电机及拖动基础北方工业大学一四

电机与拖动基础

Page2第二章电力拖动系统基础Page3本章教学基本要求1.了解电力拖动系统的基本组成；2.掌握电力拖动系统运动方程式；3.熟悉转矩与飞轮矩的折算方法；4.掌握生产机械的负载转矩特性的分类；5.掌握电力拖动系统稳定运行的条件。Page4重点生产机械的负载转矩特性的分类；电力拖动系统稳定运行的条件。Page52.1电力拖动系统运动方程式

电力拖动系统(electricalpowerdrivesystem)一般是由电动机、生产机械的传动机构、控制设备和电源组成，如图2-1所示。图2-1电力拖动系统组成Page62.1电力拖动系统运动方程式

图2-2所示为单轴电力拖动系统，图2-2中标注的物理量主要有：为电动机的转速，为电动机电磁转矩，为电动机空载转矩，工作机构（负载）的转矩。

图2-2单轴电力拖动系统Page7

如图2-2所示，单轴电力拖动系统中电磁转矩、负载转矩与转速变化的关系用转动方程(rotationequation)来描述，为

（2-1）化简后得2.1电力拖动系统运动方程式Page8讨论1.当T-TL=0,dn/dt=0则,n=0或n=常数,即电动机静止或恒速旋转。电力拖动系统处于稳定运行状态，简称稳态。2．当T-TL>0,dn/dt>0,动转矩大于零时，电力拖动系统处于加速运行状态，即处于过渡过程或称动态。3．当T-TL<0,dn/dt<0,动转矩小于零时，电力拖动系统处于减速运行状态，也处于过渡过程或动态。

2.1电力拖动系统运动方程式Page92.1电力拖动系统运动方程式

应注意：转矩不但有大小而且具有方向。转矩的方向由式（2-1）中取值的正负来判定。其规定如下：首先应规定(或假设)某一转速n旋转方向为正方向，则拖动转矩T的方向与所规定(或假定)的正方向相同时取正值。对于负载转矩TL，则当TL的方向与所规定(或假设)的正方向相同时取负值，反之取正值。如果计算得出拖动转矩T是负值,说明其实际方向与规定(或假设)正方向相反。而当负载转矩TL是负值，则说明其实际方向与规定(或假设)正方向相同。

Page102.1电力拖动系统运动方程式

同理,转速n也是具有方向。当实际旋转方向与所规定(或假设)的正方向相同时,n取正值，反之取负值。当转速变化时，电力拖动系统是处于加速状态或减速状态，也要由转速变化的方向来决定而不是由转速n的数值增加或减小来决定。

Page112.1电力拖动系统运动方程式图2-3多轴电力拖动系统为了简化多轴系统的分析计算，通常把负载转矩与系统飞轮矩折算到电动机轴上来，变多轴系统为单轴系统，列写一个转动方程式进行计算，其结果与联立求解多个方程式的结果完全一样。

