第2章电力拖动系统的动力学基础

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1、第二章第二章电力拖动系电力拖动系 统统 的的 动动 力力 学学 基基 础础本章要求：本章要求： v掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻转矩以及转矩正方向规定的基本概念。转矩以及转矩正方向规定的基本概念。v熟悉生产机械典型的运动形式。熟悉生产机械典型的运动形式。v掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。v掌握典型的负载机械特性。掌握典型的负载机械特性。 一、电力拖动系统的基本概念一、电力拖动系统的基本概念 电力拖动是用电动机带动生产机械运动，

2、以电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务。完成一定的生产任务。电力拖动系统的组成电力拖动系统的组成电源电源控制设备控制设备电动机电动机传动和工作机构传动和工作机构第一节第一节 典型生产机械运动形式及转矩典型生产机械运动形式及转矩1、离心式风机、离心式风机负载转矩负载转矩TL=kn2单轴旋转系统单轴旋转系统2、车床主轴传动系统、车床主轴传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统3、平移传动系统、平移传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统4、提升传动系统、提升传动系统负载转矩负载转矩TL与与n无关无关多轴旋转系统多轴旋转系统二、

3、典型生产机械运动形式和转矩二、典型生产机械运动形式和转矩电机与拖动电机与拖动风风 机机起重机起重机 生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力作用产生的。作用产生的。 摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用摩擦阻力产生的转矩为反抗性转矩，其作用方向与方向与n相反，为制动转矩。相反，为制动转矩。 重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向重力产生的转矩为位能性转矩，其作用方向与与n无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转无关，提升时为制动转矩；下放时为拖动转矩。矩。皮带运输机皮带运输机电力机车电力机车一一. 单轴电力拖动系统的运动方程单轴电力拖动系统的运动方程电动机电

4、动机 生产机械 TnTm T0 研究运动方程研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电以电动机的轴为研究对象，电动机运行时的轴受力如图示。动机运行时的轴受力如图示。轴TTL n 电力拖动系统正方向的规定：电力拖动系统正方向的规定：先规定转速先规定转速n的的正方向，然后规定电磁转矩的正方向与正方向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向的正方向相同，规定负载转矩的正方向与相同，规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。的正方向相反。第二节第二节 电力拖动系统的运动方程电力拖动系统的运动方程电机与拖动电机与拖动轴TTL n 电动机运行时的轴受力如电动机运行时的轴受力如图示，由力学定律可知图示，由力学定律可

5、知,其必须其必须遵守下列方程式遵守下列方程式:T-TL=Jd dtT：电磁转矩；：电磁转矩； TL：负载转矩：负载转矩,N.mJ：电动机轴上的总转动惯量，：电动机轴上的总转动惯量，kg.m2 ：电动机角速度：电动机角速度,rad/s 在工程计算中在工程计算中,常用常用n代替代替 表示系统速度表示系统速度,用飞轮力矩用飞轮力矩GD2代替代替J表示系统机械惯性。表示系统机械惯性。 =2 n/60J =m 2=(G/g) (D2 )/4=GD2/4gM：系统转动部分的质量，：系统转动部分的质量，KgG：系统转动部分的重量，：系统转动部分的重量，N ：系统转动部分的转动半径，：系统转动部分的转动半径，

6、mD ：系统转动部分的转动直径，：系统转动部分的转动直径，mg ：重力加速度：重力加速度=9.8m/s2T-TL=GD2 4gdndt2 60=GD2 375dndtT-TL=Jd dtT-TL=GD2 375dndtGD2：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）：系统转动部分的总飞轮惯量（飞轮矩）系数系数375具有具有m/min.s量纲量纲电力拖动系统的运动状态：电力拖动系统的运动状态：当当T=TL，dndt=0 稳态，匀速稳态，匀速 当当TTL，dndt0暂态，加速暂态，加速 当当TTL，dndt0) 或吸收的机械功率或吸收的机械功率 （ T 0) 或释放的机械功率或释放的机械功率 (TL 0