電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)

第二章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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)的簡化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)行的條件電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)方程式 一.典型生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式1.單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)2.多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3.多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加平移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)4.多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)加升降運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)G電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!M負(fù)載電動(dòng)機(jī)參考正方向轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向問題實(shí)際轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向：1.T與n同向，代數(shù)上同正同負(fù)；T與n反向，代數(shù)上一正一負(fù)。2.TL與n同向，代數(shù)上一正一負(fù)；TL與n反向，代數(shù)上同正同負(fù)。實(shí)際轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向：1.轉(zhuǎn)矩與n同向，則稱為“拖動(dòng)性”轉(zhuǎn)矩2.轉(zhuǎn)矩與n反向，則稱為“制動(dòng)性”轉(zhuǎn)矩電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!由轉(zhuǎn)動(dòng)方程式可以分析系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：T-TL=0：系統(tǒng)靜止或恒速運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)；T-TL>0：系統(tǒng)加速運(yùn)行，過渡過程；T-TL<0：系統(tǒng)減速運(yùn)行，過渡過程。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？電動(dòng)機(jī)停車時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!2.2.1工作機(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)的折算工作機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2.飛輪矩的折算——保持系統(tǒng)動(dòng)能不變負(fù)載飛輪矩折算(轉(zhuǎn)動(dòng)部分飛輪矩折算)：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分動(dòng)能表達(dá)式：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!1.電動(dòng)機(jī)經(jīng)過速比j=5的減速器拖動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為20Nm，飛輪矩為1Nm2，不計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗，這算到電動(dòng)機(jī)軸上的工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩與飛輪矩分別為多少？2.恒速運(yùn)行的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，已知電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為80Nm，忽略空載損耗，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率為0.8，速比為10，未折算前實(shí)際的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為多少？3.電力拖動(dòng)系統(tǒng)中已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為100r/min，傳動(dòng)效率為0.9，工作機(jī)構(gòu)未折算的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為120Nm，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為20Nm，忽略空載損耗，系統(tǒng)是加速還是減速運(yùn)行？電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗：2.負(fù)載飛輪矩的折算電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!考慮傳動(dòng)損耗轉(zhuǎn)矩時(shí)，提升和下放重物時(shí)轉(zhuǎn)矩折算關(guān)系(1)提升重物時(shí)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系(2)下放重物時(shí)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!例1：某起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)如圖所示。求：1.以速度v=0.3m/s提升重物時(shí)，負(fù)載（重物及釣鉤）轉(zhuǎn)矩、卷筒轉(zhuǎn)速、電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；2.負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩（折算到電動(dòng)機(jī)軸上）3.以加速度a=0.1m/s2提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：(2)負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!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2.3.1負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性2.3.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!一.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性1.反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：TF大小恒定不變，方向總與轉(zhuǎn)速n方向相反，屬于制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如摩擦性轉(zhuǎn)矩。電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!二.風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載：TF∝n2，方向總與轉(zhuǎn)速方向相反。如通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等流體機(jī)械。OTLn三.恒功率負(fù)載：TFn=常數(shù)。如各種機(jī)床的主傳動(dòng)等。OTLn電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!A點(diǎn)穩(wěn)定性分析：負(fù)載受到干擾TL增大為TL1干擾消失，恢復(fù)到TL在A點(diǎn)滿足：A點(diǎn)為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性泵類負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率負(fù)載電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!解2.4：根據(jù)提升和下放重物時(shí)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系特點(diǎn)提升重物時(shí)：下放重物時(shí)：效率關(guān)系：下放重物的效率：重物折合轉(zhuǎn)矩：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!【思考題2.2】電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)金屬切削機(jī)床切削金屬時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗由電動(dòng)機(jī)還是由負(fù)載負(fù)擔(dān)？【思考題2.3】起重機(jī)提升重物與下放重物時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗由電動(dòng)機(jī)還是重物負(fù)擔(dān)？電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!鐵磁材料的特性磁導(dǎo)率、磁滯曲線、磁滯損耗、渦流損耗、鐵損耗基本電磁定律安培環(huán)路定律、電磁力定律、電磁感應(yīng)定律磁路基本定律磁路歐姆定律、磁路基氏定律、磁路基氏第二定律緒論小結(jié)電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)方程：多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡化：將負(fù)載轉(zhuǎn)矩

和飛輪矩

折合到電動(dòng)機(jī)軸上，轉(zhuǎn)化為單軸電拖系統(tǒng)。折合原則：保持功率傳遞關(guān)系

和系統(tǒng)動(dòng)能

不變。電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!第2章電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)小結(jié)1.利用轉(zhuǎn)動(dòng)方程式簡單分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)2.負(fù)載的機(jī)械特性及其分類3.根據(jù)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和負(fù)載機(jī)械特性判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性(1)單軸系統(tǒng)；(2)多軸系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)飛輪矩折算電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!二.單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)方程式M負(fù)載電動(dòng)機(jī)T:電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩(N·m)；TF:負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N·m)n:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；T0:電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩(N·m)T-TL：動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N·m)或慣性轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩J：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)Ω：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(rad/s)參考正方向電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!又由：m：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的質(zhì)量，kgG：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力，Nρ

