电机拖动(动力学).ppt

第二章 电力拖动系统的动力学基础 电力拖动系统的动力学基础 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 第二章电力拖动系统的动力学基础 本章要求 第一节典型生产机械运动形式及转矩 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 上 下 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 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 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 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 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 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 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GD2代替J表示系统机械惯性 上 下 m 系统转动部分的质量 Kg G 系统转动部分的重量 N 系统转动部分的转动半径 m D 系统转动部分的转动直径 m g 重力加速度 9 8m s2 上 下 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 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 m 2 GD2 4gJ 4gm 2 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 2 三 功率平衡方程 得出功率平衡方程 电动机产生 Tem 0 或吸收的机械功率 Tem 0 生产机械吸收 TL 0 或释放的机械功率 TL 0 拖动系统动能的变化 上 下 第三节多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算 多轴系统需等效为单轴系统 等效是指系统传递的功率不变 一 多轴系统负载转矩及飞轮矩的折算 上 下 1 负载转矩的折算 折算前负载功率P2 Tm m 等效负载功率P2 Tmeq Tm m Tmeq 等效转矩Tmeq为 总转速比j n nm 各级转速比的乘积 j1 j2 考虑传动损耗 Tmeq Tm j C 传动效率 C 各级传动效率乘积 1 2 上 下 2 飞轮矩 转动惯量 的折算 折算原则 折算前后系统动能不变 上 下 乘以4g 多轴系统等效为单轴系统后的运动方程为 其中 TL T0 Tmeq 上 下 其中 修正系数 1 1 1 25 第四节负载的机械特性 负载的机械特性指 n f TL 关系 一 恒转矩负载机械特性 1 反抗性恒转矩负载特性 负载转矩由摩擦力产生 其特点 大小恒定 与n无关 作用方向与运动方向相反 上 下 2 位能性恒转矩负载特性 负载转矩由重力产生 其特点 绝对值大小恒定 作用方向与n无关 不变 提升时 n 0 TL 0阻转矩 下放时 n0拖动转矩 上 下 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 TemTem TL T TL下 TL下 二 风机负载机械特性 负载转矩与转速成平方关系TL kn2 风力发电机 上 下 三 恒功率负载机械特性 负载转矩与转速成反比关系TL k n 负载功率 它与n无关 称恒功率负载 下 上 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 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电动机的机械特性和工作机械的机械特性有何异同 9阻转矩和位势转矩的区别是什么 相应的机械特性曲线如何表示 10运动系统中哪些因素对过渡过程时间有影响 如何减少过渡过程时间 上