电力拖动系统稳定运行的概念.ppt

* 可得 由于? =2?n/60 ，mL = GL/g ， * 第三节 生产机械的负载转矩特性 运动方程式中，负载转矩TL与转速n的关系TL= f（n）即为生产机械的负载转矩特性。负载转矩TL的大小与多种因素有关。以车床主轴为例，当车床切削工件时，主轴转矩和切削速度、切削量大小、工件直径、工件材料及刀具类型等都有密切关系。大多数生产机械的负载转矩特性可归纳为下列三种类型。 、恒转矩负载特性 所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩TL与转速n无关的特性，即当转速变化时，负载转矩TL保持常值。恒转矩负载特性又可分为反抗性负载特性和位能性负载特性两种： 1、反抗性恒转矩负载特性的特点是，恒值转矩TL总是反对运动的方向。 2、位能性恒值负载转矩则与反抗性的特性不同，其特点是转矩TL具有固定的方向，不随转速方向改变而改变。 * 恒转矩负载特性 * 二、恒功率负载特性 有些生产机械，比如车床，在粗加工时，切削量大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，切削量小，切削阻力小，往往开高速。因此，在不同转速下，负载转矩基本上与转速成反比，即 由于负载功率PL= TL ， = 2?n/60，即 PL=TL2?n/60 = TL n/9.55， 再代入上式，可得PL= k /9.55为常数，表示在不同转速下，电力拖动系统的功率保持不变，负载转矩 TL与n 的持性曲线呈现恒功率的性质 * 三、通风机负载特性 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 。为反抗性负载。 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。 * 实际通风机负载特性 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。例如，实际通风机除了主要是通风机负载特性外，由于其轴承上还有一定的摩擦转矩，因而实际通风机负载特性应为 机床平移机构实际的负载特性 * 第四节 电力拖动系统的稳定运行 电力拖动系统是由电动机与负载两部分组成的，电动机的电磁转矩与转速之间的关系称为机械特性n=f(Te)，分析电力拖动系统稳定运行问题。 为了便于理解，现分两步来分析和求解问题： ① 给出问题的直观解，即首先建立电力拖动系统稳定运行的直观概念； ② 从电力拖动系统的运动方程出发，给出这一问题的解析解。 一、电力拖动系统稳定运行的概念： 所谓电力拖动系统稳定运行是指系统在扰动作用下，离开原来的平衡状态，但仍然能够在新的运行条件达到平衡状态，或者在扰动消失之后，能够回到原有的平衡状态。 * 提问：是否在所有的电动机机械特性与负载转矩特性交点上运行的情况都能够稳定运行呢？下面举例说明。 * 显然，在交点A处，n＝nA，T＝TL ，满足了系统稳定运行的必要条件。 当系统出现干扰，电动机的机械特性突然(忽略电磁过渡过程)从曲线1变成曲线1，而此时的转速不能突变，仍为nA，可是曲线1的电磁转短小于负载转矩，系统开始减速。随着转速的降低，电磁转矩继续减小，而负载转矩仍不变，系统将继续减速，因而转速继续降低，直到转速等于0。 * 二、电力拖动系统稳定运行的条件 稳定运行的充分必要条件是 根据电力拖动运动方程： 系统在平衡点稳定运行时应有 这种平衡状态仅仅是 系统稳定的必要条件 * 第五节 电力拖动系统过渡过程 所谓动态过程是指系统从一个稳定工作点向另一个稳定工作点过渡的中间过程，这个过程被称为过渡过程，系统在过渡过程的变化规律和性能被称为系统的动态特性。 、电力拖动系统动态分析的假设条件 如果已知电动机的机械特性、负载转矩特性、起始点、稳态点以及系统的飞轮矩，可根据电力拖动系统的运动方程，建立关于转速n 的微分方程式，以求解转速方程 n=f（t）。 现假设电动机的机械特性可表示成： 式中， —电动机的理想空载转速（r/min）; — 电动机机械特性曲线的斜率， 。 * 二、电力拖动系统转速的动态方程 * 令 为过渡过程的稳态值， 为过渡过程时间常数（通常又称TM为电力拖动系统的机电时间常数）。这样上式可写成 在数学上是一个非奇次一阶微分方程，可用分离变量发求解，得到的通解为 K 为常数，由初始条件决定。设初始条件为t = 0，n = nis ，代入上式可得 K= nis - nss ，由此得到电力拖动系统转速的动态变化规律为 * 转速方程 n = f（t）中包含有两个分量，一个是强制分量nss，也就是过渡过程结束时的稳态值；另一个是自由分量 ，它按指数规律衰减至零。 n=f（t）曲线与一