1-電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

1、第1章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制 課程簡(jiǎn)介 n研究對(duì)象研究對(duì)象 電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng) n驅(qū)動(dòng)裝置 n控制裝置 n應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域 制造業(yè)制造業(yè) n數(shù)控機(jī)床 高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè) n機(jī)器人 n電動(dòng)汽車 n磁懸浮系統(tǒng) 日常生活日常生活 n家用電器 課程內(nèi)容 n理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)-第第2章章 n電動(dòng)機(jī)原理與特性電動(dòng)機(jī)原理與特性 直流電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)-第第3章章 交流電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)-第第5、6章章 n電動(dòng)機(jī)功能控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)功能控制系統(tǒng) 繼電器控制系統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)-第第8章章 可編程序控制器可編程序控制器-第第9章章 n電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)速度控制系統(tǒng)

2、電力電子技術(shù)電力電子技術(shù)-第第10章章 直流調(diào)速系統(tǒng)直流調(diào)速系統(tǒng)-11章章 交流調(diào)速系統(tǒng)交流調(diào)速系統(tǒng)-第第12章章 參考資料 n機(jī)電傳動(dòng)控制第機(jī)電傳動(dòng)控制第4版版 鄧星鐘鄧星鐘 n電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)第電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)第2版版 李發(fā)海李發(fā)海 n電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)電機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 楊耕楊耕 n機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制 海心海心 n可編程序控制器原可編程序控制器原 理理應(yīng)用應(yīng)用實(shí)驗(yàn)第實(shí)驗(yàn)第2版版 常斗南常斗南 課程考核 n期末閉卷考試期末閉卷考試50% n實(shí)驗(yàn)與上機(jī)實(shí)驗(yàn)與上機(jī)20% 實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告 n作業(yè)作業(yè)10% n考勤考勤5% n課堂提問(wèn)課堂提問(wèn)5% n課堂測(cè)試課堂測(cè)試10% n

3、教材教材 n課件課件 n實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 n課堂筆記課堂筆記 n教學(xué)日歷教學(xué)日歷 第1章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) n1.1 拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行方程拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行方程 n1.2 機(jī)械特性 單軸拖動(dòng)系統(tǒng) n電機(jī)與負(fù)載同軸電機(jī)與負(fù)載同軸 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩TM 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL n運(yùn)行方程運(yùn)行方程 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 角速度角速度 M 負(fù)載 TMTLn M TM TL n dt d JTT LM 單軸拖動(dòng)系統(tǒng) n工程應(yīng)用工程應(yīng)用 飛輪轉(zhuǎn)矩飛輪轉(zhuǎn)矩GD2 n轉(zhuǎn)動(dòng)部分重力G n轉(zhuǎn)動(dòng)慣性直徑D 60 2 n g GDD g G mJ 42 2 2 2 dt dnGD TT LM 37

4、5 2 運(yùn)行狀態(tài)判別 n拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩T拖動(dòng) 拖動(dòng) 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n方向相同方向相同 n制動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩T制動(dòng) 制動(dòng) 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n方向相反方向相反 n運(yùn)行狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài) TM TL系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速 TM = TL系統(tǒng)恒速系統(tǒng)恒速 TM TL 多軸拖動(dòng)系統(tǒng) M 負(fù)載負(fù)載 TMnM TLnL 等效負(fù)載等效負(fù)載 TM TL GDM2 GDL2 nM GD2 M 多軸拖動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化 n負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算 負(fù)載轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL折算到電折算到電 機(jī)軸上變?yōu)闄C(jī)軸上變?yōu)門L 折算原則折算原則 n系統(tǒng)傳遞功率不變 n飛輪轉(zhuǎn)矩折算飛輪轉(zhuǎn)矩折算 各軸飛輪轉(zhuǎn)矩折算到電各軸飛輪轉(zhuǎn)矩折算到電 機(jī)軸上變?yōu)闄C(jī)軸上變?yōu)镚D

