第三章电力拖动系统的动力学基础Dynamics of Electric Drive Systems

第三章电力拖动系统的动力学基础DynamicsofElectricDriveSystems 第一节电力拖动系统的运动方程式 第二节多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩折算 第三节负载的机械特性 第一节电力拖动系统的运动方程式 一 电力拖动系统的基本概念1 电力拖动拖动 原动机带动生产机械运转叫拖动 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 2 电力拖动系统 用电动机将电能转换成机械能 拖动生产机械 并完成一定工艺要求的系统 3 电力拖动系统组成 电力拖动系统示意图 4 典型生产机械运动形式及转矩 电力拖动系统 单轴 重点介绍 多轴 可折算成单轴 运动形式 旋转 平移 升降 机械转矩形式 摩擦力产生 重力产生 二 单轴电力拖动系统运动方程式 单轴 生产机械与电动机同轴 即 单轴电力拖动系统运动方程式由牛顿第二定律知作直线运动的物体存在 转动方程式 同理 对于作旋转运动的物体 J为电动机轴上总转动惯量单位kg m2 将运动方程式中 转动惯量J用飞轮矩GD2表示 角速度 用转速n表示 由于J与GD2的关系为所以 说明 GD2是一个整体 不是G与D2的乘积 GD2由产品样本或机械手册上查出 GD2中的D为回转直径 不是实际直径 运动方程式的分析 各转矩正方向的规定 n的正方向 顺时针 T的正方向 当T与n 相同时为正 TL的正方向 当TL与n 方向相反时正 惯性转矩Tg的方向 由T与TL的代数和来决定 一 多轴系统 第二节多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩折算 二 多轴系统折算 分析多轴系统采用的方法是 用一个等效的单轴系统代替原来实际的多轴系统 这种方法称为 折算 折算原则 折算前后系统传递功率不变 系统的动能不变 折算方向 一般是从生产机械轴向电动机轴折算 原因是研究对象是电动机 且电动机轴一般是高速 根据传送功率不变的原则 高速轴上的负载转矩数值小 第三节负载的机械特性 负载的机械特性是指生产机械的转矩与转速之间的关系即 n f TL 一 恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数 其大小与转速n无关 恒转矩负载分 反抗性负载特性和位能性负载特性 1 反抗性恒转矩负载特性 特点 恒值负载转矩TL总是与转速n的方向相反 即作用方向总是阻碍运动的方向 当正转时n为正 TL与n方向相反 应为正 即在第一象限当反转时n为负 TL与n方向相反 应为负 即在第三象限 当转速n 0时 外加转矩不足以使系统运动 根据作用力与反作用力原理 这时反抗力负载转矩大小和方向取决于外加转矩的大小和方向 即与外加转矩大小相等 方向相反 负载转矩特性应与横轴重合 例如轧机 机床刀架平移机构等 2 位能性恒转矩负载特性 特点 TL的方向与n的方向无关 TL具有固定不变的方向 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 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 二 恒功率负载转矩特性 特点 当转速n变化时 负载功率基本不变 根据如车床的主轴机构和轧钢机的主传动 适用于金属切削车床 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