电力拖动系统的动力学基础电气.ppt

河南理工大学电气学院,第1章电力拖动系统的动力学基础,1.1电力拖动系统的组成,1.2典型生产机械的运动形式,1.3电力拖动系统的运动方程,*1.4多轴旋转系统的折算,*1.5平移运动系统的折算,*1.6升降运动系统的折算,1.7生产机械的负载转矩特性,河南理工大学电气学院,1.1电力拖动系统的组成,电力拖动：用电动机作为原动机的拖动方式。1.电力拖动系统的组成,电动机,2.电力拖动系统的优点(1)电能易于生产、传输、分配。(2)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。,电力拖动系统的动力学基础,河南理工大学电气学院,(3)电动机损耗小、效率高、具有较大的短时过载能力。,(4)电力拖动系统容易控制、操作简单、便于实现自动化。3.应用举例精密机床、重型铣床、初轧机、高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵,电力拖动系统的组成,河南理工大学电气学院,传动机构,第1章电力拖动系统的动力学基础,更多的图片,河南理工大学电气学院,电力拖动系统在我国经历以下三阶段：,第一阶段：上世纪30-50年代。生产机械只限于起动、停止、调速等，采用电磁接触器和继电器控制系统。控制系统较简单。用于冶金轧钢设备、机床、起重运输机械等第二阶段：上世纪50-70年代。生产工艺、效率要求提高。起动制动过程控制：要求加快动态响应；或者起动制动平稳、准确定位，如高速电梯、城市地铁；或者多台电机协调运转，如造纸机、塑料挤压机；（顺序控制）,电力拖动系统的动力学基础,河南理工大学电气学院,电力拖动系统在我国经历以下三阶段：,3.第三阶段：上世纪70年代-至今。生产工艺、效率要求更高。要求制动时间最短、制动能量消耗最小等最优控制。引入现代控制理论。交流变频调速技术成为最有潜力的发展方向。,电力拖动系统的动力学基础,河南理工大学电气学院,1.2典型生产机械的运动形式,1.单轴旋转系统电动机、传动机构、工作机构等所有运动部件均以同一转速旋转。,2.多轴旋转系统,电力拖动系统的动力学基础,河南理工大学电气学院,3.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,1.2典型生产机械的运动形式,河南理工大学电气学院,1.4多轴旋转系统的折算,1.等效负载转矩等效（折算）原则：机械功率不变。,第1章电力拖动系统的动力学基础,河南理工大学电气学院,传动机构的总转速比j=j1j2jm,1.4多轴旋转系统的折算,常见传动机构的转速比的计算公式：(1)齿轮传动,(2)皮带轮传动,(3)蜗轮蜗杆传动,河南理工大学电气学院,2.等效转动惯量（飞轮矩）,等效（折算）原则：动能不变。设各部分的转动惯量为：,1.4多轴旋转系统的折算,22,河南理工大学电气学院,1.4多轴旋转系统的折算,【例1】某车床电力拖动系统，传动机构为齿轮组（如图示），经两级减速后拖动车床的主轴，已知n=1440r/min，切削力F=2000N，工件直径d=150mm，各齿轮的齿数为z1=15，z2=30，z3=30，z4=45，各部分的转动惯量JR=0.0765kgm2，J1=0.051kgm2，Jm=0.0637kgm2。传动机构的传动效率t=0.9。求：(1)切削功率Pm和切削转矩Tm；(2)折算成单轴系统后的等效TL、JL和GD2。解：(1)切削功率Pm和切削转矩Tm,j=j1jm=21.5=3,河南理工大学电气学院,1.4多轴旋转系统的折算,(2)折算成单轴系统后的等效ML、JL和GD2,GD2=4gJ,=49.810.0963Nm2=3.78Nm2,河南理工大学电气学院,目的将平移作用力Fm折算为等效转矩ML。将平移运动的质量m折算为等效J或GD2。1.等效负载转矩等效（折算）原则：机械功率不变。,1.5平移运动系统的折算,第1章电力拖动系统的动力学基础,河南理工大学电气学院,2.等效转动惯量（飞轮矩）等效（折算）原则：动能不变。(1)平移运动折算成旋转运动,1.5平移运动系统的折算,河南理工大学电气学院,(2)等效单轴系统的转动惯量和飞轮矩,1.5平移运动系统的折算,一般公式：,河南理工大学电气学院,1.6升降运动系统的折算,目的将Gm折算为等效TL。将m折算为等效J。1.等效负载转矩（升降力的折算）,第1章电力拖动系统的动力学基础,2.等效转动惯量（升降质量的折算）,河南理工大学电气学院,1.6升降运动系统的折算,2.等效转动惯量（升降质量的折算）(1)升降运动折算成旋转运动,(2)等效单轴系统的转动惯量,河南理工大学电气学院,负载的转矩特性是指负载转矩与转速的关系，即。简称负载特性。,生产机械的负载可分为三大类,恒转矩负载,恒功率负载,泵与风机类负载,1.7负载转矩特性,河南理工大学电气学院,2.位能性恒转矩负载,1.反抗性恒转矩负载,一、恒转矩负载特性,生产机械的负载转矩与转速无关的特性。分为反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载两种。,河南理