动系统的运动方程式一、电力拖动系统的组成电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务。电力拖动系统的组成:电动机工作机构电源传动机构控制设备二电力拖动系统的运动方程式n电动机生产机械TTFT0TL轴Tn单轴电力拖动系统的运动方程以电动机的轴为研究

2、对象，电动机运行时的轴受力如图示。电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方向，然后规定:电磁转矩的正方向与n的正方向相同，负载转矩的正方向与n的正方向相反。电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列方程式:轴TLLTnT：电磁转矩；TL：负载转矩,N.mJ：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2：电动机角速度,rad/s在工程计算中,常用n代替表示系统速度,用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性功率平衡方程得出功率平衡方程=2n/60M：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，N：系统转动部分的转动半径，mD：系统转动部分的转动直径，mg：重力加速度=9

3、.8m/s所以：T－TL=0T－TL>0T－TL<0GD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系数375具有m/min.s量纲(T－TL):称为动转矩系统旋转运动的三种状态系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态系统处于加速运行状态，即瞬态（暂态）过程系统处于减速运行状态，即瞬态（暂态）过程三.运动方程式中转矩的正负号分析应用运动方程式，通常以电动机轴为研究对象运动方程式写成下列一般形式旋转运动中的转矩(上图)对公式中T与TL前带有的正负符号，作如下规定：预先规定某一旋转方向为正方向，则TLTL1.转矩T方向如果与所规定的旋转正方向相同T前取正号，相反时取负号；2.阻转矩TL方向如果与所规定

4、的旋转正方向相同时TL前取负号，相反时取正号3.加速转矩（GD/375）(dn/dt)的大小及正负符号由转矩T及阻转矩TL的代数和来决定2TnTLa)-T-n-TLb)n-T-TLc)例如:规定转速顺时针为正,逆时针为负,电磁转矩的正方向与转速正方向相同,负载转矩的正方向与转速正方向相反.图a中,T,nTL都为正.所以:§2.2多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算实际拖动系统的轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴的系统要复杂，计算起来也较为困难。如要全面研究这个系统的问题，必须对每根轴列出其相应的运动方程式；列出各轴间互相联系的方程式；最后把这些方程式联系起来，全面地研究系统的运动。问题！这种

5、方法研究这个系统太复杂。对电力拖动系统而言，通常把电动机轴作为研究对象即可解决途径：把实际的拖动系统等效为单轴系统等效原则：等效折算的原则是保持两个系统传送的功率及储存的动能相同j2电动机生产机械Tj1TfnbGDaGDbGDf22n22nfnTGDeq等效负载电动机TF2一、多轴旋转系统的折算（一）负载转矩的折算若不考虑损耗，工作机构折算前的机械功率为，折算后的机械功率为折算的原则是折算前后的功率不变，所以，若考虑传动机构的效率，负载转矩的折算值还要加大，为（二）飞轮矩的折算旋转物体的动能大小为根据折算前后系统动能不变的原则折算到电动机轴上总飞轮矩为电动机生产机械Tj1TfnbGDaGD

6、bGDf22n22nfj2n2GD1GD2GD322n122n3二、平移运动系统的折算FV工件刨刀nfTnTLT0(一)阻力F的计算(二）平移运动部件质量的折算FV工件刨刀16732485电动机三、升降运动系统的折算nVTG（一）提升重物时负载转矩的折算重物作用在卷筒上，卷筒上的负载转矩为GR.不计损耗时，折算到电动机轴上的负载转矩为（二）下放重物时负载转矩的折算提升重物下放重物nVTGnVTG负载的转矩特性指：n=f(TL)关系一、恒转矩负载机械特性生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与n相反，为制动转矩。重力产生的转矩为位能性转矩，

7、其作用方向与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。§3.3负载的转矩特性1、反抗性恒转矩负载特性负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与n无关）；作用方向与运动方向相反。nTL0TL-TL如金属的压延、机床的平移机构等2、位能性恒转矩负载特性负载转矩由重力产生其特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。提升时：n>0,TL>0阻转矩下放时：n<0,TL>0拖动转矩电动机轴如起重类型负载中的重物。二