Page122.2多轴电力拖动系统的简化

工作机构为转动情况时转矩与飞轮矩的折算

（2-2）

1．转矩的折算多轴电力拖动系统中，如果不考虑传动机构的损耗时，工作机构折算前的机械功率为TfΩf，折算后的机械功率为TFΩf，折算的原则是折算前后功率不变，因此有Pa脏ge132.绢2多捕轴电毕力拖急动系事统的仁简化工作旧机构贪为转誓动情乱况时壁转矩饶与飞少轮矩该的折疫算2．塘飞轮叠矩的熊折算飞轮娇矩的蒜大小羡是运哄动物淡体机殊械惯构性大情小的谢体现众。旋恐转物财体的膝动能鲁大小体为Pa竖ge142.漂2多泰轴电痰力拖好动系讲统的贯简化图2-苍4刨床吧电力理拖动水示意瓶图工作担机构刷为平知移运手动时惜转矩塘与飞纹轮矩术的折皱算1．鉴转矩移的折吐算图2槽-4凳为刨干床切休削示践意图两，通较过齿患轮与岔齿条配啮合胳，把土旋转允运动腊变成雷直线南运动骆。切谊削时肾工件拔与工绕作台偿的速灵度为v，刨刀探作用狂在工驴件上滩的力鼻为F，传动类机构孕效率比为h。Pa匀ge152.冻2多爬轴电帅力拖候动系繁统的触简化工作叠机构夺为平洁移运下动时绳转矩滔与飞艺轮矩绒的折仙算计算庙负载扮转矩描折算甲值时隆，可宅以先种计算梳作用侮在传探动机构优转速宿为nf的轴娱上的超转矩FR凑，R为与遮齿条纲啮合睛的齿轮半矛径，贝然后热折算姐为TF=FR/jh。Pa慎ge162.涉2多拜轴电能力拖肢动系运统的凉简化工作余机构析为平拆移运笨动时脖转矩难与飞辽轮矩贤的折某算2．嫌飞轮慰矩的航折算设作直平移汇运动愿部分边的物壮体总知重为Gf=mfg，其动煎能为折算行到电戏动机雪轴上吸后的春动能府为根据豪折算扶前后闲的动识能不慈变原耗则，灿因此阳有Pa暖ge172.爱2多芝轴电忍力拖患动系秧统的珍简化工作甚机构得作提状升和蹄下放掩重物兵运动软时，宗转矩尝与飞嘱轮矩鬼的折贡算1．厌负载伶转矩疼折算图2罩-5晨所示体为一斥起重扇机示疲意图联，电椒动机昌通过绵传动巴机构趴（减漫速箱彩）拖司动一验卷筒住，缠尝在卷道筒上盈的钢炎丝绳论悬挂炼一重疯物，堡重物当的重掌力为G=阁mg，速比丛为j，重物自提升劣时传念动机夺构效新率为h，卷筒惨半径傻为R，转速角为nf，重物秘提升悔或下做放时突的速繁度为v，是个唯常数意。Pa磨ge182.万2多棕轴电问力拖秧动系邪统的床简化图2-揪5工作揪机构逢运动辅为升车降的赖电力补拖动麦系统(1钓）提雁升重恢物时术负载附转矩滥的折才算重物弯对卷妈筒轴灯的负预载转锣矩为GR，不计贺传动茶机构猾损耗祖时，子折算目到电毫动机楼轴上务的负钥载转沃矩为Pa拒ge192.孕2多猛轴电煮力拖捡动系锈统的你简化图2-通6起重链机的来转矩鞋关系(2道)下陡放重财物时糠负载舅转矩卷的折疤算下放拥重物居时，学重物罩对卷虑筒轴鲜的负粥载转肿矩大闭小仍茅为GR，不计蕉传动刮机构赞损耗砖时，响折算懒到电包动机虫轴上穷的负秩载转陆矩也摘仍为GR/j，负载老转矩形的方崖向也昂不变予。Pa肃ge202.迷3生四产机嘉械的沾负载赔转矩躁特性生产烧机械猾工作善机构种的负先载转少矩TL与转承速n之间盆的关鬼系TL=f(n)，称值之为移负载付机械油特性厉,也氧称为辫负载狡的转建矩特寒性(lo暴ad牢t葱or违qu匙e研ch乔ar姜ac发te则ri挺st萍ic)。实际笛生产舍机械先品种利繁多搞,其事工作酬机构勿的负排载机镇械特斥性也痕各不挤相同仍。经去过统抹计分最析，炮可归爹纳为踢下列侮三种戒典型排的负无载机榆械特董性。Pa橡ge21恒转厅矩负赚载的芒转矩均特性(a衡)实际款特性(b岂)折算纳后特剑性图2-孔8反抗阿性恒赔转矩草负载寻转矩喇特性1)估反抗烦性恒牲转矩贷负载这类锅负载葡的特煌点是扮工作驳机构斑转矩佛的绝贵对值点大小吴是恒指定不渔变的建，转挥矩的凝性质杆是阻蠢碍运离动的盘制动程性转纱矩，鞋即：n<0时，T<0(常数缺)；n>0时，T>0(也是婶常数渗)，刷且狗的酬绝对出值相陪等。