試談電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

電力拖動(dòng)第一頁，共七十七頁。1電力拖動(dòng)系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸、科學(xué)研究等諸多領(lǐng)域，絕大部分生產(chǎn)機(jī)械都是采用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)；例如，各類機(jī)床設(shè)備、起重設(shè)備、電動(dòng)車和紡織機(jī)械等。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱為電力拖動(dòng)系統(tǒng)．也稱為電氣傳動(dòng)系統(tǒng)。緒論2第二頁，共七十七頁。生產(chǎn)過程中完成加工、搬運(yùn)等各項(xiàng)工作的機(jī)械，統(tǒng)稱為生產(chǎn)機(jī)械，例如，機(jī)床、泵、起重機(jī)、軋鋼機(jī)和電機(jī)車等。電動(dòng)機(jī)及其控制設(shè)備以及生產(chǎn)機(jī)械組成的成套裝置，稱為電力拖動(dòng)裝置，或電力拖動(dòng)系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)是生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)。然而，在某些情況下，電動(dòng)機(jī)也起制動(dòng)作用，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，此時(shí)，我們稱電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在電磁制動(dòng)狀態(tài)。緒論3第三頁，共七十七頁。2、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展電力拖動(dòng)的發(fā)展，大體上經(jīng)歷了成組拖動(dòng)、單機(jī)拖動(dòng)和多機(jī)拖動(dòng)三個(gè)階段。成組拖動(dòng)是用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一根主軸，再由傳動(dòng)帶或繩索分別拖動(dòng)幾臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械。效率很低，已不采用。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械，從而減少了中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高了效率，并可充分利用電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能來滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求。緒論4第四頁，共七十七頁?，F(xiàn)代化的生產(chǎn)機(jī)械，大都采用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)這種較復(fù)雜的拖動(dòng)方式，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械中的某一個(gè)部件。由于采用多機(jī)拖動(dòng)方式易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因此，在現(xiàn)代化的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中大都采用多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)方式。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和微計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用．使得多電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。緒論5第五頁，共七十七頁。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)分直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)和交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。以直流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的稱為直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)；以交流電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)的稱為交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)。緒論6第六頁，共七十七頁。直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速度的平滑調(diào)節(jié)和易于控制等。直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)缺點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)具有換向器和電刷裝置，限制了電動(dòng)機(jī)向高速和大容量方而發(fā)展，并且也不能直接用于易燃、易爆等工業(yè)場(chǎng)合。緒論7第七頁，共七十七頁。對(duì)于交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)，由于交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便，且能在環(huán)境條件較惡劣的場(chǎng)合下運(yùn)行，所以交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。但是，由于交流電力拖動(dòng)在調(diào)速性能等指標(biāo)上還不能完全趕上直流電力拖動(dòng)，所以，在要求很高的調(diào)速系統(tǒng)中，交流電力拖動(dòng)仍受到一定的限制。緒論8第八頁，共七十七頁。主要內(nèi)容：電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的組成，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，運(yùn)動(dòng)方程中各物理量正負(fù)號(hào)的標(biāo)注規(guī)定，工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，平移運(yùn)動(dòng)，升降運(yùn)動(dòng)，生產(chǎn)機(jī)械典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性，恒功率負(fù)載特性，通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性，傳動(dòng)損耗和傳動(dòng)效率。重點(diǎn)與難點(diǎn)工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)9第九頁，共七十七頁。1.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式

1.1.1電力施動(dòng)系統(tǒng)的組成電力拖動(dòng)系統(tǒng)是由電動(dòng)機(jī)、生產(chǎn)機(jī)械、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備和電源等五大部分組成。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)10第十頁，共七十七頁。1.1.2電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式1.1.2.1直線運(yùn)動(dòng)方程根據(jù)牛頓第二定律，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程式為

f＝maf——作用在質(zhì)點(diǎn)上的所有外力的合力；

m——質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量；

a——質(zhì)點(diǎn)的加速度。

第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)11第十一頁，共七十七頁。在電力拖動(dòng)裝置中，有很多部件是做直線運(yùn)動(dòng)的，例如起重機(jī)的吊鉤、機(jī)床的工作臺(tái)、電梯的升降室以及直線電動(dòng)機(jī)等。這些部件的直線運(yùn)動(dòng)可以看作是剛體的直線運(yùn)動(dòng)，而剛體的直線運(yùn)動(dòng)方程式與質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程式具有相同的形式。從電力拖動(dòng)過程考慮，可把作用在直線運(yùn)動(dòng)部件上的外力分為拖動(dòng)力和靜負(fù)載力兩部分。于是，可得出直線運(yùn)動(dòng)方程式第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)12第十二頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)13第十三頁，共七十七頁。

