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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

第二章电力拖动系统的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电源控制设备电动机传动和工作机构上下

二、典型生产机械运动形式和转矩1、离心式风机负载转矩TL=kn2单轴旋转系统2、车床主轴传动系统负载转矩TL与n无关多轴旋转系统3、平移传动系统负载转矩TL与n无关多轴旋转系统4、提升传动系统负载转矩TL与n无关多轴旋转系统上下

STEP5STEP4STEP3STEP2STEP1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。上下

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电动机生产机械TemnTmT0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TemTLn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。上下

轴TemTLn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:Tem-TL=Jd?dtTem：电磁转矩；TL：负载转矩,N.mJ：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。上下

m：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，N?：系统转动部分的转动半径，mD：系统转动部分的转动直径，mg：重力加速度=9.8m/s2Tem-TL=Jd?dt上下TemTLn?MD

GD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系数375具有m/min.s量纲电力拖动系统的运动状态：上下TemTLn?M

二、转动惯量及飞轮惯量（飞轮矩）转动惯量是物体绕定轴旋转时转动惯性的度量即：J=m?2GD2=4gJ=4gm?2=4G?2上下注意：转动惯量与方向无关；即所有绕定轴旋转的物体都有转动惯量。J=(m1+m2)(D/2)2m1m2nD

三、功率平衡方程??得出功率平衡方程Tem-TL=Jd?dtTem?-TL?=J?d?dt=(1/2J?2)ddt电动机产生(Tem?0)或吸收的机械功率（Tem?0)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上下TemTLn?M

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。等效是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电动机生产机械Tem?j1j2Tm?mGDR2GD12GD22GDm2Tem?GDeq2等效负载电动机Tmeq上下

1.负载转矩的折算电动机生产机械Tem?j1j2Tm?mGDR2GD12GD22GDm2Tem?GDeq2等效负载电动机Tmeq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：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...上下

2.飞轮矩(转动惯量)的折算T?Jeq等效负载电动机Tmeq折算原则：折算前后系统动能不变电动机生产机械T?j1j2Tm?mJRJ1Jm?1上下乘以4g

T?Jeq等效负载电动机TmeqT0多轴系统等效为单轴系统后的运动方程为：其中：TL=T0+Tmeq上下GDeq2=j2GDm2j12GD12GDR2++??GDR2+j2GDm2其中：修正系数?=1.1~1.25电动机生产机械T?j1j2Tm?mJRJ1Jm?1

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