电拖第八章电力拖动系统的动力学基础.ppt

1,第八章,2,第八章 电力拖动系统的动力学基础,电力拖动系统的组成,电力拖动系统是由电动机拖动生产机械的系统，生产机械称为电动机的负载。 电力拖动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、工作机构(生产机械)和电源5部分组成。,第一节 电力拖动系统的运动方程式,3,电动机作为原动机，将电能转变为机械能。 工作机构用于完成特定工作任务。 电源提供电能(发电机、输变电设备等) 控制设备控制电动机的运动，由各种控制电机、电器、自动化元件及工业控制计算机、可编程序控制器等组成，从而对生产机械的运动实现自动控制。 传动机构用于变速或改变运动形式。大多数拖动系统中都有传动部分。,4,电力拖动系统是由电动机拖动并通过传动机构带动生产机械运转的一个动力学整体，它所用的电动机种类很多，生产机械的性质也各不相同，运动形式也有多种，但从动力学的角度看，它们都服从动力学的统一规律，因此，需要找出它们普遍的运动规律，进行分析。首先研究电力拖动系统的动力学，建立电力拖动系统的运动方程式。,5,一、运动方程式,6,7,1)当T=Tz，dn/dt=0 时,系统处于静止或恒速运行状态，即处于稳态。 2)当TTz，dn/dt0 时,系统处于加速运行状态，即处于暂态(动态)。 3)当TTz，dn/dt0 时,系统处于减速运行状态，即处于暂态(动态)。,电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，系统的运动状态取决于作用在转轴上的各种转矩。,4.电力拖动系统的三种工作状态,8,9,转矩转速正负号的规定：,10,第二节 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算,一、单轴与多轴系统,电动机与生产机械同轴联接的系统称为单轴系统,对单轴系统的运动可直接利用电力拖动系统运动方程式进行分析计算。,11,在多轴系统中，各轴上的转矩、转速、转动惯量或飞轮矩等都不同且又互有联系。另外还有一些工作机构是作直线运动。需要对每根轴分别写出运动方程式及各轴间相互关系的方程式，并根据传动功率相等的原则联系，联立求解。显然这是较复杂的。,实际拖动系统中, 许多生产机械与电动机之问有若干级传动机构，称为多轴系统。,12,对电力拖动系统来说，一般不需要详细研究系统中每根轴的问题，对工作机构的具体运动一般也不直接进行分析计算。通常只把电动机轴作为研究对象。,即采用折算法，将实际的多轴系统等效为单轴系统。,13,折算原则： 1.系统传递功率不变 (损耗在效率中考虑) 。 2.折算前后系统动能不变。,对电动机轴而言，折算前后的两个系统是等效的。,把实际的多轴系统或存在直线运动形式的系统等效为单轴系统，需要将工作机构受到的阻转矩或阻力折算到电动机轴上，各级传动机构的摩擦损耗等通常也需要折算到电动机轴上。系统中各轴上的转动惯量或飞轮矩及作直线运动的质量等也要折算到电动机轴上。,14,15,三、工作机构直线作用力的折算,16,四、传动机构与工作机构飞轮矩的折算,由系统动能不变,即：,17,五、工作机构直线运动质量的折算,由系统动能不变,直线运动的动能：,电机轴上的动能：,18,折算后，一个可能有多级传动机构和有多种运动形式的实际拖动系统就可以采用单轴系统的分析计算方法。在以后本书中提到的拖动系统都可认为是经过折算的单轴系统。,一个可能有多级传动机构和有多种运动形式的多轴拖动系统，可分别折算转动和直线运动部分的飞轮矩，其代数和即为电机轴上等效飞轮矩。,单轴系统：负载转矩即电机轴上转矩。负载转速即电机轴的转速。,19,第四节 生产机械的负载转矩特性,生产机械工作机构的负载转矩Tz与转速n的关系Tz=f(n)称为负载机械特性，也称为负载转矩特性。,生产机械运行时常用负载转矩标志其负载的大小。负载转矩特性表示了负载转矩随转速变化规律。,生产机械品种繁多，其工作机构的负载机械特性也各不相同。但经过统计分析，可归纳为下列三种典型的负载机械特性。,20,一、恒转矩负载特性,转速n 变化时，负载转矩Tz的大小不变。 不考虑n、Tz 的方向时，Tz = 常数。,根据恒负载转矩的方向特点又分为反抗性和位能性负载两种。,1.反抗性恒转矩负载特性,根据转动方程式里对n、Tz正负符号的规定，当n0时，Tz0，而n0时，Tz0，即 n, Tz 同号。,21,2.位能性恒转矩负载特性,负载转矩是由重力作用产生。随着转速方向的变化，可能是制动转矩即阻转矩，也可以是拖动转矩。,22,二、通风机类负载特性,23,三、恒功率负载特性,负载功率为常数：,24,应该指出，以上3类是典型的负载特性，实际生产机械的负载特性常为几种类型负载的相近或综合。例如