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第一章 直 流 电 力 拖 动 第一节 电动机运行的力学基础 电力拖动是以电动机为动力使生产机械运动已完成一定的生产任务的拖动方式。一般情况下，电力拖动系统有四个组成部分：电动机、工作机构、电源及控制设备，如图1-1所示。其中工作机构和电动机为运动系统。 电机控制的任务是使电机的运动满足生产机械的要求。 运动方程式 根据力学定律可知，当电机拖动产生机械转动是必须遵循以下运动方程式： T-Tl=J (1-1) 式中 T—电动机转矩（N﹒m）; TL—生产机械的阻力矩（或称负载转矩）（N﹒m）； J—系统的转动惯量（kg﹒m2）； Ω—角速（度rad/s）。 由于 （1-2） （1-3） 故运动方程式可为如下形式： (1-4) 式中 m、G—系统旋转部分的质量（kg）和重力（N）； r、D—旋转部分的惯性半径和直径（m）； g—重力加速度，等于9.81m/s2； n—电动机转速（r/min）； GD2—飞轮力矩，等于4gJ。 从式（1-4）可见 当时， ，则n=0或n=常值，拖动系统为静止或等速旋转状态， 称为静态。 当时，，拖动系统处于加速状态。 当时，，拖动系统处于减速状态。、状态为过渡过程或叫动态。 工作机械转矩TL和飞轮力矩GD2DE 折算 实际上拖动系统的轴不止一根，如图1-2a所示。为便于分析，往往把实际系统等效成单轴系统，如图1-2b所示。 当把实际系统简化成单轴系统时，必须遵循系统传送的功率及储存的动能不变的原则，把工作机械的转矩以及各轴上的转速和飞轮力矩折算到电动机轴上。 工作机械转矩的折算 用电动机上的阻力矩TT来反映工作机械轴上的T’L,其折算的原则是，系统传送功率不变，而中间传送机构的损耗在传动效率ηc中考虑。现就两种情况讨论如下： 电动机工作在电动状态此时，电动机发送的功率比生产机械小号的功率大，按传送不变原则，应有如下关系： （1-5） 式中—电动机轴与工作机械轴之间的速度比， 。 电动机工作在发电制动状态此时，由于工作机械带动电动机旋转，传送到电动机轴上的功率比工作机械轴上的功率小。同样，按传送功率不变原则，可得如下关系： （1-6） 在（1—5)、(1—6)中，转速比j为传动系统各级转速比j1、j2、j3、…的乘积。在一般设备中，j》1。传动效率ηc1、ηc2、ηc3、…的乘积。其值随传动机构的不同而不同。 工作机械直线作用力FL的折算 某些工作机械具有直线运动部分，如起重机的提升机构，如图1—3所示。其中GL为中午的重力，FL为钢绳拉力，VL为等速上升或下降的速度。 此时，也有两种情况： 电动机的工作状态根据，得 （1—7） 式中9.55—单位换算系数9.55=60/2。 电动机工作在发电制动状态此时，产生机械的阻力矩为 （1—8） 值得指出的是，起重机在提升和下降重物时，其传动效率ηcη‘c的不同的，它们之间有如下关系： （1—8） 证明如下： 当重物下放时，功率有工作机械象电动机传送，传动损耗的功率由工作机械功承担。提升与下放时的传动损耗功率相等，其值为 当重物下放时，工作机械的功率即为传动机械的输入功率，即 工作机械的功率P1克服传动损耗的功率△P后，向电动机上传送的机械功率P2