试谈电力拖动系统的动力学基础.pptx

电力拖动;1 电力拖动系统在国民经济中的应用 在现代化工业生产和交通运输、科学研究等诸多领域，绝大部分生产机械都是采用电动机作为原动机来拖动； 例如，各类机床设备、起重设备、电动车和纺织机械等。 电动机拖动生产机械运动的系统称为电力拖动系统．也称为电气传动系统。;生产过程中完成加工、搬运等各项工作的机械，统称为生产机械，例如，机床、泵、起重机、轧钢机和电机车等。 电动机及其控制设备以及生产机械组成的成套装置，称为电力拖动装置，或电力拖动系统。 电动机是生产机械的原动机。 然而，在某些情况下，电动机也起制动作用，把机械能转换成电能，此时，我们称电动机运行在电磁制动状态。;2、电力拖动系统的发展 电力拖动的发展，大体上经历了成组拖动、单机拖动和多机拖动三个阶段。 成组拖动是用一台电动机拖动一根主轴，再由传动带或绳索分别拖动几台生产机械。效率很低，已不采用。 一台电动机拖动一台生产机械，从而减少了中间传动机构，提高了效率，并可充分利用电动机的调速性能来满足生产机械的工艺要求。;现代化的生产机械，大都采用多电动机拖动运动机构这种较复杂的拖动方式，即用一台电动机来拖动生产机械中的某一个部件。 由于采用多机拖动方式易于实现自动化生产，因 此，在现代化的电力拖动系统中大都采用多电动机拖动方式。 随着电力电子技术的迅速发展和微计算机的广泛应用．使得多电动机拖动系统进入了一个新的阶段。; 电力拖动系统的分类和特点 分直流电力拖动系统和交流电力拖动系统。 以直流电动机作为原动机的称为直流电力拖动系统； 以交流电动机作为原动机的称为交流电力拖动系统。 ;直流电力拖动系统优点： 具有起动转矩大、可在较大范围内实现速度的平滑调节和易于控制等。 直流电力拖动系统缺点： 直流电动机具有换向器和电刷装置，限制了电动机向高速和大容量方而发展，并且也不能直接用于易燃、易爆等工业场合。;对于交流电力拖动系统，由于交流异步电动机具有结构简单、维修方便，且能在环境条件较恶劣的场合下运行，所以交流电力拖??系统在工农业生产中得到广泛的应用。 但是，由于交流电力拖动在调速性能等指标上还不能完全赶上直流电力拖动，所以，在要求很高的调速系统中，交流电力拖动仍受到一定的限制。 ;主要内容： 电力拖动系统的运动方程式，电力拖动系统的组成，电力拖动系统的运动方程式，运动方程中各物理量正负号的标注规定，工作机构的转矩和飞轮矩的折算，旋转运动，平移运动，升降运动，生产机械典型负载转矩特性，恒转矩负载特性，恒功率负载特性，通风机型负载特性，传动损耗和传动效率。 重点与难点 工作机构的转矩和飞轮矩的折算;1.1 电力拖动系统的运动方程式 1.1.1 电力施动系统的组成 电力拖动系统是由电动机、生产机械、传动机构、控制设备和电源等五大部分组成。;1.1.2 电力拖动系统的运动方程式 1.1.2.1 直线运动方程 根据牛顿第二定律，质点的运动方程式为 f＝ma f——作用在质点上的所有外力的合力； m——质点的质量； a——质点的加速度。 ; 在电力拖动装置中，有很多部件是做直线运动的，例如起重机的吊钩、机床的工作台、电梯的升降室以及直线电动机等。这些部件的直线运动可以看作是刚体的直线运动，而刚体的直线运动方程式与质点的运动方程式具有相同的形式。 从电力拖动过程考虑，可把作用在直线运动部件上的外力分为拖动力和静负载力两部分。于 是，可得出直线运动方程式 ;; 1.1.2.2 单轴旋转系统的运动方程式 在电力拖动系统中，存在着大量的绕固定轴旋转的部件，例如旋转电动机、齿轮和各种做旋转运动的工作机构等。 根据物理学中的刚体转动定律来分济和描述这些旋转部件的运动规律。 首先来分析典型的单轴旋转系统。 所谓的单轴旋转系统是指，在电力拖动装置中没有传动机构， 其运动系统只有同一种转速的旋转系统，通常简称为单轴系统.;;;可将旋转工作机械等效为一实圆柱体，于是上式中的转动惯量J可用下式表示; 在式中，GD2称为飞轮矩(N·m2)。它是实际工程中用来描述旋转物体惯性的物理量。 GD2看成是一个不可分的整体符号。 由于在实际工程上是用转速n而不是用角速度愿来描述电视转速的，所以，还需把式化成工程上的实用形式。现将?＝2∏n／60代入式，可得实用的电力拖动系统的运动方程式; 由式，电动机的工作状态可由运动方程表示出来。当M＝ ML时n＝0或n＝常值，即电动机静止或等速旋转，拖动系统处于稳定运行状态，简称稳态； 当M＞ ML时，n＞0，电动机加速; 当M＜ ML时，n＜0，电动机减速。不论加速还是减速，由于拖动系统的运动均处于过渡过程之中，所以称之为动态.; 1.1.3 运动方程中各物理