電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

最簡(jiǎn)單的電力拖動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸與生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)直接相連，稱為單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)電源控制設(shè)備電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)工作機(jī)構(gòu)電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)我們要掌握電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)速度控制的力學(xué)理論。單軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)速

是由T、TL和J決定的，它們之間的關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的牛頓第二定律來(lái)表示。生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)T

TL多軸系統(tǒng)由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速和生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速不同，需通過(guò)折算來(lái)分析。同樣平移機(jī)械和升降機(jī)械也需折算來(lái)解決。電氣傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速是在一定范圍內(nèi)變化的，要解決整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的速度問(wèn)題，必須要了解負(fù)載的機(jī)械特性，同時(shí)要考慮電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械特性的穩(wěn)定性關(guān)系。本章主要內(nèi)容2.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)方程式2.2多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化2.3負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件2.1

電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)方程式單軸電氣傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程式為：生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)T

TL2.1

電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)方程式工程計(jì)算用n代替?、GD2代替J，有：（T-TL）為動(dòng)轉(zhuǎn)矩。（T-TL）=0

系統(tǒng)處于恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)；（T-TL）>0

系統(tǒng)處于加速運(yùn)行過(guò)程；（T-TL）<0

系統(tǒng)處于減速運(yùn)行過(guò)程。2.2

多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化折算原則：保持系統(tǒng)的功率傳遞關(guān)系及系統(tǒng)的儲(chǔ)存動(dòng)能不變。根據(jù)不同的負(fù)載，分析三種負(fù)載情況的折算電動(dòng)機(jī)T,T0nGDa2j1,η1nbGDb2j2,η2nfGDc2工作機(jī)構(gòu)

Tf電動(dòng)機(jī)T,T0等效負(fù)載TFnGD22.2.1

轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算1.轉(zhuǎn)矩折算由折算前后功率不變?cè)瓌t，如不考慮損耗j=n/nf

為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總速比，j=j1j2j3....。電動(dòng)機(jī)T,T0等效負(fù)載TFnGD2電動(dòng)機(jī)T,T0nGDa2j1,η1nbGDb2j2,η2nfGDc2工作機(jī)構(gòu)

Tf2.2.1

轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算若考慮損耗η為機(jī)構(gòu)總效率，η=η1η2η3...。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p失：電動(dòng)機(jī)T,T0等效負(fù)載TFnGD2電動(dòng)機(jī)T,T0nGDa2j1,η1nbGDb2j2,η2nfGDc2工作機(jī)構(gòu)

Tf2.2.1

轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算2.飛輪矩折算旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)能：折算前后該轉(zhuǎn)軸的動(dòng)能不變,負(fù)載軸上的飛輪矩：化簡(jiǎn)后：電動(dòng)機(jī)T,T0等效負(fù)載TFnGD2電動(dòng)機(jī)T,T0nGDa2j1,η1nbGDb2j2,η2nfGDc2工作機(jī)構(gòu)

Tf2.飛輪矩折算同理轉(zhuǎn)速為nb軸上的飛輪矩：電動(dòng)機(jī)軸的飛輪矩：GDa22.飛輪矩折算總飛輪矩是三軸飛輪矩的疊加：一般表達(dá)式：總飛輪矩的估算：2.2.2

平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算1.轉(zhuǎn)矩折算切削功率：

P=Fv忽略，功率不變?cè)瓌t：考慮損耗則：電動(dòng)機(jī)軸的功率：2.2.2

平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算2.飛輪矩的折算平動(dòng)部分的動(dòng)能：折算到電機(jī)軸上的動(dòng)能折算前后的動(dòng)能不變2.2.3升和降重物時(shí)，轉(zhuǎn)矩與飛輪矩的折算1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算1）提升時(shí)的轉(zhuǎn)矩折算2）下降時(shí)的轉(zhuǎn)矩折算提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)擔(dān)?T：下放重物時(shí)，?T由負(fù)載負(fù)擔(dān)

：2.3

負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件2.3.1負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系的特性1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性（1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載負(fù)載轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生，其特點(diǎn)：大小恒定（與n無(wú)關(guān)）；作用方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。nfTfnfTfTnfTfTf0（1）反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載考慮到損耗轉(zhuǎn)矩ΔT，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性如下圖所示。TnTFΔTTf

/jTFΔTTf

/j（2）位能性恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性

提升時(shí)：n>0,TL>0阻轉(zhuǎn)矩下放時(shí)：n<0,TL>0拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩nTfTn0TfTnTf

/j不考慮損耗ΔTΔTTFTF折算后并考慮損耗ΔT

2.

風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小基本與轉(zhuǎn)速的平方成正比，既TF

n2TFn03.

恒功率負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小基本上與轉(zhuǎn)速成反比。既TF=K/nTFn02.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件生產(chǎn)機(jī)械電動(dòng)機(jī)TnTL系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件：n不變，T=TL但不充分。電動(dòng)機(jī)軸的T與n關(guān)系就是電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。Tn0TFn0A負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性

2.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件當(dāng)有干擾時(shí)，系統(tǒng)能否穩(wěn)定？當(dāng)干擾消失后，能否回到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)？TBTA'TCBTn0n0ATAA'C2.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件系統(tǒng)不穩(wěn)定舉例TBTATn0An0B2.3.2

電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件穩(wěn)定系統(tǒng)與不穩(wěn)定系統(tǒng)比較