5、2 折算原則折算原則 n系統(tǒng)動(dòng)能保持不變 負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算 n旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載 不考慮傳動(dòng)損耗不考慮傳動(dòng)損耗 負(fù)載 TMnM TLnL M 等效負(fù)載 TMTL nM M LM L L Tn Tj jn ， 負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算 n旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載 考慮傳動(dòng)損耗且負(fù)載由考慮傳動(dòng)損耗且負(fù)載由 電機(jī)拖動(dòng)電機(jī)拖動(dòng) n系統(tǒng)傳動(dòng)效率 傳動(dòng)損耗轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)損耗轉(zhuǎn)矩 nT 由拖動(dòng)裝置負(fù)擔(dān) 12 L L T T j ， LL TT T jj 負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算 n直線運(yùn)動(dòng)負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)負(fù)載 不考慮傳動(dòng)損耗不考慮傳動(dòng)損耗考慮傳動(dòng)損耗且負(fù)載由考慮傳動(dòng)損耗且負(fù)載由 電機(jī)拖動(dòng)電機(jī)拖動(dòng) M G v 9.55 L M Gv T n

6、 9.55 L M Gv T n 飛輪轉(zhuǎn)矩折算 n旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)負(fù)載n直線運(yùn)動(dòng)負(fù)載直線運(yùn)動(dòng)負(fù)載 負(fù)載負(fù)載 nM nL GDM2 GDL2 M 等效負(fù)載等效負(fù)載 nM GD2 M L ML M n n j j GD GDGD， 2 2 22 M G v 2 2 2 2 22 365 M L M n Gv j GD GDGD n課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.2 起重系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)比依起重系統(tǒng)齒輪傳動(dòng)比依 次為次為3、3.5、4，傳動(dòng)，傳動(dòng) 效率均為效率均為0.95，各軸飛，各軸飛 輪轉(zhuǎn)矩依次為輪轉(zhuǎn)矩依次為123、49、 40、465Nm2，卷筒直，卷筒直 徑徑0.6m，吊鉤及重物重，吊鉤及重物重 510

7、12N，忽略電機(jī)空，忽略電機(jī)空 載轉(zhuǎn)矩、鋼絲繩重量和載轉(zhuǎn)矩、鋼絲繩重量和 滑輪傳遞損耗，試求：滑輪傳遞損耗，試求： (1) 0.3m/s提升重物時(shí)的提升重物時(shí)的 電機(jī)轉(zhuǎn)速電機(jī)轉(zhuǎn)速(802.2)和輸出和輸出 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩(212.5)； (2) 以初速以初速0.3m/s、加速、加速 度度0.1m/s2提升重物時(shí)的提升重物時(shí)的 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩(306.4) MM G v 1 1 2 2 3 3 4 4 n課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.3（作業(yè)）（作業(yè)） 起重系統(tǒng)傳動(dòng)速比為起重系統(tǒng)傳動(dòng)速比為34， 傳動(dòng)效率為傳動(dòng)效率為0.83，卷筒，卷筒 直徑直徑0.22m，吊鉤及重，吊鉤及重 物重物重10290N，忽

8、略電，忽略電 動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩和鋼絲繩動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)矩和鋼絲繩 重量，試求：重量，試求： (1) 以速度以速度0.4m/s提升重提升重 物時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速物時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速(1180.5) 和輸出轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩(40.1)； (2) 以速度以速度0.4m/s下放重下放重 物時(shí)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩物時(shí)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 (26.5) M G v=0.4m/s d=0.22m 第1章 電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué) n1.1 拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行方程 n1.2 機(jī)械特性機(jī)械特性 機(jī)械特性 n轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速間的關(guān)系轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速間的關(guān)系 電機(jī)機(jī)械特性電機(jī)機(jī)械特性 n電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和電 機(jī)軸轉(zhuǎn)速間的關(guān)系 負(fù)載機(jī)械特性負(fù)載機(jī)械特性 n負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電機(jī)軸 轉(zhuǎn)速間

