电力拖动系统动力学电机与拖动基础.ppt

一、电力拖动系统的基本概念 1.电力拖动 拖动：原动机带动生产机械运转叫拖动。 电力拖动：电动机作为原动机，生产机械是负载，电动机带动生产机械运转的拖动方式称电力拖动。 2.电力拖动系统：用电动机将电能转换成机械能，拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统。 3.电力拖动系统组成 电力拖动系统示意图 4.典型生产机械运动形式及转矩 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、平移、升降。 机械转矩形式：摩擦力产生、重力产生。 二、单轴电力拖动系统转动方程式 单轴：生产机械与电动机同轴，即: 单轴电力拖动系统运动方程式 由牛顿第二定律知作直线运动的物体存在： 转动方程式 同理，对于作旋转运动的物体： J为电动机轴上总转动惯量单位kg·m2 将运动方程式中，转动惯量 J 用飞轮矩 GD2表示，角速度 Ω 用转速 n 表示，由于J与GD2的关系为 所以 说明: 转动方程式的分析 各转矩正方向的规定： n的正方向：顺时针； T的正方向：当T与 n（+）相同时为正； TL的正方向：当TL 与n（+）方向相反时正； 惯性转矩 Tg的方向：由 T 与 TL的代数和来决定。 一、多轴系统 二、多轴系统折算 分析多轴系统采用的方法是：用一个等效的单轴系统代替原来实际的多轴系统。这种方法称为“折算”。 折算原则：折算前后系统传递功率不变，系统的动能不变。 折算方向：一般是从生产机械轴向电动机轴折算。原因是研究对象是电动机。且电动机轴一般是高速。根据传送功率不变的原则，高速轴上的负载转矩数值小。 负载的机械特性是指生产机械的转矩与 转速之间的关系即：n=f(TL) 一、恒转矩负载特性 恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大 小与转速n无关。 恒转矩负载分：反抗性负载特性和位能 性负载特性。 1.反抗性恒转矩负载特性 特点：恒值负载转矩TL总是与转速n的方向相反，即作用方向总是阻碍运动的方向。 当正转时n为正， TL与n方向相反，应为正，即在第一象限 当反转时n为负， TL与n方向相反，应为负，即在第三象限。 当转速n=0时，外加 转矩不足以使系统运动。 根据作用力与 反作用力原 理，这时反抗力负载转矩 大小和方向取决于外加转 矩的大小和方向。即与外 加转矩大小相等，方向相 反。负载转矩特性应与横 轴重合。例如轧机，机床 刀架平移机构等。 2.位能性恒转矩负载特性 特点： TL的方向与n的方向无关。 TL具有固定不变的方向。 例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的，即重力产生的负载转矩方向固定。 例如：起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的。即重力产生的负载转矩方向固定不变，故在第一和第四象限。 二、恒功率负载转矩特性 特点：当转速n变化时，负载功率基本不变。 根据 如车床的主轴机构和轧钢机的主传动。 适用于金属切削车床。 适用于金属切削车床。 粗加工时，n低，T大； 精加工时，n高，T小。 三、通风机负载转矩特性 阻力与转速平方成正比，即有： 如水泵，油泵等，如图所示，虚线是在考虑了轴承上的摩擦转矩后得出的实际鼓风机负载转矩。 四、电力拖动系统稳定运行的条件 电力拖动系统由于受到外界某种短时的扰动离开了原平衡状态，当外界的扰动消失后，系统能恢复到原来的转速，或在新的条件下达到新平衡状态，电力拖动就称该系统能稳定运行，否则就称为不稳定运行。 为了使系统能稳定运行，电动机的机械特性和负载的转矩特性必须配合得当，这就是电力拖动系统稳定运行的条件。 将电动机的机械特性和负载的转矩特性曲线画在同一张坐标图上，如图所示。图（a）和图（b）表示了电动机的两种不同的机械特性。 根据运动方程式，当电动机的