《电机与拖动电子科技大学ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机与拖动电子科技大学ppt课件（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学2.1 电力拖动系统转动方程式电力拖动系统转动方程式2.2 多轴电力拖动系统的简化多轴电力拖动系统的简化2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运转的负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运转的条件条件2.1电力拖动系统转动方程式电力拖动系统转动方程式一一. 典型消费机械的运动方式典型消费机械的运动方式1. 单轴旋转系统单轴旋转系统2. 多轴旋转系统多轴旋转系统电动机电动机任务机构任务机构电动机电动机任务机构任务机构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电动机电动机 任务机
2、构任务机构 电动机电动机 G G二二. 单轴电力拖动系统转动方程式单轴电力拖动系统转动方程式M负负载载电动机电动机T :电动机机电磁磁转矩矩(Nm)；TF :负载转矩矩(Nm)n :电动机机转速速(r/min)；T0 :电动机空机空载转矩矩(Nm)T-TL：动转矩矩(Nm)或或惯性性转矩、加速矩、加速转矩矩J：转动惯量量(kgm2)：系：系统转动角速度角速度(rad/s)参考正方向参考正方向M负负载载电动机电动机参考正方向参考正方向转矩与转速的方向问题转矩与转速的方向问题实践践转矩和矩和转速方向：速方向：1.T与与n同向，代数上同正同同向，代数上同正同负；T与与n反向，代数上一正一反向，代数上
3、一正一负。2.TL与与n同向，代数上一正一同向，代数上一正一负；TL与与n反向，代数上同正同反向，代数上同正同负。实践践转矩和矩和转速方向：速方向：1. 转矩与矩与n同向，那么称同向，那么称为“拖拖动性性转矩矩2. 转矩与矩与n反向，那么称反向，那么称为“制制动性性转矩矩又由：又由：m：系：系统转动部分的部分的质量，量，kgG：系：系统转动部分的重力，部分的重力，N ：系：系统转动部分的部分的转动惯性半径，性半径，mD：系：系统转动部分的部分的转动惯性直径，性直径，mg：重力加速度，：重力加速度，m/s2GD2：系：系统转动部分的部分的飞轮矩，矩，Nm2375 ：有：有单位的系数，位的系数，m
4、/mins由转动方程式可以分析系统运动形状：由转动方程式可以分析系统运动形状：T-TL=0 ：系统静止或恒速运转，稳态；：系统静止或恒速运转，稳态；T-TL0 ：系统加速运转，过渡过程；：系统加速运转，过渡过程；T-TL0 ：系统减速运转，过渡过程。：系统减速运转，过渡过程。 电动机起动时，电磁转矩与负载转矩的关系？电动电动机起动时，电磁转矩与负载转矩的关系？电动机停车时，电磁转矩与负载转矩的关系？机停车时，电磁转矩与负载转矩的关系？2.2 多轴电力拖动系统的简化多轴电力拖动系统的简化n问题：全面分析多轴系统，必需列出每根轴的运动方问题：全面分析多轴系统，必需列出每根轴的运动方程式及各轴相互联
5、络的方程式，分析复杂。程式及各轴相互联络的方程式，分析复杂。n方法：通常把负载转矩与系统飞轮矩折算到电动机轴方法：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。上来，变多轴系统为单轴系统。n折算的原那么是：坚持系统的功率传送关系及系统的折算的原那么是：坚持系统的功率传送关系及系统的储存动能不变。储存动能不变。电动机电动机任务机构任务机构2.2.1 任务机构为转动情况时的折算任务机构为转动情况时的折算任务机构任务机构电动机电动机电动机电动机等效负载等效负载1. 负载转矩的折算矩的折算坚持功率持功率传送关系不送关系不变(1) 忽略传动机构的损耗，由折算前后功率不变，得：忽略传
