5运动方程.ppt

* * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 2、位能性恒转矩负载 负载转矩由重力作用产生，不论生产机械运动的方向变化与否，负载转矩的大小和方向始终不变。例如起重设备提升重物时，负载转矩为阻转矩，其作用方向与电动机旋转方向相反，当下放重物时，负载转矩变为驱动转矩，其作用方向与电动机旋转方向相同，促使电动机旋转。负载特性如图所示。 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 二、恒功率负载特性 恒功率负载一般属于反抗性负载；其大小是当转速变化时，负载从电动机吸收的功率为恒定值： 即： 也就是负载转矩与转速成反比。例如，一些机床切削加工，车床粗加工时，切削量大（TZ大），用低速挡；精加工时，切削量小（ TZ小），用高速挡。恒功率负载特性曲线如图所示。 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 三、通风机负载特性 通风机型负载一般也属于反抗性负载；负载转矩的大小与转速n的平方成正比，即： 常见的这类负载如风机、水泵、油泵等。负载特性曲线如图所示。 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 四、实际生产机械的负载特性 实际生产机械的负载转矩特性可能是以上几种典型特性的综合。 实际通风机除了主要是通风机负载特性外，由于其轴承上还有一定的摩擦转矩，因而实际通风机负载特性应为： * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 机床刀架等机构在平移时，负载性质基本上是恒转矩负载，但从静止状态起动或转速还很低时，摩擦系数比较大，摩擦阻力较大；另外当转速升高时，油或风的阻力带有一些风机负载特性，导致转速较高时，负载转矩Tz会略微增大： * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 起重机提升重物时，电动机所受到的除位能性负载转矩外，还要克服系统机械摩擦所造成的反抗性负载转矩，所以电动机轴上的负载转矩应是上述两个转矩之和，在上升及下降时的负载转矩特性如图。 * 电动机作为原动机，通过传动机构带动生产机械执行某一生产任务；控制设备是由各种控制电机、电器、自动化元件及工业控制计算机、可编程序控制器等组成，用以控制电动机的运动，从而对生产机械的运动实现自动控制；电源的作用是向电动机和其他电气设备供电。最简单的电力拖动系统如日常生活中的电风扇、洗衣机、工业生产中的水泵等，复杂的电力拖动系统如轧钢机、电梯等。 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 * * 第七章 电力拖动系统的动力学基础 § 7-1电力拖动系统运动方程式 § 7-2工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算 § 7-3考虑传动机构损耗时的折算方法 § 7-4生产机械的负载转矩特性 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 §7-1 电力拖动系统的运动方程式 一、电力拖动系统的基本概念 拖动是指应用各种原动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务。电力拖动是用电动机为原动机的拖动系统，生产机械为电动机的负载。 2、电力拖动系统的组成 1、电力拖动系统的含义 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。 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 二、运动方程式 1、直线运动时的运动方程式 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F总是与阻力以及速度变化时产生的惯性力ma所平衡，其运动方程式为： 也可写成 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 2、旋转运动时的运动方程式 单位为kg · m2 转动惯量 式中 m——旋转部分的质量（kg）; G ——旋转部分的重量（N）; r ——惯性半径（m）; D ——惯性直径（m）。 * * 第7章　电力拖动系统的动力学基础 式中：GD2 = 4gJ 称为飞轮惯量（也称飞轮力矩）（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。电动机和生产机械各旋转部分的飞轮矩可在相应的产品目录中查到。 3、旋转运动方程式的含义 T=TZ时，dn/dt=0,电动机静止或等速旋转，系统处于稳态； TTZ时，dn/dt0,电动机处于加速状态，系统处于暂态； TTZ时，dn/dt0,电动机处于减速状态，系统处于暂态。 * * 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，电动机的运行状态将发生变化，即作用在电动机转轴上的电磁转矩（拖动转矩）T和负载转矩（阻转矩）TZ的大小和方向都可能发生变化。因此运动方程式中的转矩T和 TZ是带有正、负号的代数量。在应用运动方程式时，必须考虑转