电机与拖动课件 第八章电力拖动系统的动力学基础.ppt

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1、第八章电力拖动系统动力学基础第一节电力拖动系统的运动方程一般情况下，电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成部分电力传动系统示意图（图8-tem1)在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题是我们要讨论的主要问题第一节电力拖动系统的运动方程一.运动方程式1.直线运动时的运动方程式F--拖动力（N）；Fz--阻力（N）；m(dv/dt)--惯性力。作直线运动的物体（图8-tem1）第一节电力拖动系统的运动方程2.旋转运动时的方程式为：T--电动机产生的拖动转矩(N·m);Tz

2、--阻转矩（或称负载转矩）(N·m);J(dΩ/dt)--惯性转矩（或称加速转矩）。旋转运动的物体(图8-tem2)3.转动惯量J表示m与G--旋转部分的质量（kg）与重量(N)；ρ与D--惯性半径与直径（m）；g=9.81m/s2--重力加速度。转动惯量J的单位为kg·m2实际计算中常将旋转运动方程式化为另一种形式，即将角速度Ω（rad/s）化成用每分钟转数n(r/min)表示的形式这样有，旋转运动方程式的实用形式GD2--称为飞轮矩（N·m2）4.电动机的工作状态（1）当T=TZ，dn/dt=0，n=常值，电动机静止或等速旋转，

3、处于稳定运转状态（2）当T>TZ，dn/dt>0，处于加速状态，即过渡过程中（动态）（3）当T

4、转矩T及阻转矩Tz的代数和来决定旋转运动中的转矩(图8-tem4）第二节工作机构转矩、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。多轴系统到单轴的简化（图8-2）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；再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。1、问题！这种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2、解决途径：把实际的拖动系统等效为单轴系统3、等效原则：等效折算的原则是保持两个系统传送的功

5、率及储存的动能相同一.工作机构转矩Tz'的折算用电动机轴上的阻转矩Tz来反映工作机构轴上实际转矩Tz‘的工作，如图8-2所示折算的原则： 系统的传送功率不变若不考虑中间传动机构的损耗，有如下关系：转速比：j=Ω/ΩZ=n/nz二、传动机构与工作机构飞轮力矩的折算解决问题的思路：将传动机构各轴的转动惯量J1、J2、J3...及工作机构的转动惯量Jz折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效的转动惯量J来反映整个拖动系统中转速不同的各轴的转动惯量折算原则：折算必须以实际系统与等效系统储存动能相等为原则得下列关系：考虑到GD2=4gJ，Ω=2

6、πn/60，得第三节考虑传动机构损耗的简化方法传动机构损耗的简化考虑方法可在折算公式中引入传动效率hc(一)工作机构转矩Tz'的简化折算1.电动机工作在电动状态由电动机带动工作机构，功率由电动机向工作机构传送，传动损耗由电动机承担，电动机发出的功率比生产机构消耗的功率大2.电动机工作在发电制动状态由工作机构带动电动机，功率传送方向与电动状态时相反,传动损耗功率由工作机构承担,传送到电动机轴上的功率较工作机构轴上的功率小hc为传动机构总效率，在使用多级传动时，如各级效率为hc1、hc2、hc3...,则hc应为各级效率的乘积：hc=h

7、c1·hc2·hc3...每对齿轮（用滚动轴承）的满载效率为0.975~0.985，蜗轮蜗杆传动的满载效率为0.5~0.7，可由机械工程手册上查到。第四节生产机械的负载转矩特性在运动方程式中，阻转矩（或称负载转矩）Tz与转速n的关系Tz=f(n)即为生产机械的负载转矩特性,分为三大类一、恒转矩负载特性恒转矩负载的特点是负载转矩Tz与转速n无关，即当转速变化时，负载转矩Tz保持常值。又可分为：1.反抗性反抗性恒转矩负载特性的特点是：恒值转矩Tz总是反对运动方向如金属的压延、机床的平移机构等摩擦负载转矩（图8-6）2.位能性位能性恒转矩

8、负载特性的特点是：转矩Tz具有固定的方向，不随转速方向改变而改变如起重类型负载中的重物。位能性负载转矩（图8-7）二.通风机负载通风机负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比，即Tz=K·n2此类负载有通风机、水泵、油泵等。