6、动机构的损耗，由折算前后功率不变，得：j=n/nf=j1j2j3为传动机构机构总的速比的速比(2) 思索传动机构的损耗时思索传动机构的损耗时等效的传动机构的转矩损耗为：等效的传动机构的转矩损耗为：=123为传动为传动机构机构总总效率效率2. 飞轮矩的折算矩的折算坚持系持系统动能不能不变负载飞轮矩折算负载飞轮矩折算(转动部分飞轮矩折算转动部分飞轮矩折算)：系统转动部分动能表达式：系统转动部分动能表达式：总的飞轮矩的估算：总的飞轮矩的估算：GDD2为电动机转子的飞轮矩为电动机转子的飞轮矩 电动机机轴上只需上只需传动机构中第一机构中第一级小小齿轮时，取，取=0.20.3，假，假设还有其它部件，那么有
7、其它部件，那么的数的数值需求加大。需求加大。坚持系统储存的动能不变，那么系统总飞轮矩为：坚持系统储存的动能不变，那么系统总飞轮矩为：1.电动机经过速比电动机经过速比 j=5 的减速器拖开任务机构，任务机构的的减速器拖开任务机构，任务机构的实践转矩为实践转矩为20Nm，飞轮矩为，飞轮矩为1Nm2，不计传动机构损耗，不计传动机构损耗，这算到电动机轴上的任务机构转矩与飞轮矩分别为多少？这算到电动机轴上的任务机构转矩与飞轮矩分别为多少？2. 恒速运转的电力拖动系统中，知电动机电磁转矩为恒速运转的电力拖动系统中，知电动机电磁转矩为80Nm，忽略空载损耗，传动机构效率为，忽略空载损耗，传动机构效率为0.8
8、，速比为，速比为10，未折算，未折算前实践的负载转矩应为多少？前实践的负载转矩应为多少？3.电力拖动系统中知电动机转速为电力拖动系统中知电动机转速为1000r/min，任务机构转，任务机构转速为速为100r/min，传动效率为，传动效率为0.9，任务机构未折算的实践转，任务机构未折算的实践转矩为矩为120Nm，电动机电磁转矩为，电动机电磁转矩为20Nm，忽略空载损耗，系，忽略空载损耗，系统是加速还是减速运转？统是加速还是减速运转？2.2.2 任务机构为平移运动时的折算任务机构为平移运动时的折算v vF F 作用力作用力 平移速度平移速度 4 43 32 2n n1 1工件工件 (mf) (mf
9、) 刨刀刨刀 齿条齿条 齿轮齿轮 电动机电动机等效负载等效负载1.负载转矩的折算负载转矩的折算思索传动机构的损耗：思索传动机构的损耗：2. 负载飞轮矩的折算负载飞轮矩的折算2.2.3 任务机构做提升和下放重物运动时的折算任务机构做提升和下放重物运动时的折算G电动机电动机 v(a) 把负载看作做平移运动的物体折算其飞轮矩；把负载看作做平移运动的物体折算其飞轮矩；(b) 假设知卷筒直径，可把负载重力折算为施加在卷筒上假设知卷筒直径，可把负载重力折算为施加在卷筒上的转矩，看作做旋转运动的物体来折算其转矩。的转矩，看作做旋转运动的物体来折算其转矩。(c)特殊问题：提升与下放时的传动效率不同特殊问题：提
10、升与下放时的传动效率不同思索传动损耗转矩时，提升和下放重物时转矩折算关系思索传动损耗转矩时，提升和下放重物时转矩折算关系(1) 提升重物时的转矩关系提升重物时的转矩关系(2) 下放重物时的转矩关系下放重物时的转矩关系(1)传动机构机构损耗耗转矩矩 T 和和电动机机转轴空空载损耗耗转矩矩 T0均均为摩擦性摩擦性质的的转矩，与矩，与转速速 n 反向，反向，为制制动转矩；矩；(2)提升重物提升重物时，Tf/j 与与转速方向相反，速方向相反，为制制动转矩；矩；(3)下放重物下放重物时，Tf/j 与与转速方向一速方向一样，为拖拖动转矩；矩；(4)以同以同样的速度提升和下降重物的速度提升和下降重物时，传动
11、机构的效率之机构的效率之间的关系是的关系是:结论：结论：例例1：某起重机的：某起重机的电力拖力拖动系系统如下如下图。求：。求：1. 以速度以速度v=0.3m/s提升重物提升重物时，负载重物及重物及钓钩转矩、矩、卷筒卷筒转速、速、电动机机输出出转矩及矩及电动机机转速；速；2. 负载及系及系统的的飞轮矩折算到矩折算到电动机机轴上上3. 以加速度以加速度a=0.1m/s2提升重物提升重物时，电动机机输出的出的转矩。矩。电动机电动机解解: (1) 负载转矩未折合：矩未折合：卷筒卷筒转速：速：电动机机输出出转矩折合矩折合值：电动机机转速：速：(2) 负载及系及系统的的飞轮矩矩(3)以加速度以加速度a=0