1.1.2.2單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，存在著大量的繞固定軸旋轉(zhuǎn)的部件，例如旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、齒輪和各種做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu)等。根據(jù)物理學(xué)中的剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律來分濟(jì)和描述這些旋轉(zhuǎn)部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。首先來分析典型的單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。所謂的單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)是指，在電力拖動(dòng)裝置中沒有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)只有同一種轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，通常簡(jiǎn)稱為單軸系統(tǒng).第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)14第十四頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)15第十五頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)16第十六頁，共七十七頁?？蓪⑿D(zhuǎn)工作機(jī)械等效為一實(shí)圓柱體，于是上式中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J可用下式表示第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)17第十七頁，共七十七頁。在式中，GD2稱為飛輪矩(N·m2)。它是實(shí)際工程中用來描述旋轉(zhuǎn)物體慣性的物理量。GD2看成是一個(gè)不可分的整體符號(hào)。由于在實(shí)際工程上是用轉(zhuǎn)速n而不是用角速度愿來描述電視轉(zhuǎn)速的，所以，還需把式化成工程上的實(shí)用形式?，F(xiàn)將?＝2∏n／60代入式，可得實(shí)用的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)18第十八頁，共七十七頁。由式，電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)可由運(yùn)動(dòng)方程表示出來。當(dāng)M＝ ML時(shí)n＝0或n＝常值，即電動(dòng)機(jī)靜止或等速旋轉(zhuǎn)，拖動(dòng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，簡(jiǎn)稱穩(wěn)態(tài)；當(dāng)M＞ML時(shí)，n＞0，電動(dòng)機(jī)加速;當(dāng)M＜ML時(shí)，n＜0，電動(dòng)機(jī)減速。不論加速還是減速，由于拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)均處于過渡過程之中，所以稱之為動(dòng)態(tài).第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)19第十九頁，共七十七頁。

1.1.3運(yùn)動(dòng)方程中各物理量正負(fù)號(hào)的標(biāo)注規(guī)定通常，在確定運(yùn)動(dòng)方程中各量的正方向時(shí)，往往以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n為參考。首先確定M的正方向。轉(zhuǎn)速正方向的選取是任意的，順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向均可定義為正方向。在實(shí)際工程上，習(xí)慣于把提升裝置提升重物時(shí)的轉(zhuǎn)速方向定義為正方向；把機(jī)床對(duì)應(yīng)于進(jìn)給切削方向的轉(zhuǎn)速定義為正方向。一旦轉(zhuǎn)速的正方向確定下來，轉(zhuǎn)矩的正方向可按下列則確定：第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)20第二十頁，共七十七頁。(1)電動(dòng)機(jī)(電磁)轉(zhuǎn)矩M的正方向與轉(zhuǎn)速的正方向相同(2)靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML的正方向與轉(zhuǎn)速的正方向相反。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)21第二十一頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)22第二十二頁，共七十七頁。1.2工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算在實(shí)際的拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的軸往往不與工作機(jī)構(gòu)軸直接連接，而是通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與工作機(jī)構(gòu)軸連接，以便實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速的匹配。由于這類拖動(dòng)系統(tǒng)具有兩根或兩根以上不同轉(zhuǎn)速的軸，所以稱為多袖旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱多袖系統(tǒng)。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)23第二十三頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)24第二十四頁，共七十七頁。圖給出了一種三軸拖動(dòng)系統(tǒng)及其等效的單軸拖動(dòng)系統(tǒng)。該拖動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為兩級(jí)齒輪減速機(jī)構(gòu)，其減速比分別為j1、j2，傳動(dòng)效率分別為η1、η2，三根轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速分別為n,n1,nm，三根軸上的轉(zhuǎn)矩和飛輪矩也不相同。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)25第二十五頁，共七十七頁。

1.2.1旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在實(shí)際生產(chǎn)中．有許多生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)屬于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。介紹旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)26第二十六頁，共七十七頁。27第二十七頁，共七十七頁。實(shí)際上，在多軸拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械功率傳遞過程中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在功率損耗，即傳動(dòng)損耗。這部分損耗是由電動(dòng)機(jī)承擔(dān)的，因此，電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率比生產(chǎn)機(jī)械消耗的功率大。這部分損耗可以用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率ηc來描述。于是，有第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)28第二十八頁，共七十七頁。電動(dòng)機(jī)軸與工作機(jī)構(gòu)軸的轉(zhuǎn)速比j為總轉(zhuǎn)速比，在多級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中應(yīng)為各級(jí)轉(zhuǎn)速比之積，即j＝j(luò)1·j2…；傳動(dòng)效率ηc也同樣是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總效率，為各級(jí)傳動(dòng)效率之積，即ηc＝η1·

