电力拖动第一章动力学基础.ppt

电机与电力拖动基础教程羌予践主编,电气教研室709,电力拖动,主讲高宁宇,1、拖动原动机带动生产机械运转。2、电力拖动电动机作为原动机，生产机械是负载，电动机带动生产机械运转的拖动方式称电力拖动。3、电力拖动系统用电动机作为原动机来拖动生产机械运行的系统。将电能转换成机械能，并完成一定工艺要求的系统。4、发展（1）成组拖动（2）单机拖动（3）多电机拖动,,电力拖动系统绪论,下页,上页,返回,5.电力拖动系统组成包括电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源五个部分。,下页,上页,返回,6.电力拖动系统分类（1）直流电力拖动系统（2）交流电力拖动系统,现代化生产中，多数生产机械都采用电力拖动，主要原因是1.电能的运输、分配、控制方便经济。2.电动机的种类和规格很多，它们具有各种各样的特性，能很好的满足大多数生产机械的不同要求。3.电力拖动系统的操作和控制简便，可以实现自动控制和远距离操作等等。,1.3.1电力拖动系统的运动方程1、单轴电力拖动系统。2、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。,1.3电力拖动系统的动力学基础,下页,上页,返回,各量表示法,上述各量可用轴的剖面图或直角坐标系来表示,下页,上页,返回,根据旋转运动系统的牛顿第二定律，可得转动方程式,,,,,则电力拖动系统的运动方程,为系统旋转部分的总飞轮矩，单位Nm2系数375是个具有加速度量纲的系数，单位为m/mins,下页,上页,返回,2n/60Jm2G/gD2/4GD2/4g,电力拖动系统的运动状态,,其中称为动态转矩或加速转矩,下页,上页,返回,1.3.2多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算折算前提以电动机轴为研究对象。折算原则保持系统的功率传递关系及系统的贮存动能不变。负载转矩的折算从已知的实际负载转矩求出等效的负载转矩。系统飞轮矩的折算从已知的各转轴上的飞轮矩求出系统的总飞轮矩。,,,下页,上页,返回,1.工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算,1转矩的折算折算前负载功率P2Tmm等效负载功率P2TeqTmmTeqTeqTmm/Tm/j其中1、总转速比jn/nm各级转速比的乘积j1j2...2、考虑传动损耗TeqTm/jCC各级传动效率乘积12...3、转矩损耗△TTm/jC-Tm/j,下页,上页,返回,2飞轮矩折算折算前后系统动能不变∵以图所示的系统为例，负载飞轮矩折算的计算式为化简得一般形式总飞轮矩估算,,,,,,,是电动机转子的飞轮矩。一般,下页,上页,返回,1,2,3,1转矩的折算折算前切削功率PmFmVm折算后切削功率P2TmeqTmeqFmVmTmeqFmVm/由于2n/60Tmeq9.55FmVm/n考虑传动损耗Tmeq9.55FmVm/nC,2.工作机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算,,下页,上页,返回,2飞轮矩的折算设做平移运动部分的物体重量为Gm，质量为m，折算前动能折算后动能折算前后的动能不变。∴∴传动机构中其他轴上的GD2的折算，与前述相同。,,下页,上页,返回,3.工作机构做提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩的折算,1转矩的折算1提升重物时负载转矩的折算重物对卷筒轴的负载转矩为GmR不计传动机构的损耗，折算后的负载转矩为若考虑传动机构的损耗，折算后的负载转矩应为提升重物时系统损耗的转矩为,,下页,上页,返回,2下放重物时负载转矩的折算重物对卷筒轴的负载转矩为GmR不计传动机构的损耗，折算后的负载转矩为若考虑传动机构的损耗，折算后的负载转矩应为此时系统损耗的转矩为两效率之间的关系近似认为2飞轮矩的折算升降运动的飞轮矩折算与平移运动相同。故升降部分折算到电动机轴上的飞轮矩为,下页,上页,返回,,1.3.3电力拖动系统的负载特性负载的机械特性nfTL1.恒转矩负载特性特点TL常数1反抗性恒转矩负载特点大小恒定，方向总是与运动的方向相反。例如轧机，机床刀架平移机构等,,下页,上页,返回,2位能性恒转矩负载特点绝对值大小恒定，方向固定不变，与n方向无关例如起重机的提升机构，不论是提升重物还是下放重物，重力的作用总是方向朝下的即重力产生的负载转矩方向固定不变，故在第一和第四象限。,下页,上页,返回,2.恒功率负载特性特点负载转矩与转速成反比．即此时，负载的功率为,,,下页,上页,返回,适用于金属切削车床。粗加工时，n低，T大；精加工时，n高，T小。,3.风机、泵类负载转矩特性特点负载转矩与转速的平方成正比，,,,下页,上页,返回,1.3.4电动机的机械特性及电力拖动系统稳定运行的条件工作点电动机的机械特性与负载特性画在同一坐标平面上，两特性的交点平衡状态TTL，系统以转速n恒速运行，表明系统处于平衡状态稳定状态1、电力拖动系统在某一扰动作用下，离开平衡位置，在新的条件下达到新的平衡。2、当扰动消失后，系统能回到原来的平衡位置。平衡是否稳定决定于生产机械与电动机两条特性的配合,下页,上页,返回,电力拖动系统稳定运行分析,下页,上页,返回,,,,,,,,一个电力拖动系统能够稳定运行的充分必要条件是1电动机的机械特性与负载的机械特性必须相交，在交点处TTL，实现转矩平衡。2在交点处。,,上页,返回,在交点处，在交点所对应的转速之上应保证TTL，,文字表达式,