电力传动系统动力学.pptVIP

电力传动技术 主要内容： 电力传动及其自动控制系统 电力传动自动控制系统的发展概况 1、电力传动及其自动控制系统 物质、能量和信息是人类赖以生存的三大基本要素。 电机是主要的机电能量转换装置。 原动机种类很多，电动机就是一种原动机。电力传动就是使用电动机作为原动机拖动电器设备和生产机械运动、把电能转换为机械能、以完成一定的生产任务的过程。 特点：性能优良、效率高、可靠性强、控制方便。 电力传动自动控制系统的组成 电力传动自动控制系统的分类 主要分为两大类：以电动机的转速为被控制量的系统称为调速系统；以工作机械的角位移或直线位移为被控制量的系统称为伺服系统，也叫位置随动系统。 虽然电力传动自动控制系统种类不同，但是各种电力传动系统都是通过控制电动机的转速来工作的，因此调速系统是最基本的电力传动系统。 本课程以研究调速系统为主。 电力传动调速系统的发展概况和趋势 直流调速系统 20世纪60年代以前，以旋转变流机组供电的直流系统为主。 图中，拖动机械负载的直流电机MD由直流发电机GF直接供电；交流电机MI拖动直流发电机GF；励磁机LD为发电机GF和电动机MD励磁绕组提供直流电源。φF和φD为直流发电机和直流电动机的励磁绕组. 电力传动伺服系统的发展概况和趋势 伺服系统，主要解决被控对象的位置控制问题，其任务是实现执行机构对位置指令的准确跟踪，又称随动系统，应用领域非常广泛。 例如，火炮跟踪雷达天线、电子望远镜瞄准目标、以及各种飞行器的姿态控制等，都是伺服系统的具体应用。 伺服系统根据驱动电动机的不同，分为直流伺服系统和交流伺服系统；交流伺服系统又分为两大类：永磁同步交流伺服系统和感应式异步电动机伺服系统。 感应式异步电动机伺服系统具有良好的发展前景，是未来伺服技术的发展方向之一。 总之，电力电子技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术的发展极大地推动了电力传动技术的进步。 电力传动技术将以电子学、电力学、自动控制理论为基础，以功率器件和计算机为支持，依据电能变换规律，“用弱电控制强电”，实现电力传动系统的自动化控制、智能化控制、网络化控制，实现电力传动的高性能、高效率、低功耗、低污染的要求。 本课程主要讲述： 直流调速系统的原理、控制规律、设计方法； 交流调速系统的原理、控制规律、设计方法； 数字调速系统的原理、控制规律、设计方法。 主要内容： 电力传动系统的运动方程 负载转矩与飞轮矩的折算 电力传动系统的负载特性 大家知道，牛顿第二运动定律F = ma描述直线运动的力学问题，同样旋转运动系统可用对应的牛顿第二定律来描述其运动，方程式为： Te – TL = J 备注：J为旋转系统的转动惯量( kg.m2 ) Ω为电动机轴旋转的角速度( rad/s ) 为电动机轴旋转的角加速度( rad/s2 ) J 为惯性转矩，或加速转矩，或动态转矩( N.m ) 转动惯量J是物理学上使用的物理量，由于使用不便，在工程实践中习惯使用飞轮矩（即飞轮转动惯量GD2）来表示： 备注：m为旋转部分的质量（kg ） ρ为旋转部分的惯性半径（m ） G为旋转部分的重量（ N ） D为旋转部分的惯性直径（m ） g为重力加速度（g=9.8m/s2 ） 1.2 负载转矩与飞轮矩的折算 在实际应用中，许多生产机械为满足工作的需要，工作机构的速度往往和电动机的转速不同。因此在电动机与工作机构之间需要安装变速机构，如皮带变速或齿轮变速等。这时的电力传动系统就称为多轴电力传动系统。 对于多轴电力传动系统，一般不需要详细研究每一根轴上的问题，通常只需以电动机轴为研究对象，把一个实际的多轴系统等效为单轴系统，即把传动机构和工作机构等效成一个负载。等效为单轴系统的运动方程仍为： 式中，GD2为电动机轴上的总飞轮矩，包括电动机转子本身的飞轮矩GD2和折算到电动机轴上的负载飞轮矩GD2。 由运动方程可知，折算包括两方面内容：转矩折算和飞轮矩的折算。 1.3 电力传动系统的负载特性 电力传动系统的负载特性是指生产机械的负载转矩与转速的关系。一般可分成3类，即恒转矩负载、通风机型负载和恒功率负载。 一、恒转矩负载特性 恒转矩负载的特点是负载转矩TL恒定不变，与转速无关，即TL 为常数。恒转矩负载又分为2种：反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载。 1、反抗性恒转矩负载 特点：负载转矩的方向总是与运动方向相反，转矩的性质为反抗运动的制动性转矩，例如摩擦型转矩。（运动方向