η2…。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)29第二十九頁，共七十七頁。

1.2.1.2飛輪矩的折算飛輪矩的大小是旋轉(zhuǎn)工作機(jī)構(gòu)機(jī)械慣性的體現(xiàn)。旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)能為專1/2J?2，如令J代表多軸系統(tǒng)折算成單軸系統(tǒng)后的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，根據(jù)折算前后系統(tǒng)貯存動(dòng)能不變的原則，有第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)30第三十頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)31第三十一頁，共七十七頁。

1.2.2平移運(yùn)動(dòng)在實(shí)際生產(chǎn)中。有相當(dāng)一部分生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)作平移運(yùn)動(dòng)，例如龍門刨床工作臺(tái)。由于平移運(yùn)動(dòng)屬于直線運(yùn)動(dòng)，因此，其轉(zhuǎn)矩和飛輪矩的折算公式與上述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有所不同。圖給出了刨床的傳動(dòng)示意圖。平移運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩折算和飛輪矩折算。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)32第三十二頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)33第三十三頁，共七十七頁。34第三十四頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)35第三十五頁，共七十七頁。

1.2.3升降運(yùn)動(dòng)有些生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)是作升降運(yùn)動(dòng)的，如起重機(jī)和電梯等。雖然升降運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)同屬于直線運(yùn)動(dòng)，但它具有不同于平移運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)?，F(xiàn)以圖所示的起重機(jī)提升機(jī)構(gòu)為例來進(jìn)行討論。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)36第三十六頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)37第三十七頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)38第三十八頁，共七十七頁。

2．下放重物下放重物時(shí)，重物對(duì)卷筒釉的負(fù)載轉(zhuǎn)矩大小仍為GR及。在不計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)釉上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩仍可用上式描述。但在下放重物時(shí)，是重物(負(fù)載)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)，重力作用拉著整個(gè)系統(tǒng)反方向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩起制動(dòng)作用，即阻礙系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，如果考慮傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的損耗，很明顯，這部分損耗是由負(fù)載來承擔(dān)的。于是．如仍用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率來描述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)損耗的話，則下放重物時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)袖上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)39第三十九頁，共七十七頁。

1.2.3.2飛輪矩的折算由于升降運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)同屆于直線運(yùn)動(dòng)，所以，升降運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算與平移運(yùn)動(dòng)的飛輪矩折算方法相同。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)40第四十頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)41第四十一頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)42第四十二頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)43第四十三頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)44第四十四頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)45第四十五頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)46第四十六頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)47第四十七頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)48第四十八頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)49第四十九頁，共七十七頁。1.3生產(chǎn)機(jī)械典型負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系，必須了解靜負(fù)裁轉(zhuǎn)矩，而靜負(fù)裁轉(zhuǎn)矩是由生產(chǎn)機(jī)械決定的。為了方便分析問題，通常按照生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系將生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行分類。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性可歸納為:恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性、恒功率負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性和通風(fēng)機(jī)型負(fù)裁特性三大類。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)50第五十頁，共七十七頁。1.3.1恒轉(zhuǎn)短負(fù)載特性所謂恒轉(zhuǎn)短負(fù)載特性是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML與轉(zhuǎn)速n無關(guān)的特性，即當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，負(fù)裁轉(zhuǎn)矩ML保持常值。恒轉(zhuǎn)矩負(fù)裁可進(jìn)一步分為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)裁兩大類。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)51第五十一頁，共七十七頁。

1.3.1.1反抗性值轉(zhuǎn)矩負(fù)載反抗性值轉(zhuǎn)矩負(fù)裁特性的特點(diǎn)是恒值轉(zhuǎn)矩ML總是與運(yùn)動(dòng)方向相反。對(duì)于反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)裁，當(dāng)轉(zhuǎn)速n為正向時(shí)，ML也為正向，當(dāng)n為負(fù)方向時(shí)，ML也改變方向，變?yōu)樨?fù)值，如圖所示。反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性應(yīng)畫在第I象限和第Ⅲ象限內(nèi)。壓延機(jī)構(gòu)、機(jī)床的平移機(jī)構(gòu)和電車的平道行駛等。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)52第五十二頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)53第五十三頁，共七十七頁。1.3.1.2位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載靜負(fù)裁轉(zhuǎn)矩的方向不隨轉(zhuǎn)速方向改變而改變的負(fù)裁稱為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)裁，如起重機(jī)提升裝置中由重物產(chǎn)生的靜負(fù)載就是位能性負(fù)裁。如圖所示不論提升重物(n正)或是下放重物[n為負(fù))，負(fù)裁轉(zhuǎn)矩始終是反方向的，即ML始終為正，特性畫在第I象限和第Ⅳ象限內(nèi)，表示特性的直線是連續(xù)的。注意：提升時(shí)，轉(zhuǎn)矩ML是反對(duì)提升的，下放時(shí)，ML卻是幫助下放的。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)54第五十四頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)55第五十五頁，共七十七頁。1.3.2恒功率負(fù)載特性負(fù)載功率PL為一常值，負(fù)裁轉(zhuǎn)矩ML與轉(zhuǎn)速n成反比的負(fù)裁稱為恒功率負(fù)載。如機(jī)床在加工工件過程中，初加工時(shí)，切削量大，切削阻力大，此時(shí)開低速，精加工時(shí)，切削量小，往往開高速。因此，在不同轉(zhuǎn)速下，負(fù)裁轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，即ML＝K/n，其切削功率PL為

