七年级科学上册第7章第3节月球与月相课件(新版)华东师大版

第二章电力拖动系统的动力学基础2024/4/1第二章电力拖动系统的动力学基础第二章电力拖动系统的动力学基础2024/3/31第二章电力拖12.1

电力拖动系统的运动方程

拖动：由原动机带动生产机械运转电力拖动：以电动机拖动生产机械运转的拖动方式一般情况下，电力拖动系统由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备及电源5大部分组成。电源控制设备电动机传动和工作机构电力拖动系统示意图第二章电力拖动系统的动力学基础2.1电力拖动系统的运动方程

拖动：由原动机带动2在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构。

通常把机械的传动机构及生产机械的工作机构称为电动机的机械负载。

电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题是我们要讨论的主要问题。

电力拖动系统中有的部件作直线运动、有的部件作旋转运动。采用古典动力学来分析。第二章电力拖动系统的动力学基础在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构。

3一.运动方程式

1.直线运动时的运动方程式F--拖动力（N）；Fz--阻力（N）；m(dv/dt)--惯性力。第二章电力拖动系统的动力学基础一.运动方程式

1.直线运动时的运动方程式F--拖动力（N4作直线运动的物体第二章电力拖动系统的动力学基础作直线运动的物体第二章电力拖动系统的动力学基础52.旋转运动时的方程式为：

T--电动机产生的拖动转矩(N·m)；Tz--阻转矩（或称负载转矩）(N·m)；J(dΩ/dt)--惯性转矩（或称加速转矩）。第二章电力拖动系统的动力学基础2.旋转运动时的方程式为：

T--电动机产生的拖动转矩(N6旋转运动的物体第二章电力拖动系统的动力学基础旋转运动的物体第二章电力拖动系统的动力学基础73.转动惯量J表示为:

m与G--旋转部分的质量（kg）与重量(N)；ρ与D--惯性半径与直径（m）；g=9.81m/s2

--重力加速度。

转动惯量J的单位为kg·m2或N·m2第二章电力拖动系统的动力学基础3.转动惯量J表示为:

m与G--旋转部分的质量8实际计算中常将旋转运动方程式化为另一种形式即将角速度Ω（rad/s）化成用每分钟转数n(r/min)表示的形式

这样有旋转运动方程式的实用形式第二章电力拖动系统的动力学基础实际计算中常将旋转运动方程式化为另一种形式即将角速度Ω94.旋转运动方程式的实用形式GD2--称为飞轮矩（N·m2）

第二章电力拖动系统的动力学基础4.旋转运动方程式的实用形式GD2--称为飞轮矩（N·m105.电动机的工作状态稳定运转状态当T=TZ，dn/dt=0，n=常值，电动机静止或等速旋转加速状态当T>TZ，dn/dt>0减速状态当T<TZ，dn/dt<0第二章电力拖动系统的动力学基础5.电动机的工作状态第二章电力拖动系统的动力学基础11二.运动方程式中转矩的正负号分析

应用运动方程式，通常以电动机轴为研究对象运动方程式写成下列一般形式

旋转运动中的转矩如下图第二章电力拖动系统的动力学基础二.运动方程式中转矩的正负号分析

旋转运动中12

对T与Tz前带有的正负符号，作如下规定：预先规定某一旋转方向为正方向，则转矩T方向如果与所规定的旋转正方向相同，T前取正号，相反时取负号；阻转矩Tz方向与所规定的旋转正方向相同时，Tz前取负号，相反时取正号；加速转矩（GD2/375）(dn/dt)的大小及正负符号由转矩T及阻转矩Tz的代数和来决定旋转运动中的转矩第二章电力拖动系统的动力学基础

