16-电力拖动系统的动力学基础.ppt

1、2020/10/12,电机与拖动基础,1,第八章 电 力 拖 动 系 统 的 动 力 学 基 础,本章要求： 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。 熟悉生产机械典型的运动形式。 掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。 熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式，并会利用其判断系统的工作状态。 会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效成单轴系统。掌握典型的负载机械特性。,2020/10/12,电机与拖动基础,2,第一节 典型生产机械运动形式及转矩,一、电力拖动系统的基本概念 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以 完成一定的生产

2、任务。 电力拖动系统的组成,2020/10/12,电机与拖动基础,3,二、典型生产机械运动形式和转矩,1、离心式风机负载 单轴旋转系统 转矩TL=kn2 2、车床主轴传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 3、平移传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关 4、提升传动系统 多轴旋转系统 负载转矩TL与n无关,2020/10/12,电机与拖动基础,4,生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。 摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与n相反，为制动转矩。 重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。,2020/10/12,电机与拖动基

3、础,5,第二节 电力拖动系统的运动方程,一. 单轴电力拖动系统的运动方程 研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电动机运行时的轴受力如图示。 电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。,2020/10/12,电机与拖动基础,6,电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知,其必须遵守下列方程式: T：电磁转矩； TL：负载转矩,N.m J：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ：电动机角速度,rad/s 在工程计算中,常用n代替表示系统速度, 用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。,2020/10/12,电机与

4、拖动基础,7, =2n/60 J =m2=(G/g)(D2 )/4=GD2/4g M：系统转动部分的质量，Kg G：系统转动部分的重量，N ：系统转动部分的转动半径，m D ：系统转动部分的转动直径，m g ：重力加速度=9.8m/s2,2020/10/12,电机与拖动基础,8,2020/10/12,电机与拖动基础,9,二、转动惯量及飞轮惯量（飞轮矩）,即J =m2 GD2=4gJ=4gm2=4G 2,2020/10/12,电机与拖动基础,10,三、功率平衡方程,2020/10/12,电机与拖动基础,11,第三节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算,多轴系统需等效为单轴系统。等效指系统传递的功

5、率不变。 一. 多轴系统负载转矩及飞轮矩的折算,2020/10/12,电机与拖动基础,12,1.负载转矩的折算,折算前负载功率P2=Tmm 等效负载功率P2=Tmeq Tmm=Tmeq 等效转矩Tmeq为 Tmeq= Tm m / Tmeq=Tm nm /n=Tm/j 总转速比j=n/nm =各级转速比的乘积=j1j2. 考虑传动损耗Tmeq=Tm/(jC) 传动效率C=各级传动效率乘积= 12.,2020/10/12,电机与拖动基础,13,2.飞轮矩(转动惯量)的折算,折算原则：折算前后系统动能不变 1/2 Jeq2= 1/2 Jmm2+ 1/2 J1 12 +1/2JR2 等式两边 除以2

6、 乘以4g,2020/10/12,电机与拖动基础,14,其中：修正系数=1.11.25 多轴系统等效为单轴系统后的运动方程为： 其中： TL= T0+ Tmeq,2020/10/12,电机与拖动基础,15,二、平移运动系统的折算,1、阻力Fm的折算 折算前负载功率P2=FmVm 折算后负载功率P2=Tmeq Tmeq =FmVm Tmeq =FmVm/ =2n/60 Tmeq =9.55FmVm/n 考虑传动损耗 Tmeq =9.55FmVm/nC,2020/10/12,电机与拖动基础,16,2、平移部件质量的折算(P12),折算原则：系统动能不变 折算前运动部件动能为： 折算后运动部件动能为：,2020/10/12,电机与拖动基础,17,第四节 负 载 的 机 械 特 性,负载的机械特性指：n=f(TL)关系 一、恒转矩负载机械特性 1、反抗性恒转矩负载特性 负载转矩由摩擦力产生，其特点：大小恒定（与n无关）；作用方向与运动方向相反。,2020/10/12,电机与拖动基础,18,2020/10/12,电机与拖动基础,19,2、位能性恒转矩负载特性,负载转矩由重力产生其特点：绝对值大小恒定；作用方向与n无关，不变。 提升时： nm 0 ,Tm 0阻转矩 下放时： nm 0拖动转矩