电力拖动系统的动力学基础课件

Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 第第2 2章章 电力拖动系统的动力学基础电力拖动系统的动力学基础2.1 2.1 概述概述2.4 2.4 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程电力拖动系统的运动方程2.3 2.3 电力拖动系统的暂态过程电力拖动系统的暂态过程Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 拖动：原动机带动生产机械运动。拖动：原动机带动生产机械运动。拖动：原动机带动生产机械运动。拖动：原动机带动生产机械运动。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。电动机电动机传动机构传动机构工作机构工作机构控制设备控制设备电源电源(1)电能易于生产、传输、分配。电能易于生产、传输、分配。2.1 2.1 概述概述1.1.电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成2.2.电力拖动系统的优点电力拖动系统的优点电力拖动系统的优点电力拖动系统的优点2 2Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved(3)电动机损耗小、效率高、具有较大的短时过载能力。电动机损耗小、效率高、具有较大的短时过载能力。精密机床、重型铣床、精密机床、重型铣床、初轧机、初轧机、高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵2.1 2.1 概述概述(2)电动机类型多、规格全，具有各种特性，能满足各种生产电动机类型多、规格全，具有各种特性，能满足各种生产机械的不同要求。机械的不同要求。(4)电力拖动系统容易控制、操作简单、电力拖动系统容易控制、操作简单、便于实现自动化。便于实现自动化。2.2.电力拖动系统的优点电力拖动系统的优点电力拖动系统的优点电力拖动系统的优点3.3.应用举例应用举例应用举例应用举例3 3Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 电动机、传动机构、工作机构等所有运动部件均以同一转电动机、传动机构、工作机构等所有运动部件均以同一转速旋转。速旋转。2 2）多轴旋转系统）多轴旋转系统）多轴旋转系统）多轴旋转系统 电动机电动机工作机构工作机构电动机电动机工作机构工作机构2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式1.1.典型生产机械的运动形式典型生产机械的运动形式典型生产机械的运动形式典型生产机械的运动形式1 1）单轴旋转系统）单轴旋转系统）单轴旋转系统）单轴旋转系统4 4Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 3 3）多轴旋转运动加平移运动系统）多轴旋转运动加平移运动系统）多轴旋转运动加平移运动系统）多轴旋转运动加平移运动系统 4 4）多轴旋转运动加升降运动系统）多轴旋转运动加升降运动系统）多轴旋转运动加升降运动系统）多轴旋转运动加升降运动系统 电动机电动机 工作机构工作机构 电动机电动机 G2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式1.1.典型生产机械的运动形式典型生产机械的运动形式典型生产机械的运动形式典型生产机械的运动形式5 5Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2.单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式1 1）单轴直线运动拖动系统的运动方程式）单轴直线运动拖动系统的运动方程式）单轴直线运动拖动系统的运动方程式）单轴直线运动拖动系统的运动方程式 式中，式中，F为拖动力，为拖动力，N；FL为阻为阻力，力，N；m为物体的质量，为物体的质量，kg；a为物体的加速度，为物体的加速度，m/s2；v为速为速度，度，m/s；为惯性力。为惯性力。6 6Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2.单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式 rmFv其中其中n n转动惯量与飞轮矩转动惯量与飞轮矩转动惯量与飞轮矩转动惯量与飞轮矩 7 7Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2.单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式 rmFv称为称为转动惯量转动惯量转动惯量转动惯量为方便起见，常把为方便起见，常把J写成写成式中，式中，是物体对转轴的惯性半径（回转半径）。是物体对转轴的惯性半径（回转半径）。p旋转物体的形状不同或旋转轴心的位置不同，则物体对转轴的惯性半旋转物体的形状不同或旋转轴心的位置不同，则物体对转轴的惯性半径也不同。径也不同。p有时采用惯性直径有时采用惯性直径D代替物体对转轴的惯性半径代替物体对转轴的惯性半径，应有，应有 D/2，故有，故有8 8Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2.