电力拖动基础-课件-孙克军.ppt

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1、本章主要介绍电力拖动系统的构成、电力拖动系统的运动方程式、生产机械的负载转矩特性以及电力拖动系统稳定运行的条件。1１.１电力拖动系统的组成电力拖动系统，是指以电动机作为原动机拖动生产机械完成一定工艺要求的系统。电力拖动系统通常由电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源等5部分组成。图1-1电力拖动系统组成框图在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构，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21.2电力拖动系统的运动方程式2.1.1单轴系统的运动方程式图1-2单轴电力拖动系统图中：为电动机的电磁转矩为电动机的转速为负载转矩(注意:)3根据刚体

2、转动定律，可写出单轴系统的运动方程式：式中:J___转动部分的转动惯量,(包括电动机的转动惯量和生产机械的转动惯量，单位为kg.m2)Ω___为电动机的机械角速度(单位为rad/s)。在工程中，系统的惯性作用常用飞轮矩来表示为电动机转子与生产机械转动部分的飞轮矩之和（单位：Nm2)4(2)如果从产品目录中查出的飞轮矩的单位是,则需乘以9.8。又因为所以,单轴系统运动方程式的实用形式：注意：(1)GD2是表征转动系统惯性的完整概念，不能简单地理解为两者的乘积。5由运动方程式可知，系统有的三种运行状态1)当时时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态。2)当时时,系统处于加速运行状态，即处于暂

3、态。3)当时时,系统处于减速运行状态，即处于暂态。电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，而系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。6注意：运动方程式针对的是单轴拖动系统，对于多轴拖动系统，要将多轴系统等效为一单轴系统。运动方程式中转矩正、负号的规定首先确定电动机某一电动状态时转速的方向为系统旋转正方向，然后规定：（1）电磁转矩与转速的正方向相同时为正，相反时为负。（2）负载转矩与转速的正方向相同时为负，相反时为正。72.1.2多轴电力拖动系统的等效图1-3多轴电力拖动系统8折算原则：折算前后系统所传送的功率及所储存的动能不变。折算包括：负载转矩的折算和飞轮矩的折算负载转矩的折

4、算是从系统已知的实际负载转矩计算出折算到电动机轴上的等效负载转矩。飞轮矩的折算是从已知的各传动轴上的飞轮矩计算出折算到电动轴上的总飞轮矩。由于这两种折算随生产机械工作机构运动形式的不同而不同，下面分三种情况来进行讨论。9(1)负载转矩的折算1.工作机构旋转运动时转矩与飞轮矩的折算，转速为设图1-3a)中工作机构的实际负载转矩为相应的角速度，则工作机构的功率(1-5)设折算到电动机轴上的负载转矩为，电动机轴的转速为，相应的角速度为Ω，则折算到电动机轴上的功率为PL为(1-6)10若忽略传动机构的功率损耗，按照折算前、后功率不变的原则，于是有(1-8)(1-7)则折算后的负载转矩为：式中，，为传

5、动机构的总转速比。在多级传动机构中，它等于各级传动轴转速比的乘积，即11实际上，在机械功率的传递过程中，传动机构存在着功率损耗，称为传动损耗。传动损耗可以用传动机构的效率η来描述。传动损耗到底是由电动机承担还是由生产机械承担，取决于功率传递的方向。当电动机工作在电动状态时，功率传递方向是从电动机流向生产机械，传动损耗由电动机承担。此时，按照折算前、后传递功率不变的原则，折算后的负载转矩为：(1-10)12当电动机工作在发电制动状态时，功率传递方向是由生产机械流向电动机，此时传动损耗由生产机械承担。按照折算前、后传递功率不变的原则，折算后的负载转矩为：(1-12)注意，式(1-10)和式(1-

6、12)中，η为传动机构的总效率。13（2）飞轮矩的折算设图1-3a)中电动机轴上的转动惯量为第二根轴的转动惯量为工作机构转轴的转动惯量为折算到电动机轴上的等效转动惯量为按照折算前后系统储存动能不变的原则，有：所以，折算后的等效转动惯量J为：14式中，代入上式，可得到等效的单轴飞轮矩GD2为：将(1-16)是电动机转子的飞轮矩与装在该轴上的齿轮飞轮矩之和；为第二根轴上两个齿轮飞轮矩之和；为第三根轴上工作机构飞轮矩与该轴齿轮飞轮矩之和。由式(1-16)可知，各级飞轮矩折算到电动机轴上时，应除以电动机与该级之间转速比的平方。因此，飞轮矩折算的一般形式为：152.工作机构平移运动时转矩与飞轮矩的折算

7、图1-4龙门刨床传动机构示意图16(1)负载转矩的折算设切削时图1-4中工作台与工件的平移速度为v(单位为m/s),工作机构做平移运动时受到的阻力（切削力）F为(单位为N)，则切削功率(单位为W)为依据折算前、后功率不变的原则，若不考虑传动损耗，则有：于是，当考虑传动损耗时,17(2)飞轮矩的折算设平移物体折算至电动机轴上的转动惯量为于是，平移物体折算到电动机轴上的飞轮矩为：设作平移运动的物体总质量为，其重量