电机拖动动力学

1、第 二 章电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基 础1整理课件电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基 础生产机械的运动形式运 动 方 程飞 轮 矩 的 折 算负载的机械特性2整理课件第二章 电力拖动系统的动力学基础本章要求： 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。熟悉生产机械典型的运动形式。掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。3整理课件第一节 典型生产机械运动形式及转

2、矩一、电力拖动系统的基本概念 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务。电力拖动系统的组成电源控制设备电动机传动和工作机构上下4整理课件二、典型生产机械运动形式和转矩1、离心式风机负载转矩TL=kn2单轴旋转系统2、车床主轴传动系统负载转矩TL与n无关多轴旋转系统3、平移传动系统负载转矩TL与n无关多轴旋转系统4、提升传动系统负载转矩TL与n无关多轴旋转系统上下5整理课件 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。 摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与n相反，为制动转矩。 重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。上下6

3、整理课件第二节 电力拖动系统的运动方程一. 单轴电力拖动系统的运动方程电动机生产机械TemnTmT0 研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电动机运行时的轴受力如图示。轴TemTLn 电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。上下7整理课件轴TemTLn 电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列动力学方程式:Tem-TL=JddtTem：电磁转矩； TL：负载转矩,N.mJ：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ：电动机角速度,rad/s 在工程计算中,常用n代替 表示系统速度,用飞轮力矩GD

4、2代替J表示系统机械惯性。上下8整理课件m：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，N ：系统转动部分的转动半径，mD ：系统转动部分的转动直径，mg ：重力加速度=9.8m/s2Tem-TL=Jddt上下TemTLn MD9整理课件GD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系数375具有m/min.s量纲电力拖动系统的运动状态：上下TemTLn M10整理课件二、转动惯量及飞轮惯量（飞轮矩）转动惯量是物体绕定轴旋转时转动惯性的度量即：J =m2GD2=4gJ=4gm2=4G 2上下注意：转动惯量与方向无关；即所有绕定轴旋转的物体都有转动惯量。J =(m1+m2)(D/2)2m1m2n

5、D11整理课件三、功率平衡方程 得出功率平衡方程Tem-TL=JddtT em -TL = Jddt=(1/2 J 2)ddt电动机产生(T em 0)或吸收的机械功率（ Tem 0)或释放的机械功率(TL 0 ,TL 0阻转矩下放时： n0拖动转矩上下18整理课件nTL0TL由于存在传动转矩损耗T，因此提升系统中，提升和下放时，电机轴承受的负载转矩不等。提升时， Tem=T+TL=TL升 。TL升下放时， TL=T+Tem Tem=TL - T = TL下。TL下TLTTem19整理课件二、风机负载机械特性 负载转矩与转速成平方关系TL=kn2。nTL0风力发电机上下20整理课件三、恒功率负载机械特性负载转矩与转速成反比关系TL=k/nnTL0负载功率它与n无关，称恒功率负载。下上21整理课件思 考 题1 拖动系统的运动方程式是怎样建立的？怎样用它分析系统的运动状态？2 什么是转动惯量？转动惯量与如何进行折算？3 什么是动态转矩，它在什么条件下出现？动态转矩和系统运动状态之间有何关系？4 稳定工作过程和过渡过程有何区别？5 为什么要进行转矩和惯量折算，折算依据的原则是什么？下上22整理课件 6 如何确定运动方程式中电动机转矩和负载转矩的符号？ 7 在一个拖动系统中同时存在向上和向下运动的物体，在计算系统惯量时是否为一正一负？为什么？ 8 电动机