电机拖动第1章1.ppt

第 1 章 电力拖动系统动力学 1.1 电力拖动系统的运动方程式——重点 1.2 负载转矩和飞轮矩的折算——重点，难点 1.2.1 旋转运动 1.2.2 平移运动 1.2.3 升降运动——折算中最难 1.3 负载转矩特性——重点 1.3.1 恒转矩负载特性 1.3.2 通风机与泵类的负载特性 1.3.3 恒功率负载特性 1.1 电力拖动系统的运动方程式 1．电力拖动系统运动形式的种类 生产机械种类繁多，运动形式也各不相同? 电力拖动系统： 单轴（重点介绍） 多轴（可折算成单轴）? 运动形式： 旋转运动 直线运动：平移运动、升降运动? 机械转矩形式：摩擦力产生、重力产生 四种典型的电力拖动系统 M U + － 电动机 T TL n 负载 1）单轴旋转拖动系统 2）多轴旋转拖动系统 3）多轴旋转加平移运动的拖动系统 4）多轴旋转加升降运动的拖动系统 M nd T ng Tg i1 i2 M nd nj vz Gz Fg M G1 G2 vg nd 2．单轴旋转拖动系统的组成 工作过程： 电动机M通过联轴器与生产机械相连 由电动机M产生输出转矩T 用来克服负载转矩TL 拖动生产机械 并以同一角速度Ω（或转速n）旋转 特点： 拖动系统的负载与电动机轴直接相连 负载的转速与电动机的转速相同，即： nL ＝ n（或ΩL ＝ Ω） M U + － 电动机 T TL n 负载 图1.1 单轴旋转 拖动系统图 3．单轴拖动系统运动方程式 1）运动方程的公式 牛顿第二定律 根据运动形式不同而不同： 直线运动：平移运动、升降运动 旋转运动： M U + － 电动机 T TL n 负载 图1.1 单轴旋转 拖动系统图 1）运动方程的公式 式中， T ——电动机的电磁转矩，N·m TL——负载转矩，N·m （T－TL）——系统的动态转矩或加速转矩，N·m J ——旋转系统的转动惯量，N·m·s2 Ω ——转子旋转机械角速度，rad/s ——转子旋转机械角加速度，rad/s2 2）运动方程的实用公式 转动惯量 J 是物理学中常用的物理量 工程上 常用飞轮矩 GD2 代替转动惯量 J 来表示系统的机械惯性 常用转速 n 代替角速度 Ω 来表示系统转动速度 它们之间的关系为： 2）运动方程的实用公式 式中， m ——系统转动部分的质量，kg G ——系统转动部分的重力，N g ——重力加速度，一般取9.8m/s2 ρ ——系统转动部分的转动惯性半径，m D ——系统转动部分的转动惯性直径，m n ——电动机转速，r/min或rpm 2）运动方程的实用公式 分别将式(1-2)和(1-3)代入运动方程式(1-1) 即可得到运动方程的实用公式 式中， GD2 ——系统转动部分的飞轮矩，N·m2 2）运动方程的实用公式 电力拖动系统的运动方程式 注意： GD2不是G与D2的乘积，而是一个整体，可由产品样本或机械手册上查出 系数 375 = 4g×60／2π 是个有单位的系数，单位为m/min·s D为系统转动部分的转动惯性直径，不是实际直径。关于ρ或D的物理概念可参见相关参考书 机械角加速度求法：（习题1-3） 3）系统旋转运动的三种状态 系统运动 运动状态 1 2 3 加速 动态 减速 动态 恒转速 或静止 稳态 因此，（T－TL）被称为系统的动态转矩或加速转矩 4）运动方程式中各量参考方向（即规定的正方向） 首先规定转速n的正方向 电动机处于电动状态时的旋转方向 然后确定各转矩的正、负号 电磁转矩T： 与转速n的正方向相同时为正，相反时为负 负载转矩TL： 与转速n的正方向相反时为正，相同时为负 惯性转矩(T－TL) 由T和TL的代数和决定 n T TL M U + － 电动机 T TL n 负载 图1.1 单轴旋转 拖动系统图 方向 ？ 讨论：起重机作升降运动时，电磁转矩T、负载转矩TL的正、负号？ 首先规定n的正方向 然后确定各转矩的正、负号 提升重物时 nL 0 T与n的正方向相同 TL与n的正方向相反 下放重物时 nL 0 T与n的正方向相同 TL与n的正方向相反 nL T TL T TL n 0 nL T TL 提升 TL：重物对卷筒轴的负载转矩 TL方向：固定不变 下放 n的正方向 方向 方向 √