电力拖动系统动力学基础课件.ppt

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1、第2讲电力拖动系统动力学基础（3学时）2013.03.26电机及拖动基础前讲内容要点回顾：1、磁场的基本物理量2、磁路分析方法、步骤3、电机的能量损耗与发热电力拖动系统的运动方程拖动——应用各种原动机使生产机械产生运动，以完成一定的生产任务。电力拖动——以电动机为原动机，按照生产任务的要求来拖动生产机械。电力拖动装置的组成——电动机、工作机构、控制设备及电源等在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构，它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工作机构。皮带轮、直轴、齿轮传动箱、涡轮、蜗杆典型生产机械的运动形式1.单轴旋转系统电

2、动机、传动机构、工作机构等所有运动部件均以同一转速旋转。2.多轴旋转系统电动机工作机构电动机工作机构经过传动机构改变了转速，各轴的转速不同。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以转速的方向为准（n）:T2:与n同向时为正（拖动），反之为负（制动）TL:与n反向时为正（制动），反之为负（拖动）转矩的正负判定电力拖动系统的运动方程式注意：T2为电机的输出转矩。T2=T-T0,T---电磁转矩；T0---空载转矩一运动方程式对于直线运动对于旋转运动F——拖动力（N）Fz——阻力（N）m(dv/dt)——惯性力（

3、N）T2——拖动转矩（N·m）TL——阻转矩（N·m）J——转动惯量（kg·m2）J(dΩ/dt)——惯性转矩或加速转矩(N·m)1.单轴电力拖动系统的运动方程※J——转动惯量（kg·m2）——旋转角加速度（rad/s2）——惯性转矩（N·m）T2=Te－T0※电动状态：T0与T2方向相反，T2＞0（拖动），T0＞0（制动）。制动状态：下放重物时，T0与T2方向相同，T2<0（制动），T0＜0（拖动）。ddtJddt电动状态T2T0制动状态下放重物T2T0正方向属于制动转矩Te－TL=Jddt忽略T0，则飞轮矩(N·m2)因为J=m2Gg=D

4、2（）2GD24g=旋转部分的质量（kg）回转半径(m)：将旋转物体的质量m集中到距离轴心为的一点，当其转动惯量与该物体的转动惯量相等时，这一距离------回转半径。2n60T2－TL=GD2d4gdt回转直径(m)※物体的旋转半径与几何半径R是不相等的。对于均匀实心圆柱体，与几何半径R的关系为R2==GD2dn375dtGD2dn375dtT2－TL=单轴电力拖动系统的运动方程也可表示为：GD2=4gJ-----飞轮转矩GD2dn375dtT2－TL=忽略T0，有当T2＞TL时，→ndndt＞0→加速的暂态过程。当T2=TL时，dndt

5、=0稳定运行。当T2＜TL时，→ndndt＜0→减速的暂态过程。n=0n=常数负载吸收的功率(1)T2＞0，即T2与Ω方向相同（拖动）。电动机输出机械功率——电动状态。(2)T2＜0，即T2与Ω方向相反（制动）。电动机输入机械功率——制动状态。2.单轴电力拖动系统的功率平衡方程T2－TL=Jddt（）=ddtJ212电动机输出的功率系统动能的变化量P2－PL=JddtT2－TL=Jddt动态功率(3)TL＞0，即TL与Ω方向相反（制动）。负载从电动机吸收机械功率。(4)TL＜0，即TL与Ω方向相同（拖动）。负载释放机械功率给

6、电动机。(5)P2＞PL，，加速状态，系统动能增加。(6)P2＜PL，，减速状态，系统动能减少。J→∞ddtΩ和n不能突变，否则即系统不可能具有无穷大的功率。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）TL与转速n的关系TL=f(n)或n=f(TL)，即为生产机械的负载转矩特性n=f(T)的方程式和曲线称为电动机的机械特性——绘制在同一图上，是分析电力拖动系统的重要工具。生成机械的负载转矩特性，可归纳为三种类型：（一）恒转矩负载特性（二）通风机负载特性（三）恒功率负载特性生产机械的负载转矩特性恒转矩负载特性——负载转矩TL

7、与转速n无关反抗性恒转矩负载特性——特点：转矩TL总是阻碍运动的方向，位于一、三象限（如金属压延机构、机床平移机构等）位能性恒转矩负载特性——特点：转矩TL具有固定的方向，位于一、四象限，由拖动系统中某些具有位能的部件造成（如起重机中的重物）nTLnTL生产机械的负载转矩特性通风机负载特性——负载转矩与转速大小有关，基本上与转速的二次方成正比通风机负载特性属于通风机负载的生产机械有离心式通风机、水泵、油泵等，其中空气、水、油等介质对机器叶片的阻力基本上和转速的平方成正比。恒功率负载转矩特性——负载转矩基本上与转速成反比，切削（负载）功率基本不变生产机

8、械的负载转矩特性恒功率负载特性电力拖动系统的稳态分析分析内容：电力拖动系统是由电动机与负载两部分组成的，电动