电力拖动系统的运动方程式9.doc

周次 第3周 章节 名称 §2-1电力拖动系统的运动方程式§2-2 §2-3他励直流电机机械特性§2-4起动特性 授课 方式 理论课（√）；实验课（ ）；实习（ ） 教学 时数 4 学时 教学目的 及要求 要求掌握： 电力拖动系统转动方程式,。 熟练掌握电动机的机械特性。 教学内容提要 时间 分配 电力拖动系统转动方程式, 负载特性。 电动机的机械特性。 电动机的启动过程。 第一节课：1，2 3 第二节课：3，4 教学重点与难点 1电力拖动系统转动方程式。 2电动机的自然和人为机械特性。 讨论练习和作业 1电力拖动方程式的符号。 2机械特性方程式。 3直流电机为什么不能直接启动？ 4 实验如何完成？ 教学手段 多媒体与其它方式结合 参考资料 1《电机与拖动基础》 刘启新 中国电力出版社 2《电机与拖动基础》 宋银宾 机械出版社 3《电机与电力拖动》 顾绳谷 合肥工业出版社 4《电机原理及拖动》 彭鸿才 机械工业出版社 第一节 单轴电机拖动系统的运动方程式 图2-1 单轴电机拖动系统 所谓单轴电机拖动系统，就是指只包含一根轴的系统，如图所示。当电动机的转矩作用于这一系统时，根据动力学定律可知，电动机的转矩除了克服运动系统的静阻转矩外，还使整个系统沿着电动机转矩的作用方向，产生角加速度。而角加速度的大小与旋转体的转动惯量J成反比。这种关系可用方程式表示如下： (2—1) 式中 ——电动机的拖动转矩(牛·米)； ——负载静阻转矩(牛·米)； J ——单轴旋转系统的转动惯量(牛·米·秒2)； ——单轴旋转系统的角速度(1／秒)； ——时间(秒)； ——惯性转矩(牛·米)。 式(2—1)为单轴拖动系统以转矩表示的运动方程式。它与直线运动系统的运动方程式()相似。从实质上讲，式(2—1)就是旋转运动系统的牛顿第二定律。 式(2—1)是电机拖动系统运动方程的一般形式，由于此式所用单位在计算和使用中不太方便，因此，在电机拖动的工程应用和实验计算中，往往不用转动惯量，而用飞轮惯量GD2来表征旋转物体的惯性作用。旋转物体的角速度也用电动机轴上的转速n表征。因为： (2—2) (2—3) 式中 ——重力加速度，=9.80米／秒2； ——整个系统旋转部分的质量(公斤·秒2／米)； G ——整个系统旋转部分的重量(牛)； ——系统转动部分质量对其旋转轴的回转半径．(米)； ——系统转动部分质量对其旋转轴的回转直径．(米)。 将式(2-2)和式(2—3)代入式(2-1)，可得运动方程式的实用形式： (2—4) 式(2-4)是今后常用的运动方程式，它表征了电机拖动系统机械运动的普遍规律，是研究电机拖动系统各种运转状态的基础，也是生产实践中设计计算的依据。 当=0时，，常数(或=0)，系统稳定运转或静止； 当时，，常数，系统加速运转； 当时，，常数，系统减速运转。 在理解和使用上述运动方程式(2—4)时，还必须注意以下几个问题： (1)GD2是表示整个旋转系统惯性的物理量，是一个符号，切不可以把它割裂开而理解为系统的G与D2的乘积。通常将GD2称为飞轮惯量或飞轮转矩。 (2)电动机电枢(即转子)及其它机械部件的飞轮转矩GD2的数值可从相应的产品目录或有关手册中查得，其单位目前都用牛·米2的单位。 (3)式(2—4)中的数值375具有加速度的量纲。 (4)为了使运动方程式具有普遍性，能够描述各种各样运动形式和运行状态的系统，式中转矩与应带有正、负号。一般是首先规定某一旋转方向(如顺时针方向)为正方向。对于电动机的转矩，若转矩方向与所规定的正方向相同，则带正号，反之则带负号。而负载转矩的正负号与上述规定正好相反。即负载转矩的方向与所规定的正方向相同时，则带负号，相反时则带正号。因此运动方程式的一般形式为： (2—5) 第二节 典型的负载转矩特性 几种典型的生产机械负载转矩特性。 一、恒转