李发海电机与拖动基础第四版第二章解读.ppt

第二章 电力拖动系统的动力学 2.1 电力拖动系统传动方程式 电力拖动系统一般是由电动机、生产机械的传动机构、工作机 构、控制设备和电源组成 。如图2.1所示。 图2.1 电力系统的组成 最简单的电力拖动系统是单轴电力拖动系统，电动机与负载为 同一轴，同一转速。图 2.2 为同轴电力拖动系统。图中所示的 物理量有：n为电动机转速； T为电动机电磁转矩； 为电动 机空载转矩； 为工作机构的转矩。 为负载转矩。分析电力系 统通时，所指负载转矩就是 。通 常 》 ，认为 = 。图中转速的 单位为转/分（r/min）, 转矩的单位为 牛米（N · M）。 用转动方程式来描绘 图 2.2 中的转矩、转速关系时，有： 图2.2 单轴电力拖动系统 式中： 其中：m 为系统转动部分的质量，单位为㎏ ; G 为系统转动部分的重力，单位为N ; 为系统转动部分的转动惯量半径，单位为 m； D 为系统转动部分的转动惯量直径，单位为 m； g 为重力加速度，一般取 g=9.80 m / 将上两式代入转动方程，化简后得： （2-1） 式中：GD 为转动部分的飞轮矩，单位为N?㎡; 系数375为有单位的系数，单位为m/min ? s; 转矩的单位为N?m ，转速的单位为r/min 。 （2-1）式为电力拖动中常用的转动方程式， 称为动 态转矩。动态转矩等于零时，系统 稳态恒速运行；动态转矩不 等于零时，系统处于变速过渡过程中。 2.2 多轴电力拖动电力简化 图2.3 电力拖动系统的简化 当传动机构带有减速齿轮箱时，形成多轴拖动系统。如图 2.3 (a) 所示。为了简化多轴系统的分析计算，通常把负载转矩 与系统飞轮矩折算到电动机轴上来，变多轴为单轴系统。 2.2.1 工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算 1. 转矩折算 按折算前后功率不变的原则，有 （2-2） 式中: 为工作机构转轴的角速度； 为电动机转轴的角速度； 为工作机构的负载转矩； 为工作机构的负载转矩折算到电机轴上的折算值； 为传动系统的总速比。图 2.3（a）系统中 。 (2-2) 说明，转矩按速比的反比来折算。 若考虑到传动机构的效率，则有 为传动机构效率。在图2.3 所示系统中， （2-3） 式（2-2）与式（2-3）的差为 2. 飞轮矩折算 旋转物体的动能大小为 式中 为飞轮矩。 按折算前后转轴动能不变的原则，对图2.3（a）有 （为传动机构损耗转矩） 化简得 （2-4） 飞轮比的折算是按照速比平方的反比进行的。 同理，将 轴折合到电机轴的飞轮矩为 （2-5） 则整个电力拖动系统折算到电机轴上的总飞轮矩为： 考虑到传动机构的飞轮矩远比电机转子的飞轮矩小，常用以 下公式估算总飞轮矩。 式中： 是电动机转子的飞轮矩，δ为系数，δ=0.2～0.3 2.2.2 工作机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算 1. 转矩折算 切削时的切削功率为： P = F v 而切削力反应到电动机上转 矩为： 图2.4 刨床典礼拖动示意图