第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)56第五十六頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)57第五十七頁，共七十七頁。

1.3.3通風(fēng)機(jī)型負(fù)載特性靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速二次方成正比變化的負(fù)裁稱為通風(fēng)機(jī)型負(fù)載，這類負(fù)裁的轉(zhuǎn)短與轉(zhuǎn)速的關(guān)系可描述為:ML＝a+bn2式中，a表示軸承摩擦轉(zhuǎn)矩b是負(fù)載轉(zhuǎn)矩中隨速度變化部分的比例系數(shù)，對(duì)于確定的生產(chǎn)機(jī)械來說a和b都是常量。通風(fēng)機(jī)型負(fù)裁特性如圖所示。通風(fēng)機(jī)負(fù)裁的生產(chǎn)機(jī)械有：通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)58第五十八頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)59第五十九頁，共七十七頁。1.4傳動(dòng)損耗和傳動(dòng)效率

1.4.1傳動(dòng)損耗功率和傳動(dòng)損耗轉(zhuǎn)矩通常，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)，由于存在摩擦、鋼繩彎曲或皮帶彎曲等原因，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上將損耗掉一部分被傳遞的功率，存在著傳動(dòng)損耗。在生產(chǎn)機(jī)械中，齒輪是應(yīng)用最為普遍的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪工作時(shí)，齒輪嚙合處等部分存在損耗功率，在每根軸上存在損耗轉(zhuǎn)矩。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)60第六十頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)61第六十一頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)62第六十二頁，共七十七頁。

1.4.2傳動(dòng)效率與輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系在工程計(jì)算中，傳動(dòng)損耗是用傳動(dòng)效率來描述的，而傳動(dòng)效率與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式、裝配情況、潤滑條件以及負(fù)載的大小有關(guān)。一旦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)自身的條件確定，則傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率便僅取決于負(fù)載的大小。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)63第六十三頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)64第六十四頁，共七十七頁。上式表明了傳動(dòng)效率η與輸出轉(zhuǎn)矩ML的關(guān)系，其描繪的效率曲線如圖所示。ηN表示額定效率，是輸出轉(zhuǎn)矩為額定值時(shí)的效率，由上式得第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)65第六十五頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)66第六十六頁，共七十七頁。1.4.3提升裝置傳動(dòng)效率的確定方法提升裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般由齒輪和卷簡(jiǎn)—鋼繩組成，傳動(dòng)效率等于齒輪效率與卷簡(jiǎn)鋼繩效率的乘積。效率曲線仍符合圖所描述的規(guī)律，只是把橫坐標(biāo)的輸出轉(zhuǎn)矩相對(duì)值換成起重量的相對(duì)值便可。起重量的相對(duì)值等于起重量G與最大起重量GN之比。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)67第六十七頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)68第六十八頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)69第六十九頁，共七十七頁。第一章電力拖動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)70第七十頁，共七十七頁。本章介紹了電力拖動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。研究電力拖動(dòng)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和過渡過程所必備的基礎(chǔ)知識(shí)，最基本的是牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律和能量守恒定律。根據(jù)上述定律得出的直線運(yùn)動(dòng)方程和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程，揭示了動(dòng)負(fù)載力(轉(zhuǎn)矩)和力(轉(zhuǎn)矩)的動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。在運(yùn)動(dòng)方程式中，轉(zhuǎn)矩是有方向的量，用轉(zhuǎn)矩前面的正負(fù)號(hào)表示。我們把與轉(zhuǎn)速方向相同的轉(zhuǎn)矩稱為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，把與轉(zhuǎn)速方向相反的轉(zhuǎn)矩稱為阻轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的負(fù)載同樣既可