9、的關(guān)系 M負(fù)載 TMTLn 負(fù)載機(jī)械特性類型 n恒轉(zhuǎn)矩型恒轉(zhuǎn)矩型 反抗型（摩擦型）反抗型（摩擦型） 位能型位能型 n泵型泵型 T=Cn2 n水泵 n油泵 n通風(fēng)機(jī) n恒功率型恒功率型 T=K/n n切削加工車床 T n T n 恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性 n轉(zhuǎn)矩方向規(guī)定轉(zhuǎn)矩方向規(guī)定 電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速正電機(jī)轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速正 方向相同為正方向相同為正 負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速正負(fù)載轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速正 方向相反為正方向相反為正 n位能型位能型 轉(zhuǎn)矩方向恒定轉(zhuǎn)矩方向恒定 n起重機(jī) n反抗型反抗型 轉(zhuǎn)矩方向始終與運(yùn)動(dòng)方轉(zhuǎn)矩方向始終與運(yùn)動(dòng)方 向相反向相反 n皮帶運(yùn)輸機(jī) T n TL -TL 皮帶正轉(zhuǎn) 皮帶反轉(zhuǎn)吊起重物 T

10、 n TL 下放重物 穩(wěn)定運(yùn)行條件 n穩(wěn)定運(yùn)行含義穩(wěn)定運(yùn)行含義 1. 系統(tǒng)以一定速度勻速系統(tǒng)以一定速度勻速 運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) 2. 系統(tǒng)受外部干擾速度系統(tǒng)受外部干擾速度 發(fā)生變化，當(dāng)干擾消除發(fā)生變化，當(dāng)干擾消除 后，系統(tǒng)仍能恢復(fù)到原后，系統(tǒng)仍能恢復(fù)到原 來(lái)的狀態(tài)，以原有速度來(lái)的狀態(tài)，以原有速度 繼續(xù)勻速運(yùn)轉(zhuǎn)繼續(xù)勻速運(yùn)轉(zhuǎn) 系統(tǒng)平衡點(diǎn)系統(tǒng)平衡點(diǎn) n電機(jī)機(jī)械特性和負(fù) 載機(jī)械特性的交點(diǎn) 穩(wěn)定平衡點(diǎn)穩(wěn)定平衡點(diǎn) n滿足穩(wěn)定運(yùn)行條件2 的平衡點(diǎn) 判斷判斷a、b點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn)點(diǎn)是否是穩(wěn)定平衡點(diǎn) T n n=f(TM) n=f(TL) a b T n n=f(TM) n=f(TL) a b c TLTL d na點(diǎn)是穩(wěn)定平衡點(diǎn)點(diǎn)是穩(wěn)定平衡點(diǎn) 假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加 TMTL系統(tǒng)加速系統(tǒng)加速 電機(jī)工作點(diǎn)沿電機(jī)機(jī)械電機(jī)工作點(diǎn)沿電機(jī)機(jī)械 特性從特性從c點(diǎn)移向點(diǎn)移向a點(diǎn)，系點(diǎn)，系 統(tǒng)重新平衡統(tǒng)重新平衡 nb點(diǎn)不是穩(wěn)定平衡點(diǎn)點(diǎn)不是穩(wěn)定平衡點(diǎn) 假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加假設(shè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加 TMTL系統(tǒng)減速系統(tǒng)減速 電機(jī)工作點(diǎn)沿電機(jī)機(jī)械電機(jī)工作點(diǎn)沿電機(jī)機(jī)械 特性從特性從b點(diǎn)移向點(diǎn)移向d點(diǎn)，干點(diǎn)，干 擾消除后擾消除后TMTL系系 統(tǒng)仍減速，直至電機(jī)工統(tǒng)仍減速，直至電機(jī)工 作點(diǎn)到