n第一章第一章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学本章教学根本要求本章教学根本要求n电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统的运动方程式n任务机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算任务机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算n思索传动机构损耗时的折算方法思索传动机构损耗时的折算方法n消费机械的负载转矩特性消费机械的负载转矩特性第1章1.3.11.3.1电电力拖力拖动动系系统统的运的运动动方程方程1 1、单轴电单轴电力拖力拖动动系系统统。1.31.3电力拖动系统的动力学根底电力拖动系统的动力学根底 单轴拖动系统是指电动机输出轴直接拖动消费机械运转的系统。单轴电力拖动系单轴电力拖动系单轴：消费机械与电动机同轴，即:电力拖动系统：单轴重点引见、多轴可折算成单轴。电力拖动系统：单轴重点引见、多轴可折算成单轴。第1章2 2 2 2、电电电电力拖力拖力拖力拖动动动动系系系系统统统统正方向的正方向的正方向的正方向的规规规规定定定定 先先先先规规规规定定定定转转转转速速速速n n n n的正方向，然后的正方向，然后的正方向，然后的正方向，然后规规规规定定定定电电电电磁磁磁磁转转转转矩的矩的矩的矩的正方向与正方向与正方向与正方向与n n n n的正方向一的正方向一的正方向一的正方向一样样样样，规规规规定定定定负载转负载转负载转负载转矩的正方向矩的正方向矩的正方向矩的正方向与与与与n n n n的正方向相反。的正方向相反。的正方向相反。的正方向相反。第1章运动方程式运动方程式 直线运动直线运动 同理旋转运动同理旋转运动 式中式中 m与与G旋旋转部分的部分的质量量kg与分量与分量N 与与D惯性半径与直径性半径与直径m 转动惯量转动惯量 单位为单位为 第1章 那么电力拖动系统的运动方程： 为系系统旋旋转部分的部分的总飞轮矩，矩，单位位Nm2 系数系数375是个具有加速度量是个具有加速度量纲的系数，的系数，单位位为m/mins1、当、当电动机静止或等速旋转，电力拖动电动机静止或等速旋转，电力拖动系统处于稳定运转形状下。系统处于稳定运转形状下。2、当、当电力拖动系统处于加速形状电力拖动系统处于加速形状 3、当、当电力拖动系统处于减速形状电力拖动系统处于减速形状 常把常把 或或 称为动态转矩或加速转矩称为动态转矩或加速转矩.第1章1.3.2多多轴电轴电力拖力拖动动系系统转统转矩及矩及飞轮飞轮矩的折算矩的折算 1、折算前提：以、折算前提：以电动电动机机轴为轴为研研讨对讨对象。象。 2、折折算算原原那那么么：坚坚持持系系统统的的功功率率传传送送关关系系及及系系统统的的储储存存动动能不能不变变。 3、负负载载转转矩矩的的折折算算：从从知知的的实实践践负负载载转转矩矩求求出出等等效效的的负载转负载转矩。矩。 4、系系统统飞飞轮轮矩矩的的折折算算：从从知知的的各各转转轴轴上上的的飞飞轮轮矩矩求求出出系系统统的的总飞轮总飞轮矩。矩。第1章1.任务机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算任务机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算(1)转转矩的折算矩的折算折算前折算前负载负载功率功率 P2=Tm m等效等效负载负载功率功率 P2=Teq Teq =Tm mTeq= Tm m / =Tm/j 其中：其中：1、总转总转速比速比j=n/nm =各各级转级转速比速比的乘的乘积积=j1j2.2、思索、思索传动损传动损耗耗Teq=Tm/(jC) C=各各级传动级传动效率乘效率乘积积= 12.3、转转矩矩损损耗耗T= Tm/(jC)- Tm/j 第1章(2)飞轮飞轮矩折算矩折算折算前后系折算前后系统动统动能不能不变变以以图图所示的系所示的系统为统为例，例，负载飞轮负载飞轮矩折算的矩折算的计计算式算式为为：化化简简得：得：普通方式：普通方式：总飞轮总飞轮矩估算：矩估算： 是电动机转子的飞轮矩。普通是电动机转子的飞轮矩。普通312例例1-1第1章(1)转转矩的折算矩的折算折算前切削功率：折算前切削功率：Pm=FmVm折算后切削功率：折算后切削功率：P2=Tmeq Tmeq =FmVm Tmeq =FmVm/ 由于由于 =2n/60 Tmeq =9.55FmVm/n思索思索传动损传动损耗耗 Tmeq =9.55FmVm/nC2.