对T与Tz前带有的正负符号，作如下规定：预先规定某13三、功率平衡方程将式写为电动机产生(T

>0)或吸收的机械功率（T

<0)生产机械吸收(TZ

>0)或释放的机械功率(TZ

<0)拖动系统动能的变化第二章电力拖动系统的动力学基础三、功率平衡方程将式写为电动机产生(T>0)生产机械14

2.2工作机构转矩、飞轮矩的折算实际拖动系统的轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴的系统要复杂，计算起来也较为困难；如要全面研究这个系统的问题，必须：对每根轴列出其相应的运动方程式；

列出各轴间互相联系的方程式；最后把这些方程式联系起来，全面地研究系统的运动。问题！这种方法研究系统太复杂！第二章电力拖动系统的动力学基础

2.2工作机构转矩、飞轮矩的折算第二章电力拖动系统的动力15多轴系统到单轴的简化第二章电力拖动系统的动力学基础多轴系统到单轴的简化第二章电力拖动系统的动力学基础16对电力拖动系统而言，通常把电动机轴作为研究对象即可解决途径：把实际的拖动系统等效为单轴系统等效原则：保持两个系统传送的功率及储存的动能相同第二章电力拖动系统的动力学基础对电力拖动系统而言，通常把电动机轴作为研究对象即可第二章电力17

一.工作机构转矩Tz’的折算

用电动机轴上的阻转矩Tz来反映工作机构轴上实际转矩Tz’的工作

折算的原则：

系统的传送功率不变第二章电力拖动系统的动力学基础

一.工作机构转矩Tz’的折算

用电动机轴上的阻转矩18多轴系统到单轴的简化第二章电力拖动系统的动力学基础多轴系统到单轴的简化第二章电力拖动系统的动力学基础19

若不考虑中间传动机构的损耗有如下关系：

转速比，j=Ω/ΩZ=

n/nz第二章电力拖动系统的动力学基础

若不考虑中间传动机构的损耗第二章电力拖动系统的动力学基础20解决问题的思路：

将传动机构各轴的转动惯量J1、J2、J3...

及工作机构的转动惯量Jz

折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效的转动惯量J

来反映整个拖动系统中转速不同的各轴的转动惯量二.

飞轮矩的折算第二章电力拖动系统的动力学基础解决问题的思路：二.飞轮矩的折算第二章电力拖动系统的21折算原则：

实际系统与等效系统储存动能相等。有下列关系：第二章电力拖动系统的动力学基础折算原则：实际系统与等效系统储存动能相等。第二章电力拖动22考虑到GD2=4gJ，Ω=2πn/60，得第二章电力拖动系统的动力学基础考虑到GD2=4gJ，Ω=2πn/60，得第二章电232.3考虑传动机构损耗的简化方法传动机构损耗的简化考虑方法可在折算公式中引入传动效率ηc

一.工作机构转矩Tz’的简化折算

1.电动机工作在电动状态电动机带动工作机构，功率由电动机向工作机构传送传动损耗由电动机承担电动机发出的功率比生产机构消耗的功率大第二章电力拖动系统的动力学基础2.3考虑传动机构损耗的简化方法传动机构损耗的简化考242.电动机工作在发电制动状态工作机构带动电动机，功率传送方向与电动状态时相反传动损耗功率由工作机构承担传送到电动机轴上的功率较工作机构轴上的功率小第二章电力拖动系统的动力学基础2.电动机工作在发电制动状态工作机构带动电动机，功率传送方向25ηc为传动机构总效率，在多级传动时，如各级效率为ηc1、ηc2、ηc3...,则ηc应为：

ηc=ηc1·

ηc2·

ηc3...每对齿轮（用滚动轴承）的满载效率为0.975~0.985；蜗轮蜗杆传动的满载效率为0.5~0.7，可由机械工程手册上查到。第二章电力拖动系统的动力学基础ηc为传动机构总效率，在多级传动时，如各级效率为ηc1、26多轴系统单轴系统将其它轴上的转矩、飞轮矩折算到电动机轴上T

