第2讲-第2章-电力拖动系统动力学.ppt

1、第2章 电力拖动系统动力学,电机及拖动基础,2.1 电力拖动系统转动方程式 2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件,教学目的,1.了解电力拖动系统的基本组成 2.掌握电力拖动系统运动方程式 3.掌握生产机械的负载转矩特性的分类 4.掌握电力拖动系统稳定运行的条件,一、重点: 1、电力拖动系统运动方程式; 2、负载的转矩特性 ; 3、电力拖动系统稳定运行的条件 。, 重点与难点,二、难点: 1、运动状态分析 ； 2、稳定运行的判定 。,第2章 电力拖动系统动力学,第2章 电力拖动系统动力学,凡是由电动机拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统，都称为电力拖动系统。生产机械称为电动机的负

2、载。电力拖动系统一般构成如图所示。,电力拖动系统的基本组成,起重机,第2章 电力拖动系统动力学,电力机车,皮带运输机,第2章 电力拖动系统动力学,2.1 电力拖动系统转动方程式,第2章 电力拖动系统动力学,单轴电力拖动系统，就是电动机输出轴与生产机械的工作机构直接相连的系统。,1、单轴电力拖动系统的运动方程式,熟悉的直线运动方程,旋转运动的电力拖动系统运动方程,电磁转矩 负载转矩 角速度,化简后得,运动方程的实用形式,第2章 电力拖动系统动力学,GD2 为物体的飞轮力矩，它是一个整体物理量，反映转动体的惯性,1、单轴电力拖动系统的运动方程式,2、电力拖动系统运动状态分析,1).当L时，dn/d

3、t=0，则n0 或n常数，即电力拖动系统处于静止不动或匀速运行的稳定状态。 2).当L时，dn/dt 0 ，电力拖动系统处于加速运行过程，即处于过渡过程中。 3).当TTL 时，dn/dt 0 ，电力拖动系统处于减速运行过程，也是过渡过程。,第2章 电力拖动系统动力学,（T-TL）为动转矩。,首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向，然后规定：,（1）电磁转矩 与转速 的正方向相同时为正，相反时为负。,（2）负载转矩 与转速 的正方向相同时为负，相反时为正。,（3）惯性转矩 的大小和正负号由 和 的代数和决定。,运动方程式中转矩的正负符号分析,运动方程式的一般形式,第2章 电力拖动

4、系统动力学,2、电力拖动系统运动状态分析,2.3.1 负载的转矩特性,不同生产机械的负载转矩TL随转速n变化规律不同，用负载转矩特性来表征，即n=f(TL)。各种生产机械的特性大致可分为以下三种类型,恒转矩负载特性,恒功率负载特性,通风机型负载特性,2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定 运行的条件,第2章 电力拖动系统动力学,1、恒转矩负载特性,TL=常数，与转速n无关,反抗性恒转矩负载特性,位能性恒转矩负载特性,负载转矩的方向始终与生产机械运动的方向相反，总是阻碍电动机的运转。,当下放重物时负载转矩变为驱动转矩，其作用方向与电动机旋转方向相同，促使电动机旋转。,起重设备提升重物时，负载转

5、矩TL为阻力矩，与电动机旋转方向相反,位能性负载转矩由重力作用产生，其大小和方向始终不变。,第2章 电力拖动系统动力学,如轧钢机、机床的平移机构、电力机车等。,考虑到损耗转矩T，折算到电动机轴上的负载转矩特性如下图所示。,T,n,TL,T,Tf /j,TL,T,Tf /j,T,n,Tf /j,T,T,TL,TL,1、恒转矩负载特性,第2章 电力拖动系统动力学,反抗性恒转矩负载特性,位能性恒转矩负载特性,2、恒功率负载特性,3、通风机型负载特性,PL=常数,TL=9.55P/n,TL=Kn2,例：车床切削粗加工时,切削量大(TL大)，用低速档；精加工时，切削量小(TL小)，用高速档,电扇、水泵、

6、油泵等,注意：以上三类是典型的负载特性，实际生产机械的负载特性常为几种类型负载的综合。,第2章 电力拖动系统动力学,电力拖动系统中一般存在以下三种惯性： 机械惯性 反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。 电磁惯性 反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。 热惯性 它使电动机的温度不能突变。,2.3.2 电力拖动稳定运行的条件,第2章 电力拖动系统动力学,电力拖动的过渡过程一般分为两种： 机械过渡过程 它只考虑机械惯性，忽略影响较小的电磁惯性。 电气、机械过渡过程 它同时考虑机械与电磁两种惯性。,2.3.2 电力拖动稳定运行的条件,本课程

7、只考虑机械过渡过程，即转速不能突变,系统稳定运行的必要条件：n不变，T=TL 但不充分。,电动机轴的T与n关系就是电动机的机械特性。,T,n,0,TF,n0,A,2.3.2 电力拖动稳定运行的条件,第2章 电力拖动系统动力学,当有干扰时，系统能否稳定？ 当干扰消失后，能否回到原来的稳定状态？,TA,2.3.2 电力拖动稳定运行的条件,第2章 电力拖动系统动力学,2.3.2 电力拖动系统稳定运行的条件,系统不稳定举例,TB,TA,T,n,0,A,n0,第2章 电力拖动系统动力学,稳定系统与不稳定系统比较,T,n,0,n0,TL,TL,T,n,0,n0,dT/dn0, dT/dndTL/dn,dT/dn0, dTL/dn0, dT/dndTL/dn,系统稳定运行的充分必要条件,1、必要条件： 电动机的机械特性与负载转矩特性有交点： 即 T=TL 2、充分条件：在交点处满足：,2.3.2 电力拖动稳定运行的条件,第2章 电力拖动系统动力学,一、回顾: 1、电力拖动系统运动方程式; 2、负载的转