电力拖动第一章动力学基础.

电机与电力拖动基础教程羌予践主编电气教研室709电力拖动主讲：高宁宇第1章1、拖动：原动机带动生产机械运转。2、电力拖动：电动机作为原动机，生产机械是负载，电动机带动生产机械运转的拖动方式称电力拖动。3、电力拖动系统：用电动机作为原动机来拖动生产机械运行的系统。将电能转换成机械能，并完成一定工艺要求的系统。4、发展：（1）成组拖动（2）单机拖动（3）多电机拖动电力拖动系统绪论下页上页返回第1章控制设备电动机传动机构生产机械电源5.电力拖动系统组成：包括电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。下页上页返回6.电力拖动系统分类：（1）直流电力拖动系统（2）交流电力拖动系统第1章现代化生产中，多数生产机械都采用电力拖动，主要原因是：1.电能的运输、分配、控制方便经济。2.电动机的种类和规格很多，它们具有各种各样的特性，能很好的满足大多数生产机械的不同要求。3.电力拖动系统的操作和控制简便，可以实现自动控制和远距离操作等等。第1章1.3.1电力拖动系统的运动方程1、单轴电力拖动系统。2、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，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。1.3电力拖动系统的动力学基础下页上页返回第1章各量表示法上述各量可用轴的剖面图或直角坐标系来表示nT0TLnTTLa轴的剖面图b直角坐标系转速n、转矩T、负载转矩TL的正方向下页上页返回第1章根据旋转运动系统的牛顿第二定律，可得转动方程式：dΩdLTTJt则电力拖动系统的运动方程：dtdnGDTTL3752为系统旋转部分的总飞轮矩，单位N·m2系数375是个具有加速度量纲的系数，单位为m/min·s2GD下页上页返回第1章电力拖动系统的运动状态：其中：称为动态转矩或加速转矩下页上页返回第1章1.3.2多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算折算前提：以电动机轴为研究对象。折算原则：保持系统的功率传递关系及系统的贮存动能不变。负载转矩的折算：从已知的实际负载转矩求出等效的负载转矩。系统飞轮矩的折算：从已知的各转轴上的飞轮矩求出系统的总飞轮矩。下页上页返回第1章1.工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算(1)转矩的折算折算前负载功率P2=Tmm等效负载功率P2´=TeqTmm=TeqTeq=Tmm/=Tm/j其中：1、总转速比j=n/nm=各级转速比的乘积=j1j2...2、考虑传动损耗Teq=Tm/(jC)C=各级传动效率乘积=12...3、转矩损耗△T=Tm/(jC)-Tm/j下页上页返回第1章(2)飞轮矩折算折算前后系统动能不变∵以图所示的系统为例，负载飞轮矩折算的计算式为：化简得：一般形式：总飞轮矩估算：22211222460GDnJg2212212122)(jjGDjGDGDGDmReq2222122212122)(jGDjjGDjGDGDGDmReq＋22)1(DeqGDGD3.0~2.0是电动机转子的飞轮矩。一般下页上页返回123第1章(1)转矩的折算折算前切削功率：Pm=FmVm折算后切削功率：P2´=TmeqTmeq=FmVmTmeq=FmVm/由于=2n/60Tmeq=9.55FmVm/n考虑传动损耗Tmeq=9.55FmVm/nC2.工作机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算下页上页返回第1章(2)飞轮矩的折算设做平移运动部分的物体重量为Gm，质量为m，折算前动能：折算后动能：折算前后的动能不变。∴∴传动机构中其他轴上的GD2的折算，与前述相同。下页上页返回第1章3.工作机构做提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩的折算(1)转矩的折算1)提升重物时负载转矩的折算重物对卷筒轴的负载转矩为GmR不计传动机构的损耗，折算后的负载转矩为:若考虑传动机构的损耗，折算后的负载转矩应为:提升重物时系统损耗的转矩为：下页上页返回第1章2)下放重物时负载转矩的折算重物对卷筒轴的负载转矩为GmR不计传动机构的损耗，折算后的负载转矩为:若考虑传动机构的损耗，折算后的负载转矩应为:此时系统损耗的转矩为：两效率之间的关系近似认为：(2)飞轮矩的折算升降运动的飞轮矩折算与平移运动相同。故升降部分折算到电动机轴上的飞轮矩为：下页上页返回第1章1.3.3电力拖动系统的负载特性负载的机械特性：n=f(TL)1.恒转矩负载特性特点：TL=常数(1)反抗性恒转矩负载特点：大小恒定，方向总是与运动的方向相反。例如轧机，机床刀架平移机构等下页上页返回第1章(2)位能性恒转矩负载特点：绝对值大小恒定，方向固定不变，与n方向无关例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的即重力产生的负载转矩方向固定不变，故在第一和第四象限。下页上页返回第1章2.恒功率负载特性特点：负载转矩与转速成反比．即此时，负载的功率为：/LLTkn2609.55LLLLLnkPTT常值图1-17恒功率负载特性0LTTn下页上页返回适用于金属切削车床。粗加工时，n低，T大；精加工时，n高，T小。第1章3.风机、泵类负载转矩特性特点：负载转矩与转速的平方成正比，2LLnkT下页上页返回第1章1.3.4电动机的机械特性及电力拖动系统稳定运行的条件工作点：电动机的机械特性与负载特性画在同一坐标平面上，两特性的交点平衡状态：T=TL，系统以转速n恒速运行，表明系统处于平衡状态稳定状态：1、电力拖动系统在某一扰动作用下，离开平衡位置，在新的条件下达到新的平衡。2、当扰动消失后，系统能回到原来的平衡位置。平衡是否稳定？决定于生产机械与电动机两条特性的配合下页上页返回第1章图1-21拖动系统的不稳定运行LT210n1nAnTl'A电力拖动系统稳定运行分析下页上页返回第1章一个电力拖动系统能够稳定运行的充分必要条件是：(1)电动机的机械特性与负载的机械特性必须相交，在交点处T=TL，实现转矩平衡。(2)在交点处。dndTdndTL上页返回在交点处，在交点所对应的转速之上应保证TTL，而在这转速之下则要求TTL，数学表达式文字表达式