第2章电力拖动系统的动力学基础2014

1、电力拖动电力拖动2.1 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式 一、电力拖动系统的基本概念一、电力拖动系统的基本概念 1 1、电力拖动系统：用电动机将电能转换成机械能，拖动、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。生产机械，并完成一定工艺要求的系统。 2 2、电力拖动系统组成、电力拖动系统组成 3 3、电力拖动系统分类：单轴、多轴。、电力拖动系统分类：单轴、多轴。 电力拖动系统示意图电力拖动系统示意图传动机构传动机构生产机械生产机械控制系统控制系统电动机电动机电源电源2.1 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式 二

2、、单轴电力拖动系统运动方程式二、单轴电力拖动系统运动方程式 单轴电力拖动系统示意图单轴电力拖动系统示意图n TT2M-电动机负载单轴电力拖动系统2.1 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式 1 1、单轴：生产机械与电动机同轴，即、单轴：生产机械与电动机同轴，即: : 2 2、单轴电力拖动系统运动方程式、单轴电力拖动系统运动方程式 对于作旋转运动的物体，根据刚体转动定律有：对于作旋转运动的物体，根据刚体转动定律有： J电动机轴上总转动惯量，电动机轴上总转动惯量，kgm2 MLnn2LdTTJdt2.1 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式 工程计算中，将转

3、动方程式中，转动惯量工程计算中，将转动方程式中，转动惯量 J 用飞轮矩用飞轮矩 GD2表示，角速度表示，角速度 用转速用转速 n 表示。表示。 J与与GD2的关系为的关系为 单轴电力拖动系统运动方程式为单轴电力拖动系统运动方程式为 GD2是一个整体，不是是一个整体，不是G与与D2 的乘积，的乘积， GD2 由产品样本或由产品样本或机械手册上查出。机械手册上查出。 GD2 中的中的 D 为回转直径，不是实际直径。为回转直径，不是实际直径。22224GDGDJmgg22375LGD dnTTdt2.1 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式3、说明：、说明：各转矩正方向的规定：各

4、转矩正方向的规定： n的正方向：顺时针；的正方向：顺时针； T的正方向：当的正方向：当T与与 n（+）相同时为正；）相同时为正； TL的正方向：当的正方向：当TL 与与n（+）方向相反时正；）方向相反时正；2.1 2.1 电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式4、单轴拖动系统的运行时的状态、单轴拖动系统的运行时的状态l ， ，加速状态；，加速状态；l ， ， 减速状态；减速状态；l ， ， 匀速状态；匀速状态；0dndt2LTT1,1,折算后的飞轮矩较折算后的飞轮矩较电动机轴飞轮矩小，工程上通常如下估算等效飞轮矩：电动机轴飞轮矩小，工程上通常如下估算等效飞轮矩：转轴上有抱闸装置时需加

5、大系数转轴上有抱闸装置时需加大系数22(1)0.2 0.3DGDGD三、几种典型运动形式多轴电力拖动系统折算三、几种典型运动形式多轴电力拖动系统折算1 1、升降运动、升降运动2 2、平移运动、平移运动2.2 多轴电力拖动系统的运动方程式多轴电力拖动系统的运动方程式一、负载的机械特性是指生产机械的转矩与转速之间的一、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：关系，即：n=f (TL) 1 1、恒转矩负载特性、恒转矩负载特性恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大小与转速恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大小与转速n无关。无关。恒转矩负载分为：恒转矩负载分为：反抗性负载反抗性负载和和位能性负载

6、位能性负载。反抗性反抗性恒转矩恒转矩负载负载特点特点：恒值负载转矩恒值负载转矩TL总是与转速总是与转速n的的方向方向相反相反，即作用方向总是阻碍运动的方向。，即作用方向总是阻碍运动的方向。 当正转时当正转时n为正，为正， TL与与n方向相反，应为正，即在第方向相反，应为正，即在第一象限；一象限； 当反转时当反转时n为负，为负， TL与与n方向相反，应为负，即方向相反，应为负，即在第三象限。在第三象限。2.3 负载的机械特性负载的机械特性当正转时当正转时n为正，为正， TL与与n方向相反，应为正，即在第一象限；方向相反，应为正，即在第一象限； 当反转时当反转时n为负，为负， TL与与n方向相反，

7、应为负，即在第三象限。方向相反，应为负，即在第三象限。当转速当转速n=0=0时，外加时，外加转矩不足以使系统运动。转矩不足以使系统运动。根据作用力与反作用力原根据作用力与反作用力原理，这时反抗负载转矩理，这时反抗负载转矩大小和方向取决于外加转大小和方向取决于外加转矩的大小和方向。即与外矩的大小和方向。即与外加转矩大小相等，方向相加转矩大小相等，方向相反。负载转矩特性应与横反。负载转矩特性应与横轴重合。例如轧机，机床轴重合。例如轧机，机床刀架平移机构等。刀架平移机构等。2.3 负载的机械特性负载的机械特性nTn=f(TL)0-TLTL反抗性负载转矩特性位能性位能性恒转矩恒转矩负载负载特点特点：T

8、L的方向与的方向与n的方向无关。的方向无关。 TL具有固定具有固定不变的方向。不变的方向。例如：起重机的提升例如：起重机的提升 机构，不论是提升重机构，不论是提升重 物还是下放重物，重物还是下放重物，重 力的作用总是方向朝力的作用总是方向朝 下的，即重力产生的下的，即重力产生的 负载转矩方向固定。负载转矩方向固定。2.3 负载的机械特性负载的机械特性nTn=f(TL)0TL位能性负载转矩特性2.3 负载的机械特性负载的机械特性2 2、恒功率负载特性、恒功率负载特性恒功率负载是指恒功率负载是指当转速当转速n变变化时，负载功率基本不变。化时，负载功率基本不变。适用于金属切削车床。适用于金属切削车床。粗加工时，粗加工时，n低，低，T大；大； 精加工时，精加工时，n高，高，T小。小。LLLPT 常数nTLn=f(TL)0恒功率负载转矩特性2.3 负载的机械特性负载的机械特性3 3、风机泵类负载特性、风机泵类负载特性阻力与转速平方成正