电机及拖动基础第二章 直流电动机的电力拖动.ppt

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电机及拖动基础第二章 直流电动机的电力拖动

第二章 直流电动机的电力拖动 (1)电力拖动 拖动:原动机带动生产机械运转叫拖动。 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。 (2)电力拖动系统:用电动机将电能转换成机械能,拖动生产机械,并完成一定工艺要求的系统。 (3)电力拖动系统组成 电力拖动系统示意图 采用电力拖动主要原因 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。 (4)典型生产机械运动形式及转矩 电力拖动系统:单轴电力拖动系统(重点介绍)、多轴电力拖动系统(可折算成单轴) 运动形式:旋转、平移、升降。 机械转矩形式:摩擦力产生、重力产生。 2.1.1 单轴电力拖动系统运动方程式 这就是单轴电力拖动系统的运动方程式 它代表了系统转矩与转速变化率之间的关系 同理,对于单轴电力拖动系统作旋转运动的物体,有: 习惯上,将运动方程式中的转动惯量 J 用飞轮矩GD2表示 (1)多轴系统 (2)多轴系统折算 分析多轴系统采用的方法是:用一个等效的单轴系统代替原来实际的多轴系统。这种方法称为“折算”。 折算原则:折算前后系统传递功率不变,系统的动能不变。 折算方向:一般是从生产机械轴向电动机轴折算。原因是研究对象是电动机。且电动机轴一般是高速。根据传送功率不变的原则,高速轴上的负载转矩数值小。 2.2 生产机械的负载转矩特性 定义: 负载的机械特性是指生产机械的转矩与转 速之间的关系即:n=f(TL) 2.2.1、恒转矩负载特性 恒转矩负载是指负载转矩为常数,其大小与转速n无关。 恒转矩负载又分为:反抗性恒转矩负载特性和位能 性恒转矩负载特性。 (1)反抗性恒转矩负载特性 反抗性恒转矩负载特性的特点:恒值(常数值) 的负载转矩TL的方向总是与生产机械的运动方向 相反,当运动方向改变时负载转矩的方向也随着 改变。 1)当正转时n为正(即n>0)时, TL与n方向相反,应为正(TL>0),即在第一象限 2)当反转时n为负(即n<0)时,TL与n方向相反,应为负(TL<0),即在第三象限。 3)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。 (2)位能性恒转矩负载特性 位能性恒转矩负载特性特点:负载转矩TL的大小是一个恒定常数。且具有固定不变的方向。当n>0 时, TL>0,负载转矩TL为制动转矩(即阻转矩);当n<0 时, TL>0,负载转矩TL为拖动转矩。 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。 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。 2.2.2 恒功率负载转矩特性 (3)通风机型负载转矩特性 2. 电气调速: 指通过改变电动机有关电气参数电 动机转速的方法,特点是简化机械传动与变速机 构,调速时不需停车,在运行中便可以调速,可实 现无级调速,必要时还可采用各种反馈环节提高机 械特性硬度,以便提高拖动系统静态与动态运行指 标,易于实现电气控制自动化。 3.电气——机械调速:指上述两种方法都采用的混 合调速法。(主要介绍电气调速) 注意:调速与转速自然变化的区别。 “转速的自然变化”是指生产机械的负载转矩发生变化时,电动机的电磁转矩T要相应发生变化,电动机的转速也将随着发生变化。调速是通过人为手段改变电机参数而实现的转速变化。 2、电气调速方法 1)降压调速: 降低电枢外加电压的数值,使理想空载转速n0 下降,导致转速下降。 2.电枢回路串电阻调速 电枢回路串入不同数值的附加电阻,使机械特 性斜率β变大,负载转速降变大,导致转速下降。 3. 弱磁调速 减少他励直流电动机的励磁电流If,使每极磁 通减少(ΦΦN),导致理想空载转速n0与特性斜率β 均增加。在一定负载条件下,转速将增大。 1)电动机的机械特性愈硬,则静差率愈小,相对 稳定性愈高。 2)生产机械调速时,为保持一定的稳定程度,要 求静差率δ%小于某一允许值,不

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