chap2电力拖动系统动力学课件.ppt

1、电机与拖动电机与拖动第第 二二 章章电电 力力 拖拖 动动 系系 统统 动动 力力 学学结束结束电机与拖动电机与拖动电电 力力 拖拖 动动 系系 统统 的的 动动 力力 学学 基基 础础生产机械的运动形式生产机械的运动形式运运 动动 方方 程程飞飞 轮轮 矩矩 的的 折折 算算负载的机械特性负载的机械特性结束结束电机与拖动电机与拖动第二章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：本章要求：掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力掌握拖动、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

2、本概念。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。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。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，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。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会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效成单轴系统。成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。掌握典型的负载机械特性。结束结束电机与拖动电机与拖动第一节第一节 典型生产机械运动形式及转矩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一、电力拖动系统的基本概念

3、 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以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。完成一定的生产任务。电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成电源电源控制设备控制设备电动机电动机传动和工作机构传动和工作机构上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动二、典型生产机械运动形式和转矩二、典型生产机械运动形式和转矩1、离心式风机离心式风机负载转矩负载转矩TL=kn2单轴旋转系统单轴旋转系统2、车床主轴传动系统车床主轴传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统3、平移传动系统平移传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统4、提升传动系统提升传动系统

4、负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动风风 机机起重机起重机上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。力作用产生的。摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与用方向与n相反，为制动转矩。相反，为制动转矩。重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与向与n无无关，提升时为制动转矩；下放时为拖关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。动转矩。上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动皮带运输机皮

5、带运输机电力机车电力机车上上 下下电机与拖动电机与拖动第二节第二节 电力拖动系统的运动方程电力拖动系统的运动方程一一.单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程电动机电动机生产机械TnTmT0 研究运动方程研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，以电动机的轴为研究对象，电动机运行时的轴受力如图示。电动机运行时的轴受力如图示。轴TTLn 电力拖动系统正方向的规定：电力拖动系统正方向的规定：先规定转速先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正的正方向相同，规定负载转矩的正方向与方向相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向的正方向相反。相反。上上

6、 下下结束结束电机与拖动电机与拖动轴TTLn 电动机运行时的轴受力如电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知图示，由力学定律可知,其必须其必须遵守下列动力学方程式遵守下列动力学方程式:T-TL=Jd dtT：电磁转矩；电磁转矩；TL：负载转矩负载转矩,N.mJ：电动机轴上的总转动惯量，电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ：电动机角速度电动机角速度,rad/s 在工程计算中在工程计算中,常用常用n代替代替 表示系统速度表示系统速度,用飞轮力矩用飞轮力矩GD2代替代替J表示系统机械惯性。表示系统机械惯性。上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动T-TL=Jd dt =2 n/60J=m 2=(G/

7、g)(D2)/4=GD2/4gm：系统转动部分的质量，系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，系统转动部分的重量，N ：系统转动部分的转动半径，：系统转动部分的转动半径，mD：系统转动部分的转动直径，系统转动部分的转动直径，mg：重力加速度重力加速度=9.8m/s2T-TL=GD24gdndt2 60=GD2375dndt上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动T-TL=GD2375dndtGD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系数系数375具有具有m/min.s量纲量纲电力拖动系统的运动状态：电力拖动系统的运动状态：当当T=TL，dndt=0 稳态

8、，匀速稳态，匀速当当TTL，dndt0暂态，加速暂态，加速当当TTL，dndt0)或吸收的机械功率或吸收的机械功率（T 0)或释放的机械功率或释放的机械功率(TL 0,TL 0阻转矩阻转矩下放时：下放时：n0拖动转矩拖动转矩上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动TLTTemnTL0TL由于存在传动转矩损耗由于存在传动转矩损耗T，因因此提升系统中，提升和下放时，此提升系统中，提升和下放时，电机轴承受的负载转矩不等。电机轴承受的负载转矩不等。提升时，提升时，Tem=T+TL=TL升升。TL升升下放时，下放时，TL=T+Tem Tem=TL-T=TL下下。TL下下结束结束电机与拖动电机与拖动二、风机负载机械特性二、风机负载机械特性 负载转矩与转速成负载转矩与转速成平方关系平方关系TL=kn2。nTm0风力发电机风力发电机上上 下下结束结束电机与拖动电机与拖动三、恒功率负载机械特性三、恒功率负载机械特性负载转矩与转速成反比关系负载转矩与转速成反比关系TL=k/nnTL0负载功率负载功率602602knTTPLLL它与它与n无关，称恒功无关，称恒功率负载。率负载。下下上上结束结束电机与拖动电机与拖动下下上上结束结束四、电力拖动系统稳定运行的条件四、电力拖动系统稳定运行的条件TnT=TLdndTdndTL电机与拖动电机与拖动稳定稳定不稳定不稳定电机与拖动电机与拖动再见！再见！