电力拖动系统动力学

1、第1章 电力拖动系统动力学机电传动控制机电传动控制课程简介n研究对象研究对象电气控制系统电气控制系统n驱动装置n控制装置n应用领域应用领域制造业制造业n数控机床高新技术产业高新技术产业n机器人n电动汽车n磁悬浮系统日常生活日常生活n家用电器课程内容n理论基础理论基础动力学动力学-第第2章章n电动机原理与特性电动机原理与特性直流电动机直流电动机-第第3章章交流电动机交流电动机-第第5、6章章n电动机功能控制系统电动机功能控制系统继电器控制系统继电器控制系统-第第8章章可编程序控制器可编程序控制器-第第9章章n电动机速度控制系统电动机速度控制系统电力电子技术电力电子技术-第第10章章直流调速系统直

2、流调速系统-11章章交流调速系统交流调速系统-第第12章章参考资料n机电传动控制第机电传动控制第4版版邓星钟邓星钟n电机与拖动基础第电机与拖动基础第2版版李发海李发海n电机与运动控制系统电机与运动控制系统杨耕杨耕n机电传动控制机电传动控制海心海心n可编程序控制器原可编程序控制器原理理应用应用实验第实验第2版版常斗南常斗南课程考核n期末闭卷考试期末闭卷考试50%n实验与上机实验与上机20%实验操作实验操作实验报告实验报告n作业作业10%n考勤考勤5%n课堂提问课堂提问5%n课堂测试课堂测试10%n教材教材n课件课件n实验指导书实验指导书n课堂笔记课堂笔记n教学日历教学日历第1章 电力拖动系统动力

3、学n1.1 拖动系统运行方程拖动系统运行方程n1.2 机械特性单轴拖动系统n电机与负载同轴电机与负载同轴系统转速系统转速n电机输出转矩电机输出转矩TM负载转矩负载转矩TLn运行方程运行方程转动惯量转动惯量J 角速度角速度M负载TMTLnMTMTLndtdJTTLM单轴拖动系统n工程应用工程应用飞轮转矩飞轮转矩GD2n转动部分重力G n转动惯性直径D602 ngGDDgGmJ42222dtdnGDTTLM3752运行状态判别n拖动转矩拖动转矩T拖动拖动与转速与转速n方向相同方向相同n制动转矩制动转矩T制动制动与转速与转速n方向相反方向相反n运行状态运行状态TM TL系统加速系统加速TM = TL

4、系统恒速系统恒速TM TL多轴拖动系统M负载负载TMnMTLnL等效负载等效负载TMTLGDM2GDL2nMGD2M多轴拖动系统简化n负载转矩折算负载转矩折算负载转矩负载转矩TL折算到电折算到电机轴上变为机轴上变为TL折算原则折算原则n系统传递功率不变n飞轮转矩折算飞轮转矩折算各轴飞轮转矩折算到电各轴飞轮转矩折算到电机轴上变为机轴上变为GD2 折算原则折算原则n系统动能保持不变负载转矩折算n旋转运动负载旋转运动负载不考虑传动损耗不考虑传动损耗负载TMnMTLnLM等效负载TMTLnMMLMLLTnTjjn，负载转矩折算n旋转运动负载旋转运动负载考虑传动损耗且负载由考虑传动损耗且负载由电机拖动电

5、机拖动n系统传动效率传动损耗转矩传动损耗转矩nT 由拖动装置负担12LLTTj，LLTTTjj负载转矩折算n直线运动负载直线运动负载不考虑传动损耗不考虑传动损耗考虑传动损耗且负载由考虑传动损耗且负载由电机拖动电机拖动MGv9.55LMGvTn9.55LMGvTn飞轮转矩折算n旋转运动负载旋转运动负载n直线运动负载直线运动负载负载负载nMnLGDM2GDL2M等效负载等效负载nMGD2MLMLMnnjjGDGDGD，2222MGv222222365MLMnGvjGDGDGDn课堂练习课堂练习1.2起重系统齿轮传动比依起重系统齿轮传动比依次为次为3、3.5、4，传动，传动效率均为效率均为0.95，