12、.1m/s2提升重物提升重物时，电动机机输出的出的转矩矩2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运转的条件负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运转的条件2.3.1 负载的转矩特性负载的转矩特性2.3.2 电力拖动系统稳定运转的条件电力拖动系统稳定运转的条件2.3.1 负载的机械特性的机械特性 电动机机负载(消消费机械机械)的的转速与速与负载转矩的关系矩的关系 n=f(TF)称称为负载的机械特性，的机械特性，简称称负载特性。特性。一一. 恒转矩负载特性恒转矩负载特性1. 对抗性恒转矩负载：对抗性恒转矩负载：TF大小恒定不变，方向总与转大小恒定不变，方向总与转速速n方向相反，属于制动转矩，如摩擦性转矩
13、。方向相反，属于制动转矩，如摩擦性转矩。2. 位能性恒转矩负载：位能性恒转矩负载：TF大小、方向恒定不变，与转速无大小、方向恒定不变，与转速无关。当方向与关。当方向与n一样时，为拖动转矩，当方向与一样时，为拖动转矩，当方向与n相反时为相反时为制动转矩，如起重机的提升机构和矿井卷扬机。制动转矩，如起重机的提升机构和矿井卷扬机。二二. 风机机泵类负载：TF n2，方向，方向总与与转速方向相反。如通速方向相反。如通风机、水机、水泵、油、油泵等流体机械。等流体机械。OTLn三三. 恒功率负载：恒功率负载：TF n=常数。如各种机床的主传动等。常数。如各种机床的主传动等。OTLn稳定运定运转任任务点：点
14、：(1)T=TL ；(2)当系当系统遭到干遭到干扰时，电动机机转速会有速会有变化，但在干化，但在干扰消逝后，仍能恢复到原来的任消逝后，仍能恢复到原来的任务点点运运转。2.3.1 电力拖力拖动系系统稳定运定运转的条件的条件稳定运定运转条件分析：条件分析：(1) 假假设系系统遇到瞬遇到瞬时干干扰，使，使转速速 n 减小，即减小，即nTL，使得，使得 TTL，转速才干恢复；速才干恢复；(2) 假假设系系统遇到瞬遇到瞬时干干扰，使，使转速速 n 增大，即增大，即n0 ，此，此时，转矩的矩的变化量必需化量必需 TTL，使得，使得 TTL ，转速才干恢复。速才干恢复。电力拖力拖动系系统任任务点点稳定运定运
15、转的条件：的条件：A点点稳定性分析：定性分析：负载遭到干遭到干扰TL增大增大为TL1干干扰消逝，恢复到消逝，恢复到TL在在A点点满足：足：A点点为稳定运定运转点点B点点稳定性分析：定性分析：负载遭到干遭到干扰TL增大增大为TL1干干扰消逝，恢复到消逝，恢复到TL在在B点点满足：足：B点点为不不稳定运定运转点点电动电动机机机械机械特性特性泵类泵类负载负载恒转矩负载恒转矩负载恒功率恒功率负载负载【思索【思索题2.4】电梯梯设计时，其，其传动机构的效率在上升机构的效率在上升时为0n磁磁饱和性和性常数常数n磁滞性磁滞性磁滞回磁滞回线，B(或或)的的变化化总是滞后于是滞后于H(或或I)问题1：电机和机和
16、变压器器铁心通常采用何种心通常采用何种铁磁磁资料？属料？属于于软磁磁资料料还是硬磁是硬磁资料？料？问题2：当恒定磁：当恒定磁统统过变压器器铁心心时，铁心能否会心能否会发热？当交？当交变磁磁统统过变压器器铁心心时，铁心能否会心能否会发热？为什么？什么？电力拖动系统动力学分析电力拖动系统动力学分析电力拖力拖动系系统转动方程：方程：多多轴电力拖力拖动系系统简化：将化：将负载转矩矩 和和飞轮矩矩 折合到折合到电动机机轴上，上，转化化为单轴电拖系拖系统。折合原那么：折合原那么：坚持功率持功率传送关系送关系 和系和系统动能能 不不变。任务机构为转动情况时的折算任务机构为转动情况时的折算任务机构任务机构电动
17、机电动机电动机电动机等效负载等效负载第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学 小结小结1. 利用利用转动方程式方程式简单分析系分析系统运运转形状形状2. 负载的机械特性及其分的机械特性及其分类3. 根据根据电动机机械特性和机机械特性和负载机械特性判机械特性判别系系统稳定性定性(1) 单轴系系统；(2) 多多轴系系统负载转矩和系矩和系统飞轮矩折算矩折算转矩的根本分矩的根本分类n按按转矩的性矩的性质n拖拖动性性转矩、制矩、制动性性转矩矩n按按转矩的提供者矩的提供者n电机提供的机提供的电磁磁转矩矩 Tn负载提供的提供的负载转矩矩 TFn恒恒转矩矩负载、恒功率、恒功率负载、风机机泵类负载n空空载损耗耗转矩矩 T0n传动损耗耗转矩矩 T