任务机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算任务机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算工件工件任务台刨刀第1章(2)飞轮飞轮矩的折算矩的折算设设做平移运做平移运动动部分的物体分量部分的物体分量为为Gm，质质量量为为m，折算前折算前动动能：能： 折算后折算后动动能：能：折算前后的折算前后的动动能不能不变变。 传动机构中其他轴上的传动机构中其他轴上的GD2的折算，与前述一的折算，与前述一样样 。工件工件任务台刨刀第1章3.任务机构做提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩任务机构做提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩的折算的折算(1)转转矩的折算矩的折算1)提升重物提升重物时负载转时负载转矩的折算矩的折算重物重物对对卷筒卷筒轴轴的的负载转负载转矩矩为为GmR不不计传动计传动机构的机构的损损耗，折算后的耗，折算后的负载转负载转矩矩为为:假假设设思索思索传动传动机构的机构的损损耗，折算后的耗，折算后的负载转负载转矩矩应为应为:提升重物提升重物时时系系统损统损耗的耗的转转矩矩为为：第1章2)下放重物下放重物时负载转时负载转矩的折算矩的折算重物重物对对卷筒卷筒轴轴的的负载转负载转矩矩为为GmR不不计传动计传动机构机构损损耗，折算后的耗，折算后的负载转负载转矩矩为为:思索思索传动传动机构机构损损耗，折算后的耗，折算后的负载转负载转矩矩为为:此此时时系系统损统损耗的耗的转转矩矩为为：两效率之两效率之间间的关系的关系近似以近似以为为： 第1章(2)飞轮矩的折算飞轮矩的折算 升降运动的飞轮矩折算与平移运动一样。故升升降运动的飞轮矩折算与平移运动一样。故升降部分折算到电动机轴上的飞轮矩为：降部分折算到电动机轴上的飞轮矩为：例1-2第1章1.3.3 电电力拖力拖动动系系统统的的负载负载特性特性负载负载的机械特性：指消的机械特性：指消费费机械的机械的转转矩与矩与转转速之速之间间的关系，的关系，即即n=f (TL)1.恒恒转转矩矩负载负载特性特性 恒恒转转矩矩负载负载分：分：对对抗性抗性负载负载特性和位能性特性和位能性负载负载特性。特性。(1)对对抗性恒抗性恒转转矩矩负载负载特点：大小恒定，方向特点：大小恒定，方向总总是与运是与运动动的方向相反。的方向相反。 当正转时n为正， TL与n方向相反，应为正，即在第一象限 当反转时n为负， TL与n方向相反，应为负，即在第三象限。特点：特点： TL=常数，与常数，与负载转负载转速无关。速无关。第1章(2)位能性恒位能性恒转转矩矩负载负载特点：特点：绝对值绝对值大小恒定，方向固定不大小恒定，方向固定不变变，与，与n方向无关方向无关 例如：起重机的提升机构例如：起重机的提升机构第1章n适用于金属切削适用于金属切削车床。床。 粗加工粗加工时，n 低，低，T 大；大； 精加工精加工时，n 高，高， T小。小。2、恒功率负载转矩特性、恒功率负载转矩特性特点：当特点：当转速速n变化化时，负载功率根本不功率根本不变。根据根据 第1章3.风风机、机、泵类负载转泵类负载转矩特性矩特性特点：特点：负载转负载转矩与矩与转转速的平方成正比，速的平方成正比，n在思索了在思索了轴承上的摩擦承上的摩擦转矩后得出的矩后得出的实践通践通风机机负载转矩。矩。 第1章1.3.4电动电动机的机械特性及机的机械特性及电电力拖力拖动动系系统稳统稳定运定运转转的条件的条件 电动电动机的机械特性：机的机械特性：电电磁磁转转矩与矩与转转速的关系。速的关系。 任任务务点：点：电动电动机的机械特性与机的机械特性与负载负载特性画在同一坐特性画在同一坐标标平面上，两特性的交点平面上，两特性的交点 平衡形状：平衡形状：T=TL，系，系统统以以转转速速n恒速运恒速运转转，阐阐明系明系统统处处于平衡形状于平衡形状 稳稳定形状：定形状：1、电电力拖力拖动动系系统统在某一在某一扰动扰动作用下，分开平衡位置，在作用下，分开平衡位置，在新的条件下到达新的平衡。新的条件下到达新的平衡。2、当、当扰动扰动消逝后，系消逝后，系统统能回到原来的平衡位置。能回到原来的平衡位置。平衡能否平衡能否稳稳定？定？决决议议于消于消费费机械与机械与电动电动机两条特性的配合机两条特性的配合第1章电力拖动系统稳定运转分析电力拖动系统稳定运转分析第1章一个电力拖动系统可以稳定运转的充分必要条件是：一个电力拖动系统可以稳定运转的充分必要条件是：(1)电动机的机械特性与负载的机械特性必需相交，在电动机的机械特性与负载的机械特性必需相交，在交点处交点处T=TL，实现转矩平衡。，实现转矩平衡。(2)在交点处在交点处 。在交点在交点处，在交点所，在交点所对应的的转速之上速之上应保保证TTL，数学表达式文字表达式文字表达式