单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式 rmFv或或式中，式中，GD2是一个物理量，叫做飞轮矩或飞轮惯量，是一个物理量，叫做飞轮矩或飞轮惯量，Nm2；g9.81m/s2.电力拖动系统中常用电力拖动系统中常用GD2表示旋转部件的惯性。表示旋转部件的惯性。电动机及生产机械各旋转部分的飞轮矩可在相应的产品目录中查到。电动机及生产机械各旋转部分的飞轮矩可在相应的产品目录中查到。9 9Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2.单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程 TTL=Jd d t2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式n n单轴旋转运动拖动系统的运动方程式单轴旋转运动拖动系统的运动方程式单轴旋转运动拖动系统的运动方程式单轴旋转运动拖动系统的运动方程式 2 2）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式 GD24gJ1010Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2.单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程 TTL 正方向正方向 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式n n运动方程式中正负号的规定运动方程式中正负号的规定运动方程式中正负号的规定运动方程式中正负号的规定 2 2）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式）单轴旋转运动拖动系统的运动方程式 n n拖动系统的运动状态拖动系统的运动状态拖动系统的运动状态拖动系统的运动状态 当当 T2TL 时，时，n 加速的瞬态过程。加速的瞬态过程。当当 T2=TL 时，时，稳定运行。稳定运行。当当 T2TL 时，时，n 减速的瞬态过程。减速的瞬态过程。n=0n=常数常数1111Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved z1 z4 z5 等效（折算）原则：机械功率不变等效（折算）原则：机械功率不变等效（折算）原则：机械功率不变等效（折算）原则：机械功率不变。TL=Tm t m=Tmj tz2 z3 z6 效效等等电动机电动机工作机构工作机构nTLn1n2nmTm电动机电动机等效负载等效负载nTLTL t=Tmm 传动机构传动机构的效率的效率传动机构传动机构的转速比的转速比3.3.多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式1 1 1 1）转矩的折算）转矩的折算）转矩的折算）转矩的折算1212Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 传动机构的总转速比传动机构的总转速比 mj=nnm=1 j1=nn1=1 2 j2=n1n2=2 m jm=n2nm=常见传动机构的转速比的计算常见传动机构的转速比的计算公式：公式：(1)齿轮传动齿轮传动n1n2j=z2z1=(2)皮带轮传动皮带轮传动 n1n2j=D2D1=(3)蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动 n1n2j=z2z1=齿轮的齿数齿轮的齿数 皮带轮的直径皮带轮的直径 蜗轮的齿数蜗轮的齿数 蜗杆的头数蜗杆的头数 3.3.多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式j=j1 j2 jm1 1 1 1）转矩的折算）转矩的折算）转矩的折算）转矩的折算1313Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 等效（折算）原则：系统储存动能不变。等效（折算）原则：系统储存动能不变。等效（折算）原则：系统储存动能不变。等效（折算）原则：系统储存动能不变。nTLn1n2z1 z4 z5 z2 z3 z6 电动机电动机工作机构工作机构nmTmJRJ1J2Jm12J2=12JR 2 12J1 1212Jmm2 12J2 22 J=JRJ1 J2 Jm n1nnmn2 2 2 n2nJ=JRJ1 J2 Jm 1m2 2 2 23.3.多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2 2 2）等效转动惯量（飞轮矩）的折算）等效转动惯量（飞轮矩）的折算）等效转动惯量（飞轮矩）的折算）等效转动惯量（飞轮矩）的折算设各部分的转动惯量为：设各部分的转动惯量为：1414Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 如果在电动机和工作机构之间总共还有如果在电动机和工作机构之间总共还有 n 根中间轴，根中间轴，则则:或或:GD2=4gJ J2 j1 j2 J=JR J1j12 22Jm j1 j2 jm2 2 2 J2 j1 j2 =JR J1j12 22Jm j 2 J=JRJ1 J2 Jn Jm n1nnnn2 2 2 2 n2nnmnJ2(j1 j2)J=JR J1j12 2Jn(j1 j2 jn)2 Jm j 2 3.3.