電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)課件

1、 電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本概念由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)稱為拖動(dòng)。以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的拖動(dòng)方式稱為電力拖動(dòng)。 電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成：電源電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)21電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng) ： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸直接拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)三部分在同一軸線上三部分轉(zhuǎn)速相同 一般指風(fēng)機(jī)、水泵等電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置（連接器）生產(chǎn)機(jī)械TTL系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式在上圖的單軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)中若T=TL說明系統(tǒng)靜止、勻速運(yùn)動(dòng)加速度 T TL說明系統(tǒng)加速(產(chǎn)生加速度)加速度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式：在工程上往往不用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而用飛輪矩GD2表示旋轉(zhuǎn)體的慣性。()回轉(zhuǎn)直(半)徑，與物體的半徑不同，詳見

2、專表。各物理量正方向的規(guī)定轉(zhuǎn)速n規(guī)定某一旋轉(zhuǎn)方向?yàn)檎粗疄樨?fù)；T與n正方向相同為正，反之為負(fù)；TL與n正方向相反為正，反之為負(fù)。例22多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)簡化 在實(shí)際應(yīng)用中：為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行速度一般很低；而電動(dòng)機(jī)為了合理經(jīng)濟(jì)地使用材料，制造較高轉(zhuǎn)速的電機(jī)。電機(jī)的 P = 2Tn/60 即 P Tn在P一定時(shí) n T或 n T 而電機(jī)的TmIa若使T (或Ia) 電機(jī)體積增大 因此電動(dòng)機(jī)不直接與生產(chǎn)機(jī)械聯(lián)接(單軸系統(tǒng))而需在兩者之間加減速機(jī)構(gòu)如減速齒輪箱,蝸輪蝸桿或皮帶輪等傳動(dòng)裝置構(gòu)成多軸系統(tǒng).多軸電力拖動(dòng)系統(tǒng)由于不同轉(zhuǎn)軸上具有不同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速, 因而不可能用一個(gè)運(yùn)動(dòng)方程

3、式來描述整個(gè)系統(tǒng)原則上可列出每根軸自身運(yùn)動(dòng)方程式，再列出各軸間互相聯(lián)系的方程式，最后把這些方程式聯(lián)立求解，才能分析研究整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀況為了方便起見：我們力圖用某一軸的運(yùn)動(dòng)來代表整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 在工程應(yīng)用中：通常是把整個(gè)系統(tǒng)折算電動(dòng)機(jī)軸上，用電動(dòng)機(jī)軸的運(yùn)動(dòng)代表整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行 一、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算折算的實(shí)質(zhì)：把系統(tǒng)各個(gè)部件的參數(shù)折算電動(dòng)機(jī)軸上 折算的原則：要求折算前后系統(tǒng)在能量關(guān)系和動(dòng)力學(xué)性能方面是等效的一、負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算 （原則：傳送功率不變）設(shè)TL折算到電機(jī)軸的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩Tdx 則：TdxdTLL/ cTdx=TLfz d c=TL / j cc為整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，且為各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率

4、之積c j為系統(tǒng)的傳動(dòng)比，且為各傳動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速比之乘積j = j1 j2 j3 j n二、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的折算原則：系統(tǒng)的動(dòng)能不變系統(tǒng)總的折算到電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能dxd2/ 2 此總的動(dòng)能應(yīng)為各部件動(dòng)能之和：工程上用近似計(jì)算(認(rèn)為電機(jī)和負(fù)載的動(dòng)能大)若生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載的飛輪矩也未知,則更簡單: 電機(jī)軸第一軸第二軸負(fù)載軸且代入上式化簡為：取1.11.25=1.151.323負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性描述的是負(fù)載的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化TL=f(n)關(guān)系。包括恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、風(fēng)機(jī)類。1. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性包括反抗性和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載又稱摩擦轉(zhuǎn)矩、反作用轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)矩的方向總是阻礙運(yùn)動(dòng)方向， 當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向改

5、變時(shí)，反抗性轉(zhuǎn)矩的方向隨之改變； 但大小（絕對(duì)值）不隨轉(zhuǎn)速變化； 當(dāng)n=0時(shí)，反抗性轉(zhuǎn)矩的大小、方向是不確定的； 機(jī)械特性位于、 象限，且與縱軸平行的直線。nT-TL+TLnTn23負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性位能性負(fù)載特性特點(diǎn)：由重力作用產(chǎn)生的；轉(zhuǎn)矩的大小恒定不變；作用方向也保持不變,當(dāng)n0時(shí)TL0為阻礙運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 當(dāng)n0為幫助運(yùn)動(dòng)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；機(jī)械特性是穿過、象限的直線。起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)、 礦井卷揚(yáng)機(jī)等。nTLTLTLnnT23負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性2. 恒功率負(fù)載當(dāng)n變化時(shí),從電動(dòng)機(jī)吸收的功率基本不變。 K TL = - n 即：P = T 常數(shù)3. 風(fēng)機(jī)類負(fù)載鼓風(fēng)機(jī)、水泵、輸油泵等。其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方

6、成正比。即 TL n2 寫為：TL=K n2實(shí)際負(fù)載可能是幾種典型的綜合,如實(shí)際風(fēng)機(jī)。nnTT電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性在 Tn 平面上有相交點(diǎn)，是電力拖動(dòng)系統(tǒng)可能穩(wěn)定的必要條件；（但不夠充分）穩(wěn)定運(yùn)行充分條件：若電力拖動(dòng)系統(tǒng)原在交點(diǎn)處穩(wěn)定運(yùn)行，由于某種干擾使轉(zhuǎn)速變化，可達(dá)到新的平衡。干擾消除后，可回到原來的平衡點(diǎn)位置，則稱此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件例1:如右圖他勵(lì)直流電機(jī)拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)受到電網(wǎng)電壓的變化干擾：原穩(wěn)定工作在A點(diǎn)當(dāng)電網(wǎng)電壓U下降，使機(jī)械特性偏移到B點(diǎn),TTL系統(tǒng)加速，沿DA上升，恢復(fù)到A點(diǎn)穩(wěn)定工作。此系統(tǒng)屬穩(wěn)定系統(tǒng)。UTB點(diǎn)TTLnEa Ia=U-Ea/RT=CTIaT=TL穩(wěn)定在A點(diǎn)。TTLnn0n0ABCD判斷穩(wěn)定的方法不穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)例2：圖示差復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性 原在A點(diǎn)平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，因電網(wǎng)電壓 擾動(dòng)引起機(jī)械特性變化,平衡點(diǎn) 離開A點(diǎn)：UBTTLnTTLn飛車UCTTLnTTLn停車判斷穩(wěn)定的方法： 交點(diǎn)轉(zhuǎn)速之上：T TL時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定或在TTL處：TTLnABC怎樣判斷穩(wěn)定？例3. 試判斷下例系統(tǒng)是否穩(wěn)定? (a)表示電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性T的硬度為負(fù)值,而負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL硬度為正值；(b)表示電動(dòng)機(jī)