GD2等效负载电动机TZ电动机工作机构T

j1η1j2η2T´Z

zGDd2GD12GDZ2

1第二章电力拖动系统的动力学基础多轴系统单轴系统将其它轴上的转矩、飞轮矩折算到电动27二、旋转运动的转矩折算转矩折算的原则：系统传递的功率不变

1.电动状态T

GD2等效负载电动机TZ电动机工作机构T

j1η1j2η2T´Z

zGDd2GD12GDZ2

1第二章电力拖动系统的动力学基础二、旋转运动的转矩折算转矩折算的原则：系统传递的功率不变128......321321'jjjjTTczzz=-=----W-W转动机构总速比转动机构总效率到电机轴上的负载转矩工作轴的负载转矩折算工作轴的负载转矩工作轴角速度电机轴角速度hhhh发电制动状态：功率由工作机构电机

2.发电制动状态转矩折算的原则：系统传递的功率不变第二章电力拖动系统的动力学基础......321321'jjjjTTczzz=-=----29三、旋转运动的飞轮矩折算飞轮矩折算的原则：系统储存的动能不变第二章电力拖动系统的动力学基础三、旋转运动的飞轮矩折算飞轮矩折算的原则：系统储存的动能不变30

第二章电力拖动系统的动力学基础第二章电力拖动系统的动力学基础31四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算总质量mz电动机刨刀TnVFT

Jz等效负载电动机Tz1.转矩的折算第二章电力拖动系统的动力学基础四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算总质量mz电动机刨刀TnVF32四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算2.飞轮矩的折算其它轴上的飞轮矩的折算按旋转运动的方法第二章电力拖动系统的动力学基础四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算2.飞轮矩的折算其它轴上的飞33五、升降运动的转矩与飞轮矩的折算T

GD2等效负载电动机Tz电动机滚筒T

j1η1j2η2

zGDd2GD12GD22

1mv提升运动：电动机为电动状态下降运动：电动机为发电状态第二章电力拖动系统的动力学基础五、升降运动的转矩与飞轮矩的折算TGD2等效负载电动机Tz341.提升运动：方法同平移运动(1).转矩的折算

2.下降运动

当提升和下降的传动损耗相同第二章电力拖动系统的动力学基础1.提升运动：方法同平移运动(1).转矩的折算2.下降运动35飞轮矩的折算按动能不变原则(2).飞轮矩的折算：不论提升还是下降运动

第二章电力拖动系统的动力学基础飞轮矩的折算按动能不变原则(2).飞轮矩的折算：不论提升还是362.4生产机械的负载转矩特性阻转矩（或称负载转矩）TZ与转速n的关系TZ=f(n)即为生产机械的负载转矩特性,分为三大类：恒转矩负载反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载通风机负载恒功率负载第二章电力拖动系统的动力学基础2.4生产机械的负载转矩特性阻转矩（或称负载转矩）T37一、恒转矩负载特性特点：负载转矩TZ

与转速n无关。即当转速变化时，负载转矩TZ保持常值。

又可分为：1.反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载的特点：恒值转矩Tz总是反对运动方向摩擦负载转矩，如金属的压延、机床的平移机构等第二章电力拖动系统的动力学基础一、恒转矩负载特性特点：负载转矩TZ与转速n无关。即38第二章电力拖动系统的动力学基础第二章电力拖动系统的动力学基础392.位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载的特点：转矩Tz具有固定的方向，不随转速方向改变而改变如起重机类型负载中的重物第二章电力拖动系统的动力学基础2.位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载的特点：转矩Tz具有固40位能性恒负载转矩第二章电力拖动系统的动力学基础位能性恒负载转矩第二章电力拖动系统的动力学基础41二.通风机负载

特点：负载转矩与转速有关，基本上与转速的平方成正比，即

Tz=K·n2此类负载有通风机、水泵、油泵等。第二章电力拖动系统的动力学基础二.通风机负载

特点：负载转矩与转速有关，基本上与转速的42三.恒功率负载

车床在粗加工时，切削量大，切削阻力大，开低速