第三章 电动机和飞轮的计算 .pdfVIP

第三章电动机和飞轮的计算--第1页

第三章电动机和飞轮的计算

第1节总论

曲柄压力机的工作特点是一短时间的高峰负荷，单独用电动机不可能满足扭

矩的急剧变化的需要，采用飞轮后则能够把电动机不断供给它的能量株存起来，

压力机在完成工序时，飞轮通过降低转速输出部分贮存的能量，在空行程时，再

由电动机加速飞轮，以恢复动能的贮备。在有飞轮的压力机中，由于工作行程时

的高峰负荷主要由飞轮承担，所以电动机的功率比不用飞轮时可以减小到十二分

之一。例如：有飞轮的压力机其电动机为50千瓦时，没有飞轮的压力机需要600

千瓦的电动机才足以供给压力机高峰扭矩的需要。由此可见，采用飞轮可以颇大

地减小电动机的额定功率，提高电动机的利用率，降低成本。

贮存在飞轮中的总能量为：

1

E=Jω²千克—米（3-1a）

2

式中：J—飞轮及其连接部件的转动惯量（千克—米—秒²）

ω—飞轮自由旋转时的角速度(弧度/秒)

飞轮在工作行程中所供给的功为:

1

E=J(ω²-ω²)千克-米（3-1b）

212

式中:ω—飞轮的初始角速度（弧度/秒）

1

ω—飞轮工作行程结束时的飞轮角速度（弧度/秒）

2

从（3—1b）式中看出：当飞轮速度降低10％时，飞轮供给的能量为其总能

量的19％，降低20％时为36％，80％为51％。由此可见，飞轮速度降低10％

比降低20％其输出能量少将近一倍。换句话说，如果输出功相等，前者的转动

惯量应该比后者大将近一倍。从设计的角度看，应该尽量减轻飞轮的重量和尺寸。

飞轮的惯量过大，不仅增加了制造成本，而且在发生事故时加剧了灾难性。所以，

在设计计算时，应该使飞轮的速度降尽可能大些。

但是，当飞轮的速度降低时，电动机的转速也跟着降低，电机的工作电流将

成比例地增加，使电机的工作情况恶化。图（3—1）表示电机的工作电流I与转

矩M随其转差率S的变化情况。从图中看出，当S增加时M和I开始于S成正

比例增加促使飞轮迅速恢复原有转速，这是我们所希望的。但是当S超过临界转

差率S时，M反而减小而I却继续上升，这种情况叫做“超载”。经常在这种

K

情况下工作，会使电机严重发热甚至烧坏，而且对整个电网电压的稳定也带来有

害的影响。所以，飞轮转速的降低受到S的限制，一般不宜超过S。

KK

第三章电动机和飞轮的计算--第1页

第三章电动机和飞轮的计算--第2页

飞轮在压力机中只起贮存和释放能量的作用，压力机所消耗的功能，归根结

底都是由电动机供给的，所以，电机的输出功率完全决定于压力机在一次行程中

所消耗的全部功能和一次行程所需的时间。但是，飞轮转动惯量I的大小，对选

择电机的额定功率N还是有一定影响的。飞轮越小，电机转速的波动越大，它

H

的电流变化愈剧烈。由于电机的发热与电流的平方成正比，而电机的瞬间输出功

率与电流成正比，因此，虽然电机输出的功还是等于压力机所消