多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算多轴旋转系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2 2 2）等效转动惯量（飞轮矩）的折算）等效转动惯量（飞轮矩）的折算）等效转动惯量（飞轮矩）的折算）等效转动惯量（飞轮矩）的折算j=j1 j2 jn jm1515Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 目的目的 将平移作用力将平移作用力 Fm 折算为等效转矩折算为等效转矩 TL。将平移运动的质量将平移运动的质量 m 折算为等效折算为等效 J 或或 GD2。vmFm 作用力作用力 平移速度平移速度 432n1工件工件(m)刨刀刨刀 齿条齿条 齿轮齿轮 电动机输电动机输出的机械出的机械功率功率 切削功率切削功率 TL=Fmvm t=Fmvm t n602 4.4.平移运动系统的折算平移运动系统的折算平移运动系统的折算平移运动系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式1 1）等效负载转矩）等效负载转矩）等效负载转矩）等效负载转矩等效（折算）原则：机械功率不变。等效（折算）原则：机械功率不变。等效（折算）原则：机械功率不变。等效（折算）原则：机械功率不变。TL t=Fmvm1616Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 12Jm2 =12m vm 2 Jm=m vm 22 Gmg vm n2Jm=602 2 2 =9.3 Gm vm n22 4.4.平移运动系统的折算平移运动系统的折算平移运动系统的折算平移运动系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2）等效转动惯量（飞轮矩）等效转动惯量（飞轮矩）等效转动惯量（飞轮矩）等效转动惯量（飞轮矩）等效（折算）原则：动能不变。等效（折算）原则：动能不变。等效（折算）原则：动能不变。等效（折算）原则：动能不变。第一步：第一步：第一步：第一步：平移运动折算成旋转运动平移运动折算成旋转运动平移运动折算成旋转运动平移运动折算成旋转运动第二步：第二步：第二步：第二步：等效单轴系统的转动惯量和飞轮矩等效单轴系统的转动惯量和飞轮矩等效单轴系统的转动惯量和飞轮矩等效单轴系统的转动惯量和飞轮矩12J2=12JR 2 12J1 1212J2 22 12m vm 2 1717Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 12J2=JR 2 J1 12 J2 22 Jm2 12121212J=JRJ1 J2 Jm 12 2 2J=JRJ1 J2 Jm n1n2 2 n2n 一般公式：一般公式：J2(j1 j2)J=JR Jm J1j12 2Jn(j1 j2 jn)2 4.4.平移运动系统的折算平移运动系统的折算平移运动系统的折算平移运动系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2 2）等效转动惯量（飞轮矩）等效转动惯量（飞轮矩）等效转动惯量（飞轮矩）等效转动惯量（飞轮矩）1818Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 电动机输出电动机输出 的机械功率的机械功率PL 工作机构的工作机构的 机械功率机械功率Pm 目的目的 将将 Gm 折算为等效折算为等效 TL。将将 m 折算为等效折算为等效 J。Gm电动机电动机 vmz2 z1z4 z3 提升重物时，提升重物时，Gm 是阻力，电动机工作在电动状态，是阻力，电动机工作在电动状态，PLPm；下放重；下放重物时，物时，Gm 是动力，电动机工作在制动状态，是动力，电动机工作在制动状态，PLPm。TL=Gmvm t=Gmvm t n602 5.5.升降运动系统的折算升降运动系统的折算升降运动系统的折算升降运动系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式1 1）等效负载转矩（升降力的折算）等效负载转矩（升降力的折算）等效负载转矩（升降力的折算）等效负载转矩（升降力的折算）TL t=Gmvm提升时提升时 t1，下放时，下放时 t1。t=100%Pm PL1919Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 第一步：第一步：第一步：第一步：升降运动折算成旋转运动升降运动折算成旋转运动升降运动折算成旋转运动升降运动折算成旋转运动12Jm2 =12m vm 2 Jm=m vm 22 =9.3 Gm vm n22 第二步：第二步：第二步：第二步：等效单轴系统的转动惯量等效单轴系统的转动惯量等效单轴系统的转动惯量等效单轴系统的转动惯量J2(j1 j2)J=JR Jm J1j12 2Jn(j1 j2 jn)2 2 2）等效转动惯量（升降质量的折算）等效转动惯量（升降质量的折算）等效转动惯量（升降质量的折算）等效转动惯量（升降质量的折算）5.5.