电机拖动原理第二章.pptVIP

* * 第 二 章 电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基 础 电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基 础 电力拖动系统转动方程式 多轴电力拖动系统的简化 负载转矩特性 电力拖动系统稳定运行条件 本章要求： 掌握拖动、电力拖动、负载转矩特性、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。 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。 掌握典型的负载转矩特性。 理解电力拖动系统稳定运行的条件 第一节 电 力 拖 动 系 统 转 动 方 程式 一、电力拖动系统的基本概念 拖动是指由原动机带动生产机械运动。 以电动机作为原动机，按人们所给定的规律来带动生产机械， 称为电力拖动。 电 源 控制设备 电动机 传动机构 工作机构 电力拖动系统的构成 二、单轴电力拖动系统的运动方程 电动机 生产机械 T n TF T0 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。 轴 T TL n 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。 轴 T TL n 电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列动力学方程式: T : 电磁转矩 TL：负载转矩 : 电动机角速度 在工程计算中,常用n代替 表示系统转动速度,用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。 J : 电动机轴上的总转动惯量 注意：GD2是一个完整的符号; T、TL具有方向性 =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 GD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）,N.m2 系数375具有m/min.s量纲 电力拖动系统的运动状态： ， 当 稳态，匀速 ， 当 暂态，减速 ， 当 暂态，加速 ； 功率平衡方程 生产机械吸收 (TL 0) 或释放的机械功率 (TL 0) 拖动系统动能 的变化 电动机产生(T 0) 或吸收的机械功率 （ T 0) )? 得出功率平衡方程 ( 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。 第二节 多轴电力拖动系统的简化 折算原则：保持系统的功率传递关系及系统储存的动能不变。 分析多轴系统采用的方法： 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”。 一、 多轴系统负载转矩及飞轮矩的折算 T Ω GDF2 等效负载 电动机 TF 电动机 生产机械 T Ω j1 j2 Tf GD2 GD12 GDf2 Ωf 电动机 生产机械 T Ω j1 j2 Tf GD2 GD12 GDf2 Ωf T Ω GDF2 等效负载 电动机 TF 1.负载转矩的折算 折算前负载功率 折算后负载功率 ?等效转矩 总转速比j=n/nf =各级转速比的乘积=j1?j2... 考虑传动损耗TF=Tf/(j?) 传动效率?=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 除以 T Ω JF 等效负载 电动机 TF J 电动机 生产机械 T Tf J1 Jf Ω1 j1 j2 (j=j1j2) Ωf Ω 乘以4g T ? JF 等效负载 电动机 TF T0 多轴系统等效为单轴系统后的运动方程为： 其中： TL= T0+ TF 其中：修正系数?=0.1~0.25 二、平移运动系统的折算 质量m 电动机 刨刀 T n v F 1、转矩的折算 T n JF 等效负载 电动机 TF T0 折算前负载功率 折算后负载功率 考虑传动损耗 折算前运动部件动能为： 折算后运动部件动能为： 2、飞轮矩的折算 折算原则：系统动能不变 得 第三节 负 载 的 转 矩 特 性 负载的转矩特性指：n=f(TL)关系 一、恒转矩负载转矩特性 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。 n T 0 TL -TL TL 电动机轴 T n