電機拖動(動力學(xué))

第二章 電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ) 電力拖動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ) 生產(chǎn)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(xué)基礎(chǔ) 本章要求 第一節(jié)典型生產(chǎn)機械運動形式及轉(zhuǎn)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(chǎn)機械運動 以完成一定的生產(chǎn)任務(wù) 電力拖動系統(tǒng)的組成 上 下 二 典型生產(chǎn)機械運動形式和轉(zhuǎn)矩 1 離心式風(fēng)機 負載轉(zhuǎn)矩TL kn2 單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 2 車床主軸傳動系統(tǒng) 負載轉(zhuǎn)矩TL與n無關(guān) 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 3 平移傳動系統(tǒng) 負載轉(zhuǎn)矩TL與n無關(guān) 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 4 提升傳動系統(tǒng) 負載轉(zhuǎn)矩TL與n無關(guān) 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng) 上 下 生產(chǎn)機械轉(zhuǎn)矩分為 摩擦阻力產(chǎn)生的和重力作用產(chǎn)生的 摩擦阻力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為反抗性轉(zhuǎn)矩 其作用方向與n相反 為制動轉(zhuǎn)矩 重力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為位能性轉(zhuǎn)矩 其作用方向與n無關(guān) 提升時為制動轉(zhuǎn)矩 下放時為拖動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速n的正方向 然后規(guī)定電磁轉(zhuǎn)矩的正方向與n的正方向相同 規(guī)定負載轉(zhuǎn)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(xué)定律可知 其必須遵守下列動力學(xué)方程式 Tem 電磁轉(zhuǎn)矩 TL 負載轉(zhuǎn)矩 N mJ 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 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(zhuǎn)動部分的質(zhì)量 Kg G 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的重量 N 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動半徑 m D 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動直徑 m g 重力加速度 9 8m s2 上 下 GD2 系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的總飛輪慣量 飛輪矩 系數(shù)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(zhuǎn)動慣量及飛輪慣量 飛輪矩 轉(zhuǎn)動慣量是物體繞定軸旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)動慣性的度量 即 J m 2 GD2 4gJ 4gm 2 4G 2 上 下 注意 轉(zhuǎn)動慣量與方向無關(guān) 即所有繞定軸旋轉(zhuǎn)的物體都有轉(zhuǎn)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(chǎn)生 Tem 0 或吸收的機械功率 Tem 0 生產(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)矩及飛輪矩的折算 上 下 1 負載轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩Tmeq為 總轉(zhuǎn)速比j n nm 各級轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shù) 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(guān)系 一 恒轉(zhuǎn)矩負載機械特性 1 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載特性 負載轉(zhuǎn)矩由摩擦力產(chǎn)生 其特點 大小恒定 與n無關(guān) 作用方向與運動方向相反 上 下 2 位能性恒轉(zhuǎn)矩負載特性 負載轉(zhuǎn)矩由重力產(chǎn)生 其特點 絕對值大小恒定 作用方向與n無關(guān) 不變 提升時 n 0 TL 0阻轉(zhuǎn)矩 下放時 n0拖動轉(zhuǎn)矩 上 下 由于存在傳動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fēng)機負載機械特性 負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系TL kn2 風(fēng)力發(fā)電機 上 下 三 恒功率負載機械特性 負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比關(guān)系TL k n 負載功率 它與n無關(guān) 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(zhuǎn)動慣量 轉(zhuǎn)動慣量與如何進行折算 3什么是動態(tài)轉(zhuǎn)矩 它在什么條件下出現(xiàn) 動態(tài)轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)運動狀態(tài)之間有何關(guān)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(zhuǎn)矩和慣量折算 折算依據(jù)的原則是什么 下 上 6如何確定運動方程式中電動機轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)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