升降运动系统的折算升降运动系统的折算升降运动系统的折算升降运动系统的折算2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2020Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式某台电梯的拖动系统示意图如图所示，当电动机的转速为额某台电梯的拖动系统示意图如图所示，当电动机的转速为额某台电梯的拖动系统示意图如图所示，当电动机的转速为额某台电梯的拖动系统示意图如图所示，当电动机的转速为额定转速定转速定转速定转速n nn ne e980r/min980r/min时，轿箱上下运动的速度时，轿箱上下运动的速度时，轿箱上下运动的速度时，轿箱上下运动的速度v v0.8m/s0.8m/s。曳引机轮的直径曳引机轮的直径曳引机轮的直径曳引机轮的直径D Dg g0.85m0.85m，轿箱自重，轿箱自重，轿箱自重，轿箱自重4000N4000N，可以载重，可以载重，可以载重，可以载重36000N36000N，平衡块所受的重力为，平衡块所受的重力为，平衡块所受的重力为，平衡块所受的重力为20000N20000N，重载提升时的传动效，重载提升时的传动效，重载提升时的传动效，重载提升时的传动效率率率率 0.850.85，轻载提升时的传动效率，轻载提升时的传动效率，轻载提升时的传动效率，轻载提升时的传动效率 t t0.750.75。若不计钢丝绳。若不计钢丝绳。若不计钢丝绳。若不计钢丝绳的重力，求：的重力，求：的重力，求：的重力，求：（1 1 1 1）空轿箱提升及下降时，分别折算）空轿箱提升及下降时，分别折算）空轿箱提升及下降时，分别折算）空轿箱提升及下降时，分别折算到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；（2 2 2 2）轿箱满载提升及下降时，分别折算）轿箱满载提升及下降时，分别折算）轿箱满载提升及下降时，分别折算）轿箱满载提升及下降时，分别折算到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；到电动机轴上的负载转矩及飞轮力矩；（3 3 3 3）轿箱满载上升及空轿箱下降时，）轿箱满载上升及空轿箱下降时，）轿箱满载上升及空轿箱下降时，）轿箱满载上升及空轿箱下降时，如果要求初始加速度为如果要求初始加速度为如果要求初始加速度为如果要求初始加速度为0.28m/s0.28m/s0.28m/s0.28m/s2 2 2 2,则电动则电动则电动则电动机发出的初始转矩分别为多少？（已知机发出的初始转矩分别为多少？（已知机发出的初始转矩分别为多少？（已知机发出的初始转矩分别为多少？（已知电动机的减速机以及曳引机的飞轮力矩电动机的减速机以及曳引机的飞轮力矩电动机的减速机以及曳引机的飞轮力矩电动机的减速机以及曳引机的飞轮力矩共为共为共为共为GDGDGDGD2 2 2 295N95N95N95N m m m m）轿箱轿箱电动机电动机 平衡块平衡块减速机构减速机构2121Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式解：解：（1）空载提升时，空轿箱比平衡块轻，故有）空载提升时，空轿箱比平衡块轻，故有其中其中为下放传动效率。为下放传动效率。轻载或者重载提升是针对与电动机而言，而非针对轿箱。轻载或者重载提升是针对与电动机而言，而非针对轿箱。轻载或者重载提升是针对与电动机而言，而非针对轿箱。轻载或者重载提升是针对与电动机而言，而非针对轿箱。同理，可以计算空载下降时的转矩，故有同理，可以计算空载下降时的转矩，故有空轿箱提升或下降时飞轮力矩的折算值为空轿箱提升或下降时飞轮力矩的折算值为2222Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式解：解：（2）满载提升时，负载转矩的折算值为）满载提升时，负载转矩的折算值为同理，可以计算满载下降时的折算转矩，有同理，可以计算满载下降时的折算转矩，有轿箱满载提升或下降时飞轮力矩的折算值为轿箱满载提升或下降时飞轮力矩的折算值为（4）轿箱满载提升时，初始加速度为）轿箱满载提升时，初始加速度为0.28m/s2,因为因为2323Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式解：解：（4）轿箱满载提升时，电动机发出的转矩为）轿箱满载提升时，电动机发出的转矩为空轿箱提升时，初始加速度为空轿箱提升时，初始加速度为0.28m/s2,因为因为空轿箱提升时，电动机发出的转矩为空轿箱提升时，电动机发出的转矩为2424Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式传传传传 动动动动 机机机机 构构构构2525Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved W W W W 系列螺旋平面减速电机系列螺旋平面减速电机系列螺旋平面减速电机系列螺旋平面减速电机2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2626Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved S S S S 