第二章电力拖动系统的动力学基础讲解.ppt

交通工具 运输工具 * * 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.1 传动分类及电力拖动 2.3 多轴电力拖动系统的简化 2.4 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行条件 2.2 电力拖动系统的运动方程式 传动：动力的传递。功率的传递。能量的传递。 气体传动 –汽缸、气阀、气体管路、气源； –特点：干净、力矩较小、噪音小 –应用：食品、药品、包装行业 液体传动 –液缸、液压阀、液压管路、液压泵、液压马达； –特点：力矩大，有油污 –应用：轮船、大型压机 电力传动 –电机、电缆、电源、 –特点：传送距离更远、调速性能更好 –国民经济各行各业 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 2.2.1电力拖动系统的组成 原动机带动生产机械运动称为拖动，因此，当使用电动机为原动机拖动生产机械，我们称为电力拖动。 组成 电力拖动系统由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、电动机的控制设备以及电源等五部分组成，如图2-1所示。通常把生产机械的传动机构及工作机构称为电动机的机械负载。 图2-1 电力拖动系统的组成 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 (2)电力拖动系统的优点 1.电能易于生产、传输、分配。 2.电动机类型多、规格全，具有各种特性，能满足各种生产机械的不同要求。 3.电动机损耗小、效率高、具有较大的短时过载能力。 4.电力拖动系统容易控制、操作简单、 便于实现自动化。 (3)应用举例 精密机床、重型铣床、高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵 第2章 电力拖动系统的动力学基础 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 2.2.2典型生产机械的运动形式 (1)单轴电力拖动系统 在生产实践中，生产机械的结构和运动形式是多种多样的，其电力拖动系统也有多种类型，最简单的系统是电动机转轴与生产机械的工作机构直接相连，工作机构是电动机的负载，这种系统称为单轴电力拖动系统，电动机与负载同一根轴，同一转速图2-2所示。 图2-2 单轴电力拖动系统 2.2 电力拖动系统的运动方程式 (2)多轴电力拖动系统 图2-3 多轴电力拖动系统框图 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 (3)多轴旋转运动加平移运动系统 图2-4 多轴旋转运动加平移运动系统框图 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2电力拖动系统的运动方程式 (4)多轴旋转运动加升降运动系统 图2-5 多轴旋转运动加升降运动系统框图 第2章 电力拖动系统的动力学基础 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 2.2.3电力拖动系统的运动方程式 (1)单轴电力拖动系统的运动方程 电力拖动系统是由电动机拖动并通过传动机构带动生产机械运转的一个动力学整体，它所用的电动机种类很多，生产机械的性质也各不相同，但从动力学的角度看，它们都服从动力学的统一规律，因此，需要找出它们普遍的运动规律，进行分析。首先研究电力拖动系统的动力学，建立电力拖动系统的运动方程式。 根据牛顿第二定律，物体做直线运动时，作用在物体上的拖动力总是与阻力以及速度变化时产生的惯性力所平衡，其运动方程式为 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 电力拖动系统运动方程式描述了系统的转动运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。与直线运动时相似，做旋转运动的拖动系统运动平衡方程式根据如图2-6给出的系统可写出 图2-6 单轴电力拖动系统 第2章 电力拖动系统的动力学基础 2.2 电力拖动系统的运动方程式 转动惯量J可用下式表示 工程实际计算中常用的运动方程式如下，这里 式中 为转动物体的飞轮矩（N·m2）， ，它是电动机飞轮矩和生产机械飞轮矩之和，为一个整体的物理量，反映了转动体的惯性大小。 2.2 电力拖动系统的运动方程式 (2)运动方程式中转矩正、负号的规定 在电力拖动系统中，随着生产机械负载类型和工作状况的不同，电动机转轴上的电磁转矩（拖动转矩） 和负载转矩（阻转矩） 的大小和方向都可能发生变化。因此运动方程式中的转矩都是带有正、负号的代数量。因此须考虑转矩转速正负号，一般规定如下。 1.首先选定顺时针或逆时针中的某一个方向为规定正方向， 一般以电动机处于电动状