第八章电力拖动系统的动力学基础概要.ppt

第八章 电力拖动系统的动力学基础 第一节 电力拖动系统的运动方程式 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成部分 在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构，它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工作机构。 * 一、运动方程式 对于直线运动 F --拖动力（N）； Fz?--阻力（N）； m(dv/dt)--惯性力。 式中:J ___转动部分的转动惯量 , (单位为kg.m2 )。是物体在转动中惯性大小的量度。 Ω ___为电动机的机械角速度(单位为rad/s)。 刚体所受的对于某定轴的合外力矩等于刚体对此定轴的转动惯量与刚体在此合外力矩作用下所获得的角加速度的乘积，可写出方程式： 。 * 式中 m与G——旋转部分的质量（kg）与重量（N） ρ 与D——惯性半径与直径（m） 惯性半径：设想将围绕某一转轴旋转的物体质量集中在一个点上，其转动惯量与旋转体的转动惯量相等，此点到转轴的距离叫做惯性半径。注意：惯性半径ρ与物体的半径R是不同的概念。 R 定义转动惯量: 等于转动体中每个质点的质量与这一质点到转轴的距离的平方之乘积的和。 * GD2为电动机转子与生产机械转动部分的飞轮惯量之和 （单位：Nm2) 在工程中，系统的惯性作用常用飞轮惯量 GD2 来表示 (2)如果从产品目录中查出的飞轮惯量的单位是 ,则需乘以9.81。 注意：(1)GD2是表征转动系统惯性的完整概念，不能简单地理解为两者的乘积。 * 又因为 所以, 单轴系统运动方程式的实用形式： 1、当 电动机静止或等速旋转，电力拖动系统处于稳定运转状态下。 2、当 电力拖动系统处于加速状态 3、当 电力拖动系统处于减速状态 实际计算中常将?旋转运动方程式?化为另一种形式 即将角速度 Ω（rad/s）化成用每分钟转数 n (r/min) 表示的形式 * 二、运动方程式中转矩的正负符号分析 运动方程式的一般形式 规定某个转动方向为正方向，则转矩T 正向取正，反向取负；阻转矩Tz 正向取负，反向取正。 对公式中 T 与 Tz?前带有的正负符号，作如下规定： 预先规定某一旋转方向为正方向，则 1.转矩T方向如果与所规定的旋转正方向相同，T 前取正号，相反时取负号； 2.阻转矩Tz方向如果与所规定的旋转正方向相同，Tz?前取负号，相反时取正号 3.加速转矩（GD2/375）(dn/dt)的大小及正负符号由转矩 T 及阻转矩 Tz?的代数和来决定 * 第二节 工作机构转矩、力、飞轮惯量和质量的折算 实际拖动系统的轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴的系统要复杂，计算起来也较为困难。 把实际的拖动系统等效为单轴系统,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,研究方法大为简化。　 等效折算图 传动图 以电动机轴为折算对象，需要折算的参量为：工作机构转矩 ，系统中各轴（除电动机轴外）的转动惯量。对于某些作直线运动的工作机构，还必须把进行直线运动的质量及运动所需克服的阻力折算到电动机轴上去 * 一、工作机构转矩 的折算 折算的原则是系统的传送功率不变（暂不考虑传动损耗） 式中， j——电动机轴与工作机构轴间的转速比 如果传动机构为多级齿轮或带轮变速，则总的速比应为各级速比的乘积。 用电动机轴上的阻转矩 Tz?来反映工作机构轴上实际转矩 Tz’。 * 二、工作机构直线作用力的折算 根据传送功率不变 三、传动机构与工作机构飞轮惯量的折算 折算必须以实际系统与等效系统储存动能相等为原则 将传动机构各轴的转动惯量 J1?、J2?、J3?...及工作机构的转动惯量 Jz?折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效的转动惯量 J来反映整个拖动系统中转速不同的各轴的转动惯量。　 * 四、工作机构直线运动质量的折算 折算的原则是转动惯量 中及质量 中储存的动能相等，即 有 （因为 ， ， ， ） * 第四节 考虑传动机构损耗时的折算方法 一、考虑传动机构损耗的简化方法 （一）工作机构转矩 的简化折算 在进行工作转矩及力的计算时，传动机构损耗的简化考虑方法可在折算公式中引入传动效率 ， 的考虑方法因传送方向不同而异。 ? 1．电动机工作在电动状态 由电动机带动工作机构，功率由电动机向工作机构传送，传动损耗由电动机承担，电动机发出的功率比生产机构消耗的功率大。 * 2．电动机工作在发电制动状态 由工作机构带动电动机，功率传送