Pa匙ge22恒转通矩负尼载的翠转矩咳特性(a毅)实际财特性(b错)折算猛后特遗性图2-僚9位能贸性恒凉转矩费负载绳的转叮矩特向性2)股位能胖性恒番转矩铅负载这类膏负载是的特锅点是默工作展机构炭的转字矩绝租对值腥大小酷是恒征定的宪，而升且方共向不页变，脖当时n>0姐，T>0，是阻迁碍运详动的秆制动绕性转剧矩，册当时n<0作，T>0，是帮光助运动昆的拖游动性招转矩钟，其转棒矩特贼性如怒图2欺-9所示旷，位涂于第编Ⅰ、Ⅳ象叉限内鼠。Pa妖ge23泵类现负载鞭的转拿矩特酱性图2-肤10泵类橡转矩句负载律的转难矩特搏性2．池泵类抄负载糠的转穴矩特荐性水泵狠、油下泵、鸡通风纳机和禁螺旋此桨等永，其泛转矩辩的大爱小与赔转速略的平困方成配正比逗，即TL∝n2，转矩年持性糊如图2-梨10所示亡。Pa歼ge24恒功赛率负铸载的希转矩仇特性图2-汪11恒功毁率转萌矩负套载的悉转矩铺特性3．践恒功读率负扒载的级转矩京特性负载询的转此速与剩转矩杆之积扶为是兄常数说，即述机械菌功率P=隐TΩ枣=常数挽，称骑之为益恒功未率负桂载。Pa侄ge252.晕4电去力拖眨动系鉴统稳戚定运皱行的绵条件所谓棚稳定简运行摘，是手指电杜力拖很动系逃统在姿某种着扰动作用逃下虽冲偏离旺原平腔衡状骑态，圾但能夫在新震的条兽件下终达到新的淋平衡蛮，或蹲者当美外界察扰动干消失欧后系朋统仍异能恢升复到原来乱的平头衡状鹊态。Pa欲ge262.辣4电昂力拖版动系臭统稳辰定运叶行的赴条件图2-月12电动料机机译械特炭性与对负载广特性一台旧他励务直流趣电动斜机拖陵动恒阻转矩懂负载冤运行众在A点，统系统复平衡，即T=华TL；扰动蚀使转泉速有筛微小详增量鼠，若杠转速械由nA上升天到n´A，T<糊TL；扰动肤消失薪后，班系统干减速拐，回煤到点A运行港。同华样，幻玉若扰杆动使庆转速学由nA下降悔到n”A，T>态TL；扰动结消失龙，系谱统加幸速，眼能回丈到点A运行球。Pa绝ge272.慌4电愚力拖岔动系享统稳某定运误行的帅条件图2-限13拖动株系统飘稳定怕运行系统饶在点A能稳怪定运登行如骑图2谜-1饥2和孕图2杯-1段3。Pa挑ge282.震4电筹力拖精动系办统稳玩定运主行的卧条件图2-拜14拖动奋系统形不稳荣定运趟行电动货机的召机械落特性征和生灿产机铲械的彻负载搂特性种的任茅意配育合，益有时胡会使躲拖动踢系统芳不能代稳定蓝运行沉。例右如一拜台电价动机它具有依上翘万的机肯械特库性，闷拖动凝一恒潮转矩逃负载狡，其贿特性乓曲线没如图2-拢14所示瞧。Pa杯ge292.涝4电虑力拖债动系蹲统稳诉定运绪行的惕条件T=稼TL仅是炼稳定括运行扯的必史要条捐件，锋但还诵不是四充分袄条件择。系碑统稳编定运诸行的暴必要伤和充伙分的握条件骡是：有交点疗处T=酒TL,转秆速升忧高时T<勉TL，转络速降尖低时T>TL，此汽点才题是稳菠定运浴行的越。或锄者说吗，在纲交点萌处，太有（2秒-1宜0）这才假是稳轮定运掘行的范充分介必要陕条件驻。本章糠小结检1运动旨方程辩式是廉分析青研究摆电力免拖动垄系统桌的基猎本公式，室对于催单轴贿电力财拖动吵系统恨：式中T为电历动机煤轴上踏产生衣的电喝磁转氧矩；TL为电故动机蹦轴上的狗负载集转矩谨，因共为负水载机带械的某工作译机构精折算霸到电动机异轴上梯的负切载转偏矩T2与电动秩机空却载转减矩T0之和注为TL，由驱于一唇般T0<<T2，故逃通常忆近似浪认为TL=T2；GD2是轴避上的家飞轮央矩；dn/dt是该缎轴的密转速贫变化