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2.4 驱动电路的设计和改进 2.4 驱动电路的设计和改进 2.4 驱动电路的设计和改进 天津商业大学机械工程学院 主讲人：陈 诚　　 机电传动与控制 机械工程学院 第二章 机电传动系统 动力学基础 机械工程学院 1. 机电传动系统的运动方程式 2. 机电传动系统的负载特性 3. 机电传动系统稳定运行的条件 机械工程学院 1. 机电传动系统的运动方程式 2. 机电传动系统的负载特性 3. 机电传动系统稳定运行的条件 1. 机电传动系统的运动方程式 电动机M通过连接件直接与生产机械相连，由电动 机M产生输出转矩TM，用来克服负载转矩TL ，带动生 产机械以角速度ω（或速度n）进行运动。 机械工程学院 电动机 电动机的驱动对象 连接件 系统结构图 转距方向 1.1 单轴拖动系统的组成 1.2 运动方程式 在机电系统中，同一根轴上TM、TL、?（或n)之间的函数关系称为运动方程式。根据动力学原理： ……运动方程式 ……转矩平衡方程式 TM ─ 电动机的输出转矩（N.m） n ─ 速度（r/min） TL─ 负载转矩（N.m） ?─ 角速度（rad/s） J ─ 转动惯量（kg.m2） t ─ 时间（s ） 1. 机电传动系统的运动方程式 1.3 传动系统的状态 根据运动方程式可知：运动系统有两种不同的运动状态： 即 传动系统以恒速运动。 TM =TL时传动系统处于恒速运动的这种状态被称为稳态。 即 加速运动。 即 减速运动。 TM ?TL 时传动系统处于加速或减速运动的这种状态被称为动态。 1. 机电传动系统的运动方程式 因为电动机和生产机械以共同的转速旋转，所以，一般以ω（或n）的转动方向为参考来确定转矩的正负。 拖动转距促进运动；制动转距阻碍运动。 1. 机电传动系统的运动方程式 1.4 TM、TL 、n的参考方向 1. TM的符号与性质 当TM的实际作用方向与n的方向相同时，取与n相同的符号； 当TM的实际作用方向与n的方向相反时，取与n相反的符号； 当TM的实际作用方向与n的方向相同（符号相同）时， TM为拖动转距，否则为制动转距。 2. TL的符号与性质 当TL的实际作用方向与n的方向相同时，取与n相反的符号； 当TL的实际作用方向与n的方向相反时，取与n相同的符号； 当TL的实际作用方向与n的方向相同（符号相反）时， TL为拖动转距，否则为制动转距。 1. 机电传动系统的运动方程式 举例：如图所示电动机拖动重物上升和下降。 设重物上升时速度n的符号为正，下降时n的符号为负。 重物上升 重物下降 TM为拖动转矩 TL为制动转矩 TM为正 TL为正 TM为制动转矩 TL为拖动转矩 TM为正 TL为正 机械工程学院 1. 机电传动系统的运动方程式 2. 机电传动系统的负载特性 3. 机电传动系统稳定运行的条件 在同一轴上，负载转矩和转速之间的函数关系，称为生产机械的机械特性。 2.1 恒转矩型机械特性 恒转矩型负载的特点是负载转矩与转速的大小无关，是一常数。根据其特点可分为反抗转矩和位能转矩两种。 1．反抗转矩：又称摩擦性转矩，其特点如下： 转矩大小恒定不变； 作用方向始终与速度n的方向相反，当n的方向发生变化时，它的作用方向也随之发生变化，恒与运动方向相反，即总是阻碍运动的。 2. 机电传动系统的负载特性 按关于转矩正方向的约定可知：反抗转矩恒与转速n取相同的符号。 即n为正方向时TL为正，特性在第一象限； n为负方向时TL为负，特性在第三象限。 反抗转矩 2. 机电传动系统的负载特性 2．位能转矩 , 其特点为： 转矩大小恒定不变； 作用方向不变，与运动方向无关，即在某一方向阻碍运动而在另一方向促进运动。? 卷扬机起吊重物时，由于重物的作用方向永远向着地心，所以，由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向，当电动机拖动重物上升时，TL与n的方向相反；当重物下降时，TL和n的方向相同。 2. 机电传动系统的负载特性 不论n为正向还是负向，TL作用方向都不变。 设n为正时负载转矩阻碍运动，则特性在第一、四象限。 不难理解，在运动方程式中，反抗转矩TL的符号总是与 n 相同为正；位能转矩TL的符号则有时与n 相同，有时与n相反。 位能转矩 2. 机电传动系统的负载特性 2.2 离心式通风机型机械特性 按离心力原理工作的，如离心式鼓风机、水泵等，它们的负载转矩TL的大小与速度n的平方成正比，