第二章 电力传动系统动力学.ppt

现代电力传动与控制 电子信息工程学院 樊 云 2008年7月 电动机与拖动负载 第二章 电力传动系统动力学 本章主要分析电力拖动系统中电动机带 动生产机械在运动过程的力学问题，其目的 是为后面研究电力传动的机械特性与过渡过 程等内容准备必要的理论基础。 电力传动系统的运动方程式 负载转矩和飞轮矩的折算 电力传动系统的负载特性 电力传动系统稳定运行条件 一、电力传动系统的运动方程式 对于直线运动: 对于旋转运动: 1、单轴电力传动系统 在工程计算中，通常 用转速n 角速度Ω 用飞轮矩GD2 转动惯量J 电力拖动运动方程的实用形式为: （１）运动方程式为： 　（３）运动方程式的物理意义 表明电力拖动系统的转速变化dn/dt（即加速度） 　由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL 　的关系决定。 当Te = TL 时， dn/dt = 0，静态或稳态 　　　　　　　恒定转速旋转或静止不动； 若Te ＞TL 时， dn/dt ＞0，加速状态； 若Te ＜TL 时， dn/dt ＜0，减速状态。 也就是一旦 dn/dt ≠ ０，则转速将发生变化， 　我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。 2、多轴电力传动系统 实际的电力拖动系统往往是复杂的: 有的生产机械需要通过传动机构进行转速匹配，因此增加了很多齿轮和传动轴； 有的生产机械需要通过传动机构把旋转运动变成直线运动，比如：刨床、起货机等。 对这些电力拖动系统，一般有两种解决办法： 1）对拖动系统的每根轴分别列出其运动方程 用连列方程组来消除中间变量。 2）用折算的方法把复杂的多轴拖动系统等效 为一个简单的单轴拖动系统，然后通过对 等效系统建立运动方程，以实现问题求解 系统等效的原则和方法 用折算的方法，是使两者的动力学性能保持不变。其基本思想是通过传动机构的力学折算把实际的多轴系统表示成等效的单轴系统 １、旋转运动 　二、负载飞轮矩的折算 折算的原则是系统的动能不变 [例题2-1]在传动机构为齿轮变速的电力传动系统中，已知工作 机构的转矩Tg为240Nm,转速ng为128r/min；速比i1=2.4，i2=3.2 传动效率η1=0.94,η2=0.92;飞轮矩 =6.4Nm2， =1.2Nm2 =2.6Nm2， =1.4Nm2， =2.8Nm2， =25Nm2；忽 略电动机空载转矩。 求:（1）折算到电动机轴上的负载转矩 ； （2）电动机轴上系统 总飞轮矩 。 解：（1）折算到电动机轴上 的负载转矩 总传动效率 总速比 负载转矩 2、平移运动 　二、负载飞轮矩的折算 3、升降运动 由于传动机构的损耗不变，故 　二、负载飞轮矩的折算 [例题2-2]起重机的传动机构如图所示。已知重物GZ=120kg，卷筒半径R=0.35m，齿轮速比i= 6.4, 提升重物时的效率 =0.91，提升重物的速度Vz=0.86m/s,电动机转子飞轮矩 =57.8Nm2,齿轮飞轮矩 =3.4Nm2， =15.6Nm2，卷筒飞轮矩 =40.2Nm2；忽略电动机空载转矩。 求：（1）折算到电动机轴上的负载转矩 ； （2）电动机轴上系统总飞轮矩 。 解：(1)求折算到电动机轴上 的负载转矩 ： [例2-3]刨床传动系统如图所示。若电动机M转速为n=420r/min，其转子的飞轮矩 , 工作台重 ,工件重 ，各齿 轮齿数及飞轮矩见表。齿轮8的节距t8=25.13mm。 求:刨床系统在电动机轴上总的飞轮矩。 三、生产机械的负载转矩特性 在运动方程式中，负载转矩TL与转速n的关系TL= f（n）即为生产机械的负载转矩特性。 负载转矩TL的大小与多种因素有关。 大多数生产机械的负载转矩特性可归纳为下列三种类型。 恒转矩负载特性 通风机负载特性 恒功率负载特性 1、恒转矩负载特性 所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩TL 与转速n无关的特性， 即:当转速变化时，负载转矩TL保持 常值。 恒