6、各轴飞，各轴飞轮转矩依次为轮转矩依次为123、49、40、465Nm2，卷筒直，卷筒直径径0.6m，吊钩及重物重，吊钩及重物重51012N，忽略电机空，忽略电机空载转矩、钢丝绳重量和载转矩、钢丝绳重量和滑轮传递损耗，试求：滑轮传递损耗，试求： (1) 0.3m/s提升重物时的提升重物时的电机转速电机转速(802.2)和输出和输出转矩转矩(212.5)；(2) 以初速以初速0.3m/s、加速、加速度度0.1m/s2提升重物时的提升重物时的电机输出转矩电机输出转矩(306.4)MMGv1 12 23 34 4n课堂练习课堂练习1.3（作业）（作业）起重系统传动速比为起重系统传动速比为34，传动效率

7、为传动效率为0.83，卷筒，卷筒直径直径0.22m，吊钩及重，吊钩及重物重物重10290N，忽略电，忽略电动机空载转矩和钢丝绳动机空载转矩和钢丝绳重量，试求：重量，试求：(1) 以速度以速度0.4m/s提升重提升重物时，电机转速物时，电机转速(1180.5)和输出转矩和输出转矩(40.1)；(2) 以速度以速度0.4m/s下放重下放重物时的电机输出转矩物时的电机输出转矩(26.5)MGv=0.4m/sd=0.22m第1章 电力拖动系统动力学n1.1 拖动系统运行方程n1.2 机械特性机械特性机械特性n转矩与转速间的关系转矩与转速间的关系电机机械特性电机机械特性n电机输出转矩和电机轴转速间的关系

8、负载机械特性负载机械特性n负载转矩和电机轴转速间的关系M负载TMTLn负载机械特性类型n恒转矩型恒转矩型反抗型（摩擦型）反抗型（摩擦型）位能型位能型n泵型泵型T=Cn2n水泵n油泵n通风机n恒功率型恒功率型T=K/nn切削加工车床TnTn恒转矩型机械特性n转矩方向规定转矩方向规定电机转矩方向与转速正电机转矩方向与转速正方向相同为正方向相同为正负载转矩方向与转速正负载转矩方向与转速正方向相反为正方向相反为正n位能型位能型转矩方向恒定转矩方向恒定n起重机n反抗型反抗型转矩方向始终与运动方转矩方向始终与运动方向相反向相反n皮带运输机TnTL-TL皮带正转皮带反转吊起重物TnTL下放重物稳定运行条件n

9、稳定运行含义稳定运行含义1. 系统以一定速度匀速系统以一定速度匀速运转运转2. 系统受外部干扰速度系统受外部干扰速度发生变化，当干扰消除发生变化，当干扰消除后，系统仍能恢复到原后，系统仍能恢复到原来的状态，以原有速度来的状态，以原有速度继续匀速运转继续匀速运转系统平衡点系统平衡点n电机机械特性和负载机械特性的交点稳定平衡点稳定平衡点n满足稳定运行条件2的平衡点判断判断a、b点是否是稳定平衡点点是否是稳定平衡点Tnn=f(TM)n=f(TL)abTnn=f(TM)n=f(TL)abcTLTLdna点是稳定平衡点点是稳定平衡点假设负载转矩突然增加假设负载转矩突然增加TMTL系统加速系统加速电机工作点沿电机机械电机工作点沿电机机械特性从特性从c点移向点移向a点，系点，系统重新平衡统重新平衡nb点不是稳定平衡点点不是稳定平衡点假设负载转矩突然增加假设负载转矩突然增加TMTL系统减速系统减速电机工作点沿电机机械电机工作点沿电机机械特性从特性从b点移向点移向d点，干点，干扰消除后扰消除后TMTL系系统仍减速，直至电机工统仍减速，直至电机工作点到达作点到达d点