电机拖动(动力学).ppt

* 电机与拖动 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 生产机械的运动形式 运 动 方 程 飞 轮 矩 的 折 算 负载的机械特性 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 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 Tem n Tm 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 Tem 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。 上 下 轴 Tem 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: Tem-TL=J d? dt Tem：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。 上 下 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 Tem-TL=J d? dt 上 下 Tem TL n ? M D 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 Tem TL n ? 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?2 GD2=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)2 m1 m2 n D 三、功率平衡方程 ? ?得出功率平衡方程 Tem-TL=J d? dt T em? -TL? = J? d? dt = (1/2 J? 2) d dt 电动机产生(T em? 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 Tem TL n ? 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 ? j1 j2 Tm ?m GDR2 GD12 GD22 GDm2 Tem ? 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 ? j1 j2 Tm ?m GDR2 GD12 GD22 GDm2 Tem ? 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