第3讲复杂电力拖动系统的简化 - 2.pptVIP

第2章　电力拖动系统动力学 2.2.3　升降运动工作机构的简化　　某些生产机械做升降运动，如起重机的提升机构，其钢绳以力Fg吊质量为mg的重物Gg，以速度vg等速上升或下降。 图 2-5　起重机示意图 1. 工作机构转矩的折算　　若不考虑传动损耗，折算时根据传送功率不变，则： 　　若考虑传动损耗，折算时根据传送功率不变，则可写出如下关系式： 下放同一重物时，电动机的负载转矩为 　　2. 工作机构质量的折算　　以图2-5为例，重物Gg上升或下放中，在其质量mg中储存着动能。因此，必须把质量为mg以速度vg（m/s）运行的物体所具有的动能折算到电动机轴上，用电动机上的一个转动惯量为J′的转动体与之等效。 【例2-3】 图2-5所示起重机中，已知减速箱的转速比j= 34，提升重物时效率ηa=0.83，卷筒直径d=0.22 m，空钩重量G0=1470 N，所吊重物Gg=8820 N，电动机的飞轮力矩GD2d =10 N·m2。 当提升速度为vg=0.4 m/s时，求：　　（1） 电动机的转速；　　（2） 忽略空载转矩时电动机所带的负载转矩；　　（3） 以vg=0.4 m/s下放该重物时，电动机的负载转矩。 解：（1） 电动机的转速： 　　（3） 以vg=0.4 m/s下放该重物时，若传动机构的效率为 　2.3　电力拖动系统的负载特性　　在运动方程式中，负载转矩TL与转速n的关系TL=f（n）称为负载转矩特性。 大多数生产机械的负载转矩特性可归纳为三种类型： 恒转矩负载特性、恒功率负载特性和风机、泵类负载特性。 　　反抗性恒转矩负载特性的特点是，恒值转矩TL总是与运动方向相反(P12,P23)。反抗性恒转矩负载特性应在第I与第III象限内。(TL与n反向则为正)皮带运输机、轧钢机、机床的刀架平移等。 图 2-6　反抗性恒转矩负载特性 　　位能性恒转矩负载转矩TL方向固定，不随转速方向改变而改变。位能性恒转矩负载特性在第一与第四象限内。 图 2-7　位能性恒转矩负载特性 2.3.2　恒功率负载特性　　一些机床（如车床）在进行粗加工时，切削量大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，切削量小，切削力小，往往开高速。在不同转速下，负载转矩基本上与转速成反比，切削功率基本不变，即 　　可见，负载转矩TL与转速n呈反比，切削功率基本不变，TL与n的特性曲线呈恒功率的性质。 图 2-9　恒功率负载特性 2.3.3　风机、泵类负载的转矩特性　　风机、泵类负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比： TL=Kn2 　（2-23） 图 2-10　风机、泵类负载的转矩特性 　　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。 TL=T0+Kn2 图 2-11　实际风机、泵类负载的转矩特性 2.4　电力拖动系统稳定运行的条件　　电力拖动系统稳定运行包含两重含义： 一是系统应能以一定的转速匀速运转；二是系统受某种外部干扰使转速稍有变化时，应保证在干扰消除后，系统能恢复到原来的运行速度。 图 2-15　稳定工作点的判别 　　从以上分析可以总结出，电力拖动系统稳定运行的充分必要条件是： 　　（1） 电动机机械特性曲线n=f（Tem）和生产机械的机械特性曲线n=f（TL）有交点（即拖动系统的平衡点），即Tem=TL； 思考：某电动机的机械特性如曲线1所示，其分别与负载特性2、特性3、特性4进行配合时，平衡点A、B、C、D中哪些是稳定的，哪些是不稳定的。 　小　　结　　本章主要研究电力拖动系统中电动机和生产机械之间的关系问题，具体体现在拖动转矩Tem和负载转矩TL的关系上，即 　　 n=f（Tem）的方程式称为电动机的机械特性，n=f（TL）的方程式称为负载的转矩特性。利用电动机的机械特性和负载的转矩特性，可以清楚地分析电力拖动系统的各种运行状态。 本讲需要重点掌握的知识点：2.2 复杂电力拖动系统的简化 升降运动：转矩折算、质量折算，提升下放与提升重物效率关系2.3负载特性 三种负载的特性 （后续电力拖动启动、调速、制动学习时必须提前掌握的内容）2.4稳定运行 1.稳定含义 2.电力拖动系统稳定运行的充要条件 3.根据充要条件进行平衡点稳定与否的判定作业：课后习题1 2.3　电力拖动系统的负载特性 2.4　电力拖动系统稳定运行的条件 小结 　　把电动机角速度Ω（rad/s）换算成转速n（r/min），Ω=2πn/ 60，则 （2-16） 式中：Fg为工作机构直线作用力（N）；vg为重物提升速度（m/s）；Tz为力Fg折算为电动机轴上的阻转矩。 （2-15） （2-17）