电力拖动基础 绪论.ppt

电力拖动基础 计算机控制系统 电力拖动基础（魏炳贵 机械工业出版社）曾 国 辉上海工程技术大学电气工程系 前言 一、本课程性质及其特点： 二、要求：1、认真听讲作笔记，不要寄希望于考前两天的学习；——我们都不是天才！2、准备两个作业本，按要求交作业；3、要能理解，活学活用，不要死记硬背。 三、参考书： 1、王毓东编《电机学》上、下 浙江大学出版 2、顾绳谷编《电机及拖动基础》机械工业出版社 3、黄立培编《电动机控制》 清华大学出版社 四、电机的作用：1、进行能量转化、传输和分配电能 一简单供电系统图 2、驱动生产机械 磁悬浮列车 大型车床 3、控制各种自动设备 盲人引路车 爬行机器人 电力拖动系统 电力拖动系统：由电动机来拖动生产机械运行的系统。 直流电力拖动系统 交流电力拖动系统 第一章 电 力 拖 动 系 统 动 力 学 基 础 本章要求： 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。 熟悉生产机械典型的运动形式。 掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。 第一节 典型生产机械运动形式及转矩 一、电力拖动系统的基本概念 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以 完成一定的生产任务。 电力拖动系统的组成 二、典型生产机械运动形式和转矩 1、离心式风机负载 单轴旋转系统 转矩TL=kn2 2、车床主轴传动系统 多轴旋转系统 负载转矩 与n无关 3、平移传动系统 多轴旋转系统 负载转矩 与n无关 4、提升传动系统 多轴旋转系统 负载转矩 与n无关 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。 摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与n相反，为制动转矩。 重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。 第二节 电力拖动系统的运动方程 一. 单轴电力拖动系统的运动方程 研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电动机运行时的轴受力如图示。 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。 电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列方程式: T：电磁转矩； TL：负载转矩,N.m J：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ? ：电动机角速度,rad/s 在工程计算中,常用n代替?表示系统速度, 用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。 ? =2?n/60 J =m?2=(G/g)?(D2 )/4=GD2/4g M：系统转动部分的质量，Kg G：系统转动部分的重量，N ? ：系统转动部分的转动半径，m D ：系统转动部分的转动直径，m g ：重力加速度=9.8m/s2 二、转动惯量及飞轮惯量（飞轮矩） 即J =m?2 GD2=4gJ=4gm?2=4G ?2 三、功率平衡方程 第三节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算 多轴系统需等效为单轴系统。等效指系统传递的功率不变。 一. 多轴系统负载转矩及飞轮矩的折算 1.负载转矩的折算 折算前负载功率P2=Tm?m 等效负载功率P2′=Tmeq? ?Tm?m=Tmeq? ?等效转矩Tmeq为 Tmeq= Tm ?m / ? Tmeq=Tm nm /n=Tm/j 总转速比j=n/nm =各级转速比的乘积=j1?j2... 考虑传动损耗Tmeq=Tm/(j?C) 传动效率?C=各级传动效率乘积= ?1??2... 2.飞轮矩(转动惯量)的折算 折算原则：折算前后系统动能不变 1/2 Jeq?2= 1/2 Jm?m2+ 1/2 J1 ?12 +1/2JR?2 等式两边 除以? ?2 乘以4g 其中：修正系数?=1.1~1.25 多轴系统等效为单轴系统后的运动方程为： 其中： TL= T0+ Tmeq 二、平移运动系统的折算 1、转矩的折算 2、飞轮矩的折算 三、升降运动的折算 1、转矩的折算 2、飞轮矩的折算 第四节 负 载 的 机 械 特 性 负载的机械特性指：n=f(TL)关系 一、恒转矩负载机械特性 1、反抗性恒转矩负载特性 负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与n无关）；作用方向与运动方向相反。 2、位能性恒转矩负载特性 负载转矩由重力产生其特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。 提升时： nm 0 ,Tm 0阻转矩 下放时： nm 0 ,Tm 0拖动