电机与电力拖动基础教程第1章课件.pptVIP

第1章 1.3.3 负载的机械特性 1.恒转矩负载特性 恒转矩负载是指负载转矩TL为常数，其大小与转速n无关。 根据负载转矩的方向是否与转向有关，恒转矩负载分：反抗性负载特性和位能性负载特性。 负载的机械特性是指生产机械的负载转矩与转速之间的关系即：n=f(TL) 下 页 上 页 返 回 第1章 ⑴反抗性恒转矩负载特性 特点：恒值负载转矩TL的方向总是与转速n的方向相反，即作用方向总是阻碍运动的方向，如摩擦类型的负载。 当正转时n为正， TL与n方向相反，应为正，即在第一象限 当反转时n为负， TL与n方向相反，应为负，即在第三象限。 负载转矩 与转速 的正方向相同时为负，相反时为正。 复习转矩正方向的规定 下 页 上 页 返 回 第1章 反抗性恒转矩负载 当转速n=0时，外加 转矩不足以使系统运动。 根据作用力与 反作用力原 理，这时反抗力负载转矩 大小和方向取决于外加转 矩的大小和方向。即与外 加转矩大小相等，方向相 反，负载转矩特性应与横 轴重合。例如轧机，机床 刀架平移机构等。 下 页 上 页 返 回 第1章 ⑵位能性恒转矩负载特性 特点：负载转矩TL的方向与转速n的方向无关， TL具有固定不变的方向。 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。 当n0时，TL0是阻碍运动的制动性转矩； n0时，TL0是帮助运动的拖动性转矩。转矩特性位于一、四象限。 下 页 上 页 返 回 第1章 2. 恒功率负载转矩特性 特点：当转速n变化时，负载功率基本不变。 根据 粗加工时，切削量大，n 低，T大； 精加工时，切削量小，n 高， T小。 适用于金属切削车床。 TL的大小基本上与转速n成反比 下 页 上 页 返 回 第1章 3.通风机、泵类负载转矩特性 如风机、水泵，油泵等，如图所示，虚线是在考虑 了轴承上的摩擦转矩(为恒转 矩)后得出的实际鼓风机负载 转矩。 虚线： TL=TL0+kn2 TL的大小基本上与转速平方成正比，即有： 理想的通风机特性 实际通风机特性 实际生产机械的负载转矩特性可能是以上几种典型特性的综合。 下 页 上 页 返 回 第1章 1.3.4 电力拖动系统稳定运行的条件 稳定运行的概念 电力拖动系统在某种扰动作用下，离开原来的平衡状态，但仍能在新的条件下达到平衡状态，或者在扰动消失后仍能自动恢复原平衡状态，则该系统是稳定的。 当 或 时,系统处于静止或恒转速运行状态，即处于稳态。 稳定运行的条件 回顾 任何一个电力拖动系统都可以简化为电动机与负载两部分组成。电动机的电磁转矩与转速关系称为电动机的机械特性n=f(T)，为使拖动系统能稳定运行，要求电动机的机械特性和生产机械的负载特性必须配合得当。 运动方程式 下 页 上 页 返 回 第1章 稳定运行的必要条件：当 T=TL ， 即电动机的机械特性n=f(T)与负载的转矩特性n=f(TL)有交点称静态平衡，这是稳定运行的必要条件 T=TL是平衡稳定运行的一个必要条件。 下 页 上 页 返 回 第1章 答:根据稳定运行的概念 (1)要看系统出现干扰后在新的条件下能否平衡。 (2)干扰消失后，能否回到原来的平衡点。 如果能满足以上两条件，才为稳定运行。 问题 有了交点即平衡了是否一定为稳定运行? 下 页 上 页 返 回 第1章 例.电网电压波动 系统原工作在平衡点A，转速 nA，转矩TA=TL； 这时电网电压向下波动，从 UN 降到U′，在此瞬间由于机 械惯性，转速来不及变化，从A 点过渡到B点。负载转矩TL 没 变，则 TBTL，破坏了原来的 平衡状态；这时系统要减速， 系统沿BA ′特性减速，减到 nA′时，TA′=TL达到新的平衡 状态。 A→B→A′称为机械过渡过程 下 页 上 页 返 回 第1章 电压扰动消失后分析 在扰动消失后，U=UN，从 A′点过渡到C点， TL 没变， TCTL系统加速；系统沿CA 特性加速到A点，n=nA时， T=TL ，达到原来平衡点A。 结论： 当UUN ，负载不变时，直流电动机能达到新的平衡(A′点)；在干扰消失后，能回到原来的平衡点(A点)，所以能稳定运行。 下 页 上 页 返 回 第1章 不稳定的系统 在图中，电动机的机械特性，是上翘特性，与恒转矩负载交于A点运行。这时由于外界扰动，系统转速升高，如机械特性曲线上D点，使得TDTL ，由拖动系统的运动方程可知，电动机将继续加速，而电动机的转矩又随转速升