電機拖動(動力學)

第二章 電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎 電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎 生產機械的運動形式 運動方程 飛輪矩的折算 負載的機械特性 第二章電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎 本章要求 第一節(jié)典型生產機械運動形式及轉矩 一 電力拖動系統(tǒng)的基本概念 電力拖動是用電動機帶動生產機械運動 以完成一定的生產任務 電力拖動系統(tǒng)的組成 上 下 二 典型生產機械運動形式和轉矩 1 離心式風機 負載轉矩TL kn2 單軸旋轉系統(tǒng) 2 車床主軸傳動系統(tǒng) 負載轉矩TL與n無關 多軸旋轉系統(tǒng) 3 平移傳動系統(tǒng) 負載轉矩TL與n無關 多軸旋轉系統(tǒng) 4 提升傳動系統(tǒng) 負載轉矩TL與n無關 多軸旋轉系統(tǒng) 上 下 生產機械轉矩分為 摩擦阻力產生的和重力作用產生的 摩擦阻力產生的轉矩為反抗性轉矩 其作用方向與n相反 為制動轉矩 重力產生的轉矩為位能性轉矩 其作用方向與n無關 提升時為制動轉矩 下放時為拖動轉矩 上 下 第二節(jié)電力拖動系統(tǒng)的運動方程 一 單軸電力拖動系統(tǒng)的運動方程 研究運動方程 以電動機的軸為研究對象 電動機運行時的軸受力如圖示 電力拖動系統(tǒng)正方向的規(guī)定 先規(guī)定轉速n的正方向 然后規(guī)定電磁轉矩的正方向與n的正方向相同 規(guī)定負載轉矩的正方向與n的正方向相反 上 下 電動機運行時的軸受力如圖示 由力學定律可知 其必須遵守下列動力學方程式 Tem 電磁轉矩 TL 負載轉矩 N mJ 電動機軸上的總轉動慣量 kg m2 電動機角速度 rad s 在工程計算中 常用n代替 表示系統(tǒng)速度 用飛輪力矩GD2代替J表示系統(tǒng)機械慣性 上 下 m 系統(tǒng)轉動部分的質量 Kg G 系統(tǒng)轉動部分的重量 N 系統(tǒng)轉動部分的轉動半徑 m D 系統(tǒng)轉動部分的轉動直徑 m g 重力加速度 9 8m s2 上 下 GD2 系統(tǒng)轉動部分的總飛輪慣量 飛輪矩 系數375具有m min s量綱 電力拖動系統(tǒng)的運動狀態(tài) 上 下 二 轉動慣量及飛輪慣量 飛輪矩 轉動慣量是物體繞定軸旋轉時轉動慣性的度量 即 J m 2 GD2 4gJ 4gm 2 4G 2 上 下 注意 轉動慣量與方向無關 即所有繞定軸旋轉的物體都有轉動慣量 J m1 m2 D 2 2 三 功率平衡方程 得出功率平衡方程 電動機產生 Tem 0 或吸收的機械功率 Tem 0 生產機械吸收 TL 0 或釋放的機械功率 TL 0 拖動系統(tǒng)動能的變化 上 下 第三節(jié)多軸電力拖動系統(tǒng)轉矩及飛輪矩的折算 多軸系統(tǒng)需等效為單軸系統(tǒng) 等效是指系統(tǒng)傳遞的功率不變 一 多軸系統(tǒng)負載轉矩及飛輪矩的折算 上 下 1 負載轉矩的折算 折算前負載功率P2 Tm m 等效負載功率P2 Tmeq Tm m Tmeq 等效轉矩Tmeq為 總轉速比j n nm 各級轉速比的乘積 j1 j2 考慮傳動損耗 Tmeq Tm j C 傳動效率 C 各級傳動效率乘積 1 2 上 下 2 飛輪矩 轉動慣量 的折算 折算原則 折算前后系統(tǒng)動能不變 上 下 乘以4g 多軸系統(tǒng)等效為單軸系統(tǒng)后的運動方程為 其中 TL T0 Tmeq 上 下 其中 修正系數 1 1 1 25 第四節(jié)負載的機械特性 負載的機械特性指 n f TL 關系 一 恒轉矩負載機械特性 1 反抗性恒轉矩負載特性 負載轉矩由摩擦力產生 其特點 大小恒定 與n無關 作用方向與運動方向相反 上 下 2 位能性恒轉矩負載特性 負載轉矩由重力產生 其特點 絕對值大小恒定 作用方向與n無關 不變 提升時 n 0 TL 0阻轉矩 下放時 n0拖動轉矩 上 下 由于存在傳動轉矩損耗 T 因此提升系統(tǒng)中 提升和下放時 電機軸承受的負載轉矩不等 提升時 Tem T TL TL升 TL升 下放時 TL T TemTem TL T TL下 TL下 二 風機負載機械特性 負載轉矩與轉速成平方關系TL kn2 風力發(fā)電機 上 下 三 恒功率負載機械特性 負載轉矩與轉速成反比關系TL k n 負載功率 它與n無關 稱恒功率負載 下 上 思考題 1拖動系統(tǒng)的運動方程式是怎樣建立的 怎樣用它分析系統(tǒng)的運動狀態(tài) 2什么是轉動慣量 轉動慣量與如何進行折算 3什么是動態(tài)轉矩 它在什么條件下出現(xiàn) 動態(tài)轉矩和系統(tǒng)運動狀態(tài)之間有何關系 4穩(wěn)定工作過程和過渡過程有何區(qū)別 5為什么要進行轉矩和慣量折算 折算依據的原則是什么 下 上 6如何確定運動方程式中電動機轉矩和負載轉矩的符號 7在一個拖動系統(tǒng)中同時存在向上和向下運動的物體 在計算系統(tǒng)慣量時是否為一