1-电力拖动系统动力学

1、第1章 电力拖动系统动力学 机电传动控制机电传动控制 课程简介 n研究对象研究对象 电气控制系统电气控制系统 n驱动装置 n控制装置 n应用领域应用领域 制造业制造业 n数控机床 高新技术产业高新技术产业 n机器人 n电动汽车 n磁悬浮系统 日常生活日常生活 n家用电器 课程内容 n理论基础理论基础 动力学动力学-第第2章章 n电动机原理与特性电动机原理与特性 直流电动机直流电动机-第第3章章 交流电动机交流电动机-第第5、6章章 n电动机功能控制系统电动机功能控制系统 继电器控制系统继电器控制系统-第第8章章 可编程序控制器可编程序控制器-第第9章章 n电动机速度控制系统电动机速度控制系统

2、电力电子技术电力电子技术-第第10章章 直流调速系统直流调速系统-11章章 交流调速系统交流调速系统-第第12章章 参考资料 n机电传动控制第机电传动控制第4版版 邓星钟邓星钟 n电机与拖动基础第电机与拖动基础第2版版 李发海李发海 n电机与运动控制系统电机与运动控制系统 杨耕杨耕 n机电传动控制机电传动控制 海心海心 n可编程序控制器原可编程序控制器原 理理应用应用实验第实验第2版版 常斗南常斗南 课程考核 n期末闭卷考试期末闭卷考试50% n实验与上机实验与上机20% 实验操作实验操作 实验报告实验报告 n作业作业10% n考勤考勤5% n课堂提问课堂提问5% n课堂测试课堂测试10% n

3、教材教材 n课件课件 n实验指导书实验指导书 n课堂笔记课堂笔记 n教学日历教学日历 第1章 电力拖动系统动力学 n1.1 拖动系统运行方程拖动系统运行方程 n1.2 机械特性 单轴拖动系统 n电机与负载同轴电机与负载同轴 系统转速系统转速n 电机输出转矩电机输出转矩TM 负载转矩负载转矩TL n运行方程运行方程 转动惯量转动惯量J 角速度角速度 M 负载 TMTLn M TM TL n dt d JTT LM 单轴拖动系统 n工程应用工程应用 飞轮转矩飞轮转矩GD2 n转动部分重力G n转动惯性直径D 60 2 n g GDD g G mJ 42 2 2 2 dt dnGD TT LM 37

4、5 2 运行状态判别 n拖动转矩拖动转矩T拖动 拖动 与转速与转速n方向相同方向相同 n制动转矩制动转矩T制动 制动 与转速与转速n方向相反方向相反 n运行状态运行状态 TM TL系统加速系统加速 TM = TL系统恒速系统恒速 TM TL 多轴拖动系统 M 负载负载 TMnM TLnL 等效负载等效负载 TM TL GDM2 GDL2 nM GD2 M 多轴拖动系统简化 n负载转矩折算负载转矩折算 负载转矩负载转矩TL折算到电折算到电 机轴上变为机轴上变为TL 折算原则折算原则 n系统传递功率不变 n飞轮转矩折算飞轮转矩折算 各轴飞轮转矩折算到电各轴飞轮转矩折算到电 机轴上变为机轴上变为GD

5、2 折算原则折算原则 n系统动能保持不变 负载转矩折算 n旋转运动负载旋转运动负载 不考虑传动损耗不考虑传动损耗 负载 TMnM TLnL M 等效负载 TMTL nM M LM L L Tn Tj jn ， 负载转矩折算 n旋转运动负载旋转运动负载 考虑传动损耗且负载由考虑传动损耗且负载由 电机拖动电机拖动 n系统传动效率 传动损耗转矩传动损耗转矩 nT 由拖动装置负担 12 L L T T j ， LL TT T jj 负载转矩折算 n直线运动负载直线运动负载 不考虑传动损耗不考虑传动损耗考虑传动损耗且负载由考虑传动损耗且负载由 电机拖动电机拖动 M G v 9.55 L M Gv T n