：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性半徑，mD：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性直徑，mg：重力加速度，m/s2GD2：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的飛輪矩，N·m2375：有單位的系數(shù)，m/min·s電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!2.2多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)的簡化問題：全面分析多軸系統(tǒng)，必須列出每根軸的運(yùn)動(dòng)方程式及各軸相互聯(lián)系的方程式，分析復(fù)雜。方法：通常把負(fù)載轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)飛輪矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上來，變多軸系統(tǒng)為單軸系統(tǒng)。折算的原則是：保持系統(tǒng)的功率傳遞關(guān)系及系統(tǒng)的貯存動(dòng)能不變。電動(dòng)機(jī)工作機(jī)構(gòu)電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算——保持功率傳遞關(guān)系不變(1)忽略傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，由折算前后功率不變，得：j=n/nf=j1j2j3…為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總的速比(2)考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗時(shí)等效的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗為：η=η1η2η3…為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總效率電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!總的飛輪矩的估算：GDD2為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪矩電動(dòng)機(jī)軸上只有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中級(jí)小齒輪時(shí)，取δ=0.2~0.3，如果還有其它部件，則δ的數(shù)值需要加大。保持系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能不變，則系統(tǒng)總飛輪矩為：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!2.2.2工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動(dòng)時(shí)的折算vF作用力平移速度432n1工件(mf)刨刀齒條齒輪電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!2.2.3工作機(jī)構(gòu)做提升和下放重物運(yùn)動(dòng)時(shí)的折算G電動(dòng)機(jī)v(a)把負(fù)載看作做平移運(yùn)動(dòng)的物體折算其飛輪矩；(b)若已知卷筒直徑，可把負(fù)載重力折算為施加在卷筒上的轉(zhuǎn)矩，看作做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的物體來折算其轉(zhuǎn)矩。(c)特殊問題：提升與下放時(shí)的傳動(dòng)效率不同電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩ΔT和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸空載損耗轉(zhuǎn)矩T0均為摩擦性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速n反向，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；提升重物時(shí)，Tf/j與轉(zhuǎn)速方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；下放重物時(shí)，Tf/j與轉(zhuǎn)速方向相同，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；以同樣的速度提升和下降重物時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率之間的關(guān)系是:結(jié)論：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!解:(1)負(fù)載轉(zhuǎn)矩（未折合）：卷筒轉(zhuǎn)速：電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩折合值：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!2.3.1負(fù)載的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)負(fù)載(生產(chǎn)機(jī)械)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系n=f(TF)稱為負(fù)載的機(jī)械特性，簡稱負(fù)載特性。電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!2.位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：TF大小、方向恒定不變，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。當(dāng)方向與n相同時(shí)，為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)方向與n相反時(shí)為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)和礦井卷揚(yáng)機(jī)。電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn)：(1)T=TL；(2)當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)有變化，但在干擾消失后，仍能恢復(fù)到原來的工作點(diǎn)運(yùn)行。2.3.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件穩(wěn)定運(yùn)行條件分析：(1)若系統(tǒng)遇到瞬時(shí)干擾，使轉(zhuǎn)速n減小，即Δn<0，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩的變化量必須ΔT>ΔTL，使得T>TL，轉(zhuǎn)速才能恢復(fù)；(2)若系統(tǒng)遇到瞬時(shí)干擾，使轉(zhuǎn)速n增大，即Δn>0，此時(shí)，轉(zhuǎn)矩的變化量必須ΔT<ΔTL，使得T<TL

，轉(zhuǎn)速才能恢復(fù)。電力拖動(dòng)系統(tǒng)工作點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的條件：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!B點(diǎn)穩(wěn)定性分析：負(fù)載受到干擾TL增大為TL1干擾消失，恢復(fù)到TL在B點(diǎn)滿足：B點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!【思考題2.4】電梯設(shè)計(jì)時(shí)，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率在上升時(shí)為η<0.5。請(qǐng)計(jì)算η=0.4的電梯下降時(shí)，其效率是多大？若上升時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值TF=15N﹒m，則下降時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算值為多少？ΔT為多大？電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!下放重物折合轉(zhuǎn)矩：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩：穩(wěn)定恒速下放重物時(shí)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系：電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性泵類負(fù)載恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒功率負(fù)載電機(jī)與拖動(dòng)電子科技大學(xué)共42頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!鐵磁材料的基本特性高導(dǎo)磁性——μ>>μ0磁飽和性——μ≠常數(shù)磁滯性——磁滯回線，B(或Φ)的變化總是滯后于H(或I)問題1：電機(jī)和變壓器鐵心通常采用何種鐵磁材料？屬于軟磁材料還是硬磁材料？問題2：當(dāng)恒定磁通通過變壓器鐵心時(shí)，鐵