電力拖動：第一章 電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎

1、（1）理解并熟記電力拖動系統(tǒng)的運動方程式，掌握工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩、飛輪矩的折算原則與公式。（2）了解生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性、掌握常見的三種負載轉(zhuǎn)矩的特點。（3）掌握判定電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件。本章要求：難點：工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算方法第一章 電力拖動系統(tǒng)的動力學基礎一、 電力拖動系統(tǒng)的組成 第一節(jié) 電力拖動系統(tǒng)的運動方程式工作流程：電動機將電能轉(zhuǎn)換為機械動力，通過傳動機構(gòu)變速或者變換運動方式后，拖動生產(chǎn)機械的工作機構(gòu)。單軸電力拖動系統(tǒng)： 電動機轉(zhuǎn)軸與生產(chǎn)機械工作機構(gòu)直接相連，工作機構(gòu)是電動機的負載；（即電動機與負載同一個軸，同轉(zhuǎn)速n）多軸電力拖動系統(tǒng)： 電動機與工作機構(gòu)之間還有傳動機構(gòu)。（一

2、般電機為高速，通過傳動機構(gòu)減速來拖動工作機構(gòu)）拖動系統(tǒng)的分類（按軸分）生產(chǎn)機械與電動機同軸，即:二、 電力拖動系統(tǒng)的運動方程式電力拖動系統(tǒng)的運動規(guī)律可以用運動方程來描述以單軸電力系統(tǒng)為例：1.物理量及單位n:電動機轉(zhuǎn)速T:電動機的電磁轉(zhuǎn)矩TL:阻轉(zhuǎn)矩對阻轉(zhuǎn)矩的幾點說明電動機負載運行時，一般情況下忽略T0，即認為TLTm。就用TL表示負載轉(zhuǎn)矩。額定運行時，電動機的實際輸出轉(zhuǎn)矩TL比額定電磁轉(zhuǎn)矩Tem小，兩者相差一個空載轉(zhuǎn)矩T0，即TL= Tem- T0.2.運動方程式（2）運動方程（根據(jù)力學中剛體轉(zhuǎn)動定律）： （1）正方向的規(guī)定：先規(guī)定轉(zhuǎn)速n的正方向作為參考方向（一般逆時針）電磁轉(zhuǎn)矩T 的方向與

3、n的正方向相同，為正負載轉(zhuǎn)矩TL 的方向與n的正方向相反，為正T：電磁轉(zhuǎn)矩,電動機產(chǎn)生的拖動轉(zhuǎn)矩； TL：負載轉(zhuǎn)矩,N.m J：電動機軸上的總轉(zhuǎn)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, =2n/60M：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量，KgG：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的重力，N ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動半徑，mD ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動直徑，mg ： 重力加速度用飛輪力矩GD2代替J表示系統(tǒng)機械慣性 所以：T=TL TTLT1，電動機多數(shù)是高速轉(zhuǎn)動的，而工作機構(gòu)多數(shù)是低速轉(zhuǎn)動的。故j1；但是高速離心機等電動機轉(zhuǎn)速比工作機構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速低，故jTs時，n0，機械特性在第四象限；7）當Tn0

4、，這種情況是電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速方向相反，轉(zhuǎn)矩由拖動變成制動，這時IaFFN 降低勵磁電壓或在勵磁回路串接電阻R ，使勵磁電流If 減小，由于磁通與勵磁電流在額定磁通以下時基本成正比，所以主極磁通減小。注意以上三種分析都是忽略了電樞反應對機械特性的影響，實際上電樞電流不大時，電樞反應的確是可以忽略不計的。但是當電動機軸帶較大負載時，相應的電樞電流較大，由于飽和的影響，電樞反應會產(chǎn)生明顯的去磁作用，使得機械特性變硬，甚至可能出現(xiàn)上翹的現(xiàn)象。（三）、機械特性的繪制1.固有機械特性的繪制其中 固有機械特性是一條直線，只要求出線上兩個點的數(shù)據(jù)，就可繪出這條直線。一般選擇理想空載點及額定運行點兩點較為方便。

5、理想空載點:IN， UN及nN 為已知，Ra 可以實測，也可以估算額定運行點:2. 人為機械特性的繪制 各種人為機械特性的計算較為簡單，只要把相應的參數(shù)值代入相應的人為機械特性方程式即可。 例13一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：繪制其固有機械特性曲線。 解：理想空載點額定點(2) 電樞回路外串電阻 Rs0.7歐，畫出人為機械特性曲線二、電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 簡化的電力拖動系統(tǒng)：電動機：機械特性負載：負載轉(zhuǎn)矩特性將兩者畫在同一坐標系中： 當轉(zhuǎn)矩T 與TL方向相反，大小相等而相互平衡時，轉(zhuǎn)速為某一穩(wěn)定值，拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)，或稱靜態(tài) , A點：恒速點兩種特性有交點僅是穩(wěn)定運行的必要條件。穩(wěn)定運行的充分條件是：如果電力拖動系統(tǒng)原在交點處穩(wěn)定運行，由于出現(xiàn)某種干擾作用（如電網(wǎng)電壓波動、負載轉(zhuǎn)矩的微小變化等），使原來兩種特性的平衡變成不平衡，電動機轉(zhuǎn)速便有變化，系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行；當干擾消除后，拖動系統(tǒng)必須有能力使轉(zhuǎn)速恢復到原來交點處的數(shù)值，繼續(xù)穩(wěn)定運行；電力拖動系統(tǒng)如能滿足這樣的條件，則該系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否則是不穩(wěn)定的。 分析穩(wěn)定運行的條件例1：例2：結(jié)論1：對恒轉(zhuǎn)矩負載，電動機的機械特性向下，電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定；機械特性