6、 9.55 L M Gv T n 飞轮转矩折算 n旋转运动负载旋转运动负载n直线运动负载直线运动负载 负载负载 nM nL GDM2 GDL2 M 等效负载等效负载 nM GD2 M L ML M n n j j GD GDGD， 2 2 22 M G v 2 2 2 2 22 365 M L M n Gv j GD GDGD n课堂练习课堂练习1.2 起重系统齿轮传动比依起重系统齿轮传动比依 次为次为3、3.5、4，传动，传动 效率均为效率均为0.95，各轴飞，各轴飞 轮转矩依次为轮转矩依次为123、49、 40、465Nm2，卷筒直，卷筒直 径径0.6m，吊钩及重物重，吊钩及重物重 510

7、12N，忽略电机空，忽略电机空 载转矩、钢丝绳重量和载转矩、钢丝绳重量和 滑轮传递损耗，试求：滑轮传递损耗，试求： (1) 0.3m/s提升重物时的提升重物时的 电机转速电机转速(802.2)和输出和输出 转矩转矩(212.5)； (2) 以初速以初速0.3m/s、加速、加速 度度0.1m/s2提升重物时的提升重物时的 电机输出转矩电机输出转矩(306.4) MM G v 1 1 2 2 3 3 4 4 n课堂练习课堂练习1.3（作业）（作业） 起重系统传动速比为起重系统传动速比为34， 传动效率为传动效率为0.83，卷筒，卷筒 直径直径0.22m，吊钩及重，吊钩及重 物重物重10290N，忽

8、略电，忽略电 动机空载转矩和钢丝绳动机空载转矩和钢丝绳 重量，试求：重量，试求： (1) 以速度以速度0.4m/s提升重提升重 物时，电机转速物时，电机转速(1180.5) 和输出转矩和输出转矩(40.1)； (2) 以速度以速度0.4m/s下放重下放重 物时的电机输出转矩物时的电机输出转矩 (26.5) M G v=0.4m/s d=0.22m 第1章 电力拖动系统动力学 n1.1 拖动系统运行方程 n1.2 机械特性机械特性 机械特性 n转矩与转速间的关系转矩与转速间的关系 电机机械特性电机机械特性 n电机输出转矩和电 机轴转速间的关系 负载机械特性负载机械特性 n负载转矩和电机轴 转速间

9、的关系 M负载 TMTLn 负载机械特性类型 n恒转矩型恒转矩型 反抗型（摩擦型）反抗型（摩擦型） 位能型位能型 n泵型泵型 T=Cn2 n水泵 n油泵 n通风机 n恒功率型恒功率型 T=K/n n切削加工车床 T n T n 恒转矩型机械特性 n转矩方向规定转矩方向规定 电机转矩方向与转速正电机转矩方向与转速正 方向相同为正方向相同为正 负载转矩方向与转速正负载转矩方向与转速正 方向相反为正方向相反为正 n位能型位能型 转矩方向恒定转矩方向恒定 n起重机 n反抗型反抗型 转矩方向始终与运动方转矩方向始终与运动方 向相反向相反 n皮带运输机 T n TL -TL 皮带正转 皮带反转吊起重物 T

10、 n TL 下放重物 稳定运行条件 n稳定运行含义稳定运行含义 1. 系统以一定速度匀速系统以一定速度匀速 运转运转 2. 系统受外部干扰速度系统受外部干扰速度 发生变化，当干扰消除发生变化，当干扰消除 后，系统仍能恢复到原后，系统仍能恢复到原 来的状态，以原有速度来的状态，以原有速度 继续匀速运转继续匀速运转 系统平衡点系统平衡点 n电机机械特性和负 载机械特性的交点 稳定平衡点稳定平衡点 n满足稳定运行条件2 的平衡点 判断判断a、b点是否是稳定平衡点点是否是稳定平衡点 T n n=f(TM) n=f(TL) a b T n n=f(TM) n=f(TL) a b c TLTL d na点是稳定平衡点点是稳定平衡点 假设负载转矩突然增加假设负载转矩突然增加 TMTL系统加速系统加速 电机工作点沿电机机械电机工作点沿电机机械 特性从特性从c点移向点移向a点，系点，系 统重新平衡统重新平衡 nb点不是稳定平衡点点不是稳定平衡点 假设负载转矩突然增加假设负载转矩突然增加 TMTL系统减速系统减速 电机工作点沿电机机械电机工作点沿电机机械 特性从特性从b点移向点移向d点，干点，干 扰消除后扰消除后TMTL系系 统仍减速，直至电机工统仍减速，直至电机工 作点到