第1章 电力拖动系统的动力学基础(09电气).ppt

1、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

2、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

3、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

4、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 = j1 j2 jm,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,2 2,河南理工大学电气学院,1.4 多轴旋转系统的

5、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 = 1 440 r/min ，切削力 F = 2 000 N，工件直径 d = 150 mm，各齿轮的齿数为 z1 = 15，z2 = 30，z3 = 30，z4 = 45，各部分的转动惯量 JR = 0.076 5 kgm2，J1 = 0.051 kgm2，Jm = 0.063 7 kgm2 。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

6、= j1 jm = 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,= 49.810.096 3 Nm2 = 3.78 Nm2,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

7、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