中南大学机电传动控制课件.ppt

1、1,第二章 机电传动系统的动力学基础,2.1 机电传动系统的运动方程式 2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算 2.3 生产机械的机械特性 2.4 机电传动系统稳定运行的条件,2,2.1 机电传动系统的运动方程式,静态（稳态）,动态（加速或减速）,3,2.1 机电传动系统的运动方程式,单轴机电传动系统的运动方程式,TM-电动机转矩 TL-负载转矩 GD2-飞轮矩 n-转速 t-时间,4,动态转矩,恒速 正值 加速 负值 减速,2.1 机电传动系统的运动方程式,5,2.1 机电传动系统的运动方程式,TM与n同向为正 TL与n相反为正,启动时,制动时,拖动矩 （TM、n同向）,制动矩（TM、n反向

2、）,TM与n符号相同，则TM作用方向与n相同，TM为拖动转矩； TM与n符号相反，则TM作用方向与n相反，TM为制动转矩； TL与n符号相同，则TL作用方向与n相反，TL为制动转矩； TL与n符号相反，则TL作用方向与n相同，TL为拖动转矩。,6,2.1 机电传动系统的运动方程式,例2-1,1.列出系统的运动方程式； 2.说明系统运行的状态。,加速运行状态,拖动转矩,拖动转矩,减速,减速,1,7,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,为了对多轴拖动系统进行运行状态的分析，一般是将多轴拖动系统等效折算为单轴系统。,8,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,2.2.1 负载转矩的折算,多轴旋转

3、拖动系统,实际负载功率=折算后的负载功率,速比,依据系统传递功率不变的原则:,传动效率,负载功率:,电动机轴上的功率:,传动效率：,9,多轴直线运动系统,2.2.1 负载转矩的折算,（下放重物）,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,负载功率:,10,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,2.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算 依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总转动惯量为,电机轴、中间轴、负载轴上的转动惯量； 电动机轴与中间传动轴之间的速比； 电机轴与负载轴之间的速度比； 电机轴、中间轴、负载轴上的角速度 中间轴、电机轴上的齿数。,（旋转型）,11,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,2

4、.2.2转动惯量和飞轮转矩的折算 依据动能守恒原则，折算到电机轴上的总飞轮矩为,（旋转型）,经验公式,12,直线运动系统 折算到电机轴上的总转动惯量、飞轮矩为,多轴系统的运动方程式,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,13,例2-2 Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，,解（1）,2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算,14,解（2）飞轮矩的折算,近似计算,15,2.3 生产机械的机械特性,生产机械的特性 2.3.1 恒转矩型机械特性,1,16,2.3 生产机械的特性,2.3.2 离心式通风机型机械特性 2.3.3 直线型机械特性 2.3.4 恒功率型机械特性,17,2.4 机电系统稳定运行的

5、条件,机电传动系统中，电动机与生产机械连成一体，为了使系统运行合理，就要使电动机的机械特性与生产机械的机械特性尽量相配合。特性配合好的一个基本要求是系统能稳定运行。,一、机电系统稳定运行的含义,1. 系统应能一定速度匀速运行；,2. 系统受某种外部干扰（如电压波动、负载转矩波动等）使运行速度发生变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。,18,二、机电系统稳定运行的条件,从Tn坐标上来看，就是电动机的机械特性曲线 n=f(TM)和生产机械的机械特性曲线 n=f(TL)必须有交点，交点被称为平衡点。,2. 充分条件 系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：当干扰使速度上升时，有 TMTL 。这是稳定运行的充分条件。,符合稳定运行条件的平衡点称为稳定平衡点。,1. 必要条件 电动机的输出转矩TM和负载转矩TL大小相等，方向相反。,当有外部干扰时，速度变化，而在外部干扰消除后，系统能恢复到原来的运行速度。,19,分析举例,a、b两点是否为稳定平衡点？,a点：,当负载突然增加后,当负载波动消除后,故a点为系统的稳定平衡点。,同理b点不是稳定平衡点。,异步电动机的机械特性,生产机械的机械特性,交点a,交点b,20,判断下图b点是否是系统的稳定平衡点？ 解 系统中有交