电机学第二章电力拖动的动力学基础.pptVIP

第2章电力拖动系统动力学 §2.1电力拖动系统的运动方程式 一、电力拖动系统的组成 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。 二 电力拖动系统的运动方程式 电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列方程式:  功率平衡方程 ? =2?n/60 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/s 所以： T－TL=0 T－TL 0 T－TL0 系统旋转运动的三种状态 例如:规定转速顺时针为正,逆时针为负,电磁转矩的正方向与转速正方向相同,负载转矩的正方向与转速正方向相反.图a中,T,nTL都为正.所以: 一、多轴旋转系统的折算（一）负载转矩的折算 若不考虑损耗，工作机构折算前的机械功率为 ，折算后的机械功率为 折算的原则是折算前后的功率不变，所以， 若考虑传动机构的效率，负载转矩的折算值还要加大，为 （二）飞轮矩的折算 旋转物体的动能大小为 根据折算前后系统动能不变的原则 折算到电动机轴上总飞轮矩为 二、平移运动系统的折算 (一)阻力F的计算 (二）平移运动部件质量的折算 三、升降运动系统的折算 （一）提升重物时负载转矩的折算 重物作用在卷筒上，卷筒上的负载转矩为GR.不计损耗时，折算到电动机轴上的负载转矩为 （二）下放重物时负载转矩的折算 §3.3 负 载 的 转矩特 性 负载的转矩特性指：n=f(TL)关系 一、恒转矩负载机械特性 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。 1、反抗性恒转矩负载特性 负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与n无关）；作用方向与运动方向相反。 2、位能性恒转矩负载特性 负载转矩由重力产生 其特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。 提升时： n 0 ,TL 0阻转矩 下放时： n0 ,TL 0拖动转矩 二、风机负载机械特性 三、恒功率负载机械特性 典型生产机械运动形式和转矩 1、离心式风机 单轴旋转系统 负载转矩TL=kn2 2、车床主轴传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 3、平移传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 4、提升传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 风机 起动机 二 电力拖动系统稳定运行的条件 稳定运行必须 满足T=TL， 且能抗干扰。 为了分析电力拖动系统稳定运行的问题，将电动机的机械特性和负载的转矩特性曲线画在同一张坐标图上，如图所示。图（a）和图（b）表示了电动机的两种不同的机械特性。 根据运动方程式，当电动机的电磁转矩 等于总负载转矩 时， 即?为一恒定值，说明系统在一个转速（匀速）下稳定运行，请大家来看图（a），系统原来运行在电动机机械特性曲线1和负载特性曲线的交点A处。 假设由于受外界因素的扰动，例如电网电压波动，当电网电压升高,机械特性由曲线1转为曲线2，扰动作用使原来平衡状态受到了破坏，但由于系统惯性的影响，转速还来不及变化，电动机的工作点瞬间从A点变到B点。这时电磁转矩将大于负载转矩，转速将沿机械特性曲线2 反之，如果电网电压波动使电网电压偏低，机械特性曲线由曲线1转为曲线3，则瞬间工作点将转到 点，电磁转矩小于负载转矩，转速将由 点降低到 点，在 点取得新的平衡；而当扰动消失后，工作点将又恢复到原工作点A。这种情况我们就称为系统在A点能稳定运行，而图（b）则是一种不稳定运行的情况，读者可自己分析。 由以上分析，可得出如下结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工作点上满足 （1） 在 处 显然在图（b）中的A点 ，因此不能稳定运行。同学们可以自行分析。 由于大多数负载转矩都是随转速的升高而增大或者保持恒值，因此只要电动机具有下降的机械特性，就能满足稳定运行的条件。一般来说，电动机如果具有上升的机