第一章电力拖动系统的动力学基础.ppt

一、电力拖动系统的组成,第一节电力拖动系统的运动方程式,单轴电力拖动系统：电动机转轴与生产机械工作机构直接相连，工作机构是电动机的负载；多轴电力拖动系统：电动机与工作机构之间还有传动机构。,生产机械与电动机同轴，即:,二、电力拖动系统的运动方程式,以单轴电力系统为例：,1.物理量及单位n:电动机转速T:电动机的电磁转矩TL:阻转矩,2.运动方程式,（2）运动方程（根据力学中刚体转动定律）：,（1）正方向的规定：先规定转速n的正方向作为参考方向（一般逆时针）电磁转矩T的方向与n的正方向相同，为正负载转矩TL的方向与n的正方向相反，为正,T：电磁转矩,电动机产生的拖动转矩；TL：负载转矩,N.m,J：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,=2n/60,M：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重力，N：系统转动部分的转动半径，mD：系统转动部分的转动直径，mg：重力加速度,用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性,所以：,T=TLTTLTTs时，nn0，这种情况是电磁转矩T与转速方向相反，转矩由拖动变成制动，这时Ia0综上所述：他励直流电动机的固有机械特性是一条较硬的直线，跨三个象限。,（二）人为机械特性,由公式可知，当改变电动机的参数电枢电压Ua、励磁电流If、电枢外接电阻RS，可改变电动机的机械特性，这种人为改变参数引起的机械特性又称人为机械特性。,1.电枢串联电阻RS时的人为机械特性,保持电枢回路电压Ua，励磁电流If不变，改变电枢回路的串接电阻R电动机的理想空载转速n0不变，但机械特性的斜率增大，特性曲线倾斜度增加串入电阻越大，曲线越倾斜,2.改变电枢电压时的人为机械特性,电动机励磁电流为额定值，使每极磁通为N并保持不变，电枢回路不外接电阻，减小电动机的电枢电压Ua,n0减小,不变,可得到一条与固有机械特性平行的人为机械特性,3.减弱励磁磁通时的人为机械特性,降低励磁电压或在励磁回路串接电阻R，使励磁电流If减小，由于磁通与励磁电流在额定磁通以下时基本成正比，所以主极磁通减小。,（三）、机械特性的绘制,1.固有机械特性的绘制,2.人为机械特性的绘制,各种人为机械特性的计算较为简单，只要把相应的参数值代入相应的人为机械特性方程式即可。,解：,理想空载点,额定点,(2)电枢回路外串电阻Rs0.7欧，画出人为机械特性曲线,二、电力拖动系统稳定运行的条件,简化的电力拖动系统：电动机：机械特性负载：负载转矩特性将两者画在同一坐标系中：,当转矩T与TL方向相反，大小相等而相互平衡时，转速为某一稳定值，拖动系统处于稳态，或称静态,A点：恒速点,两种特性有交点仅是稳定运行的必要条件。稳定运行的充分条件是：如果电力拖动系统原在交点处稳定运行，由于出现某种干扰作用（如电网电压波动、负载转矩的微小变化等），使原来两种特性的平衡变成不平衡，电动机转速便有变化，系统能否稳定运行；当干扰消除后，拖动系统必须有能力使转速恢复到原来交点处的数值，继续稳定运行；电力拖动系统如能满足这样的条件，则该系统是稳定的，否则是不稳定的。,分析稳定运行的条件,例1：,例2：,结论1：对恒转矩负载，电动机的机械特性向下，电力拖动系统稳定；机械特性曲线向上，系统不稳定。,结论2：对于某一点（