系列斜齿轮蜗轮蜗杆减速电机系列斜齿轮蜗轮蜗杆减速电机系列斜齿轮蜗轮蜗杆减速电机系列斜齿轮蜗轮蜗杆减速电机2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2727Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved R R R R 系列斜齿轮减速电机系列斜齿轮减速电机系列斜齿轮减速电机系列斜齿轮减速电机2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2828Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved K K K K 系列斜齿轮伞齿轮减速电机系列斜齿轮伞齿轮减速电机系列斜齿轮伞齿轮减速电机系列斜齿轮伞齿轮减速电机2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式2929Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved F F F F 系列平行轴斜齿轮减速机系列平行轴斜齿轮减速机系列平行轴斜齿轮减速机系列平行轴斜齿轮减速机2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式3030Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 蜗蜗蜗蜗 轮轮轮轮 蜗蜗蜗蜗 杆杆杆杆2.2 2.2 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式3131Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.3 2.3 电力拖动系统的瞬态过程电力拖动系统的瞬态过程 机械惯性机械惯性 只考虑机械惯性时的顺态过程称为只考虑机械惯性时的顺态过程称为机械瞬态过程。机械瞬态过程。以他励直流电动机为例，分析机械瞬态过程。以他励直流电动机为例，分析机械瞬态过程。由于由于 Lf 的存在，使的存在，使 if 不能跃变。不能跃变。由于由于 La 的存在，使的存在，使 ia 不能跃变。不能跃变。由于由于J（GD2）的存在，使）的存在，使 n 不能跃变。不能跃变。热惯性热惯性 机械惯性与电磁惯性产生机械惯性与电磁惯性产生机电瞬态过程机电瞬态过程。电磁惯性电磁惯性3232Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 1.1.1.1.转速的变化规律转速的变化规律转速的变化规律转速的变化规律 n=n0T GD2375Tm =dnd tTm n=nS 机械瞬态过程的时间常机械瞬态过程的时间常数：数：=Ra GD2 375CECT2 TTL=dnd t GD2 375=n0(TL)dnd tGD2375n=n0TL dnd tGD2375 转速的稳态值转速的稳态值：nS=n0TL =nLt n=nS(ni nS)e 初始值初始值2.3 2.3 电力拖动系统的瞬态过程电力拖动系统的瞬态过程t n=nL(ni nL)e 3333Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 因为因为 n=n0T所以所以 ni=n0Ti，nS=n0TS 即即 nL=n0TL 代入代入 n 的解中，可得的解中，可得 t T=TS(TiTS)e 因为因为 T=CT ia所以所以 Ti=CT Iai，TS=CT IaS 即即 TL=CT IL代入代入 T 的解中，可得的解中，可得 ia=IaS(IiIaS)e t t T=TL(TiTL)e ia=IL(IaiIL)e t 2.3 2.3 电力拖动系统的瞬态过程电力拖动系统的瞬态过程2.2.2.2.电磁转矩的变化规律电磁转矩的变化规律电磁转矩的变化规律电磁转矩的变化规律3.3.3.3.电枢电流的变化规律电枢电流的变化规律电枢电流的变化规律电枢电流的变化规律3434Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 对于对于 a1a2 段：段：IanLOnn0I1ILI2a1a2b1b2c1c2ia=IL(I1IL)e t 1 a1 a2 段的起动时间：段的起动时间：I2=IL(I1IL)e t 1 e =t 1 I1 IL I2IL =ln t 1 I1 IL I2IL t=1 ln I1 IL I2IL a1a2 段的段的时间常数时间常数2.3 2.3 电力拖动系统的瞬态过程电力拖动系统的瞬态过程4.4.4.4.分级起动的机械瞬态过程分级起动的机械瞬态过程分级起动的机械瞬态过程分级起动的机械瞬态过程3535Copyright 2012 Copyright 2012 电气工程系电气工程系电气工程系电气工程系.All Rights Reserved.All Rights Reserved 2.4 2.4 生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性1.1.1.1.恒转矩负载特性恒转矩负载特性恒转矩负载特性恒转矩负载特性2.2.2.2.通风机负载特性通风机负载特性通风机负载特性通风机负载特性3.3.3.3.恒功率负载特性恒功率负载特性恒功率负载特性恒功率负载特性TLnoTLnonoTLnoTL3636