第2章 电力拖动系统动力学21259new.pptVIP

电机与拖动基础 计算机控制系统 主要内容 负载转矩特性 * 分析拖动系统运动方程式； 对方程式中各参数的折算方法进行分析研究； 介绍几种典型生产机械的负载转矩特性； 重点：拖动系统运动方程式的含义； 生产机械按负载特性的分类； 电力拖动系统稳定运行条件； 要求: 熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式； 第2章 电力拖动系统动力学 电 源 控制设备 电动机 传动机构 工作机构 §2.1 电力拖动系统转动方程式 1、 电力拖动系统的构成 名词解释： 传动机构 控制设备 电磁转矩T 空载转矩T0 工作机构转矩TF 负载转矩TL 2、 运动方程式的推导 1) 直线运动式的方程式 F --拖动力（N）； Fz --阻力（N）； m(dv/dt)--惯性力。 2) 旋转运动式的方程式（单轴） 电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。 根据图2.2给出的系统（忽略空载转矩），可写出拖动系统的运动方程式： 其中 为系统的惯性转矩。 3) 转动惯量 J 的表示 4) 旋转运动方程式的实用形式 3、系统旋转运动的三种状态 1）当 或 时,系统处于静止或恒转速运行状态，即 处于稳态。 2）当 或 时,系统处于加速运行状态，即处于动态。 3）当 或 时,系统处于减速运行状态，即处于动态。 首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向，然后规定： 4、运动方程式中转矩正、负号的规定 1）电磁转矩 与转速 的正方向相同时为正，相反时为负。 2）负载转矩 与转速 的正方向相同时为负，相反时为正。 3）惯性转矩 的大小和正负号由 和 的代数和决定。 §2.2 多轴电力拖动系统的简化 等效原则：等效折算的原则是保持两个系统传送的功率及储存的动能相同 工作机构的三种典型运动形式： 转动、平移运动、提升和下放运动 1、转动工作机构转矩与飞轮矩的折算 a)、不考虑中间传动机构的损耗 工作机构折算前，机械功率为： TfΩf 工作机构折算后，机械功率为： TFΩ TF=Tf/j j=Ω/Ωf——传动比 b)、考虑中间传动机构的损耗 1) 转矩的折算 传动机构的转矩损耗为： 2) 飞轮矩的折算 折算原则：折算必须以实际系统与等效系统储存动能相等为原则。 得到 由于传动机构和工作机构比电动机转速低很多，即j1、j2一 般都较大，即等号后边第二项开始就成为次要部分。可以按照 下式估算： 2、平移运动工作机构转矩与飞轮矩的折算 1) 重物上升时转矩的折算 3、升降运动工作机构转矩与飞轮矩的折算 折算前的转矩为： 考虑损耗时折算后的转矩为： 不考虑损耗时折算后的转矩为： 传动机构的损耗为： 要注意：传动机构损耗和重物上升都由电动机负担。 2) 重物下降时转矩的折算 下放的速度为v，和提升重物相比，方向相反； 传动机构的损耗是摩擦性的，大小不变，方向相反； 下放重物时，传动机构的损耗转矩由重物负担； 3) 重物升降时飞轮矩的折算 折算前： 设折算后的飞轮矩为： 折算后： §2.3 负载转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件 在运动方程式中，称负载转矩TL与转速 n 的关系 TL=f(n)即为生产机械的负载转矩特性,分为三大类： 1、恒转矩负载特性 1）反抗性 §2.3.1 负载转矩特性 特点：恒值转矩 TL总是反对运动方向。如金属的压延、机床的平移机构等。 2）位能性 特点：转矩TL 具有固定的方向，不随转速方向改变而改变。如起重类型负载中的重物。 通风机负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比，即 此类负载有通风机、水泵、油泵等。 2、通风机负载 车床在粗加工时，切削量大，切削阻力大，开低速；精加工时，切削量小，切削力小，开高速。负载转矩基本上与转速成反比，即： 3、恒功率负载 负载转矩 TL 与 n 的特性曲线呈现恒功率的性质。 负载转矩的大小与速度无关，但其方向始终与转向相反 反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载 恒功率负载 通风机型负载 转矩具有固定的方向，不随转速方向的改变而改变 负载的功率为常数，不随转速的变化而改变 负载的转矩与转速的平方成正比