电机拖动第三章.

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1、单轴电力拖动系统的运动方程式单轴电力拖动系统的运动方程式直线运动：直线运动： 由物理学知，质量为由物理学知，质量为 的物体作直线运的物体作直线运动时，当加在物体上的拖动力为动时，当加在物体上的拖动力为 ，阻，阻力为力为 ，速度为，速度为 时，在图所示正方向时，在图所示正方向下，描述此直线运动的方程式为下，描述此直线运动的方程式为dtdvmFFL单轴电力拖动系统：单轴电力拖动系统：dtdJTTLem 与直线运动相对应，转动惯量为与直线运动相对应，转动惯量为 的钢体的钢体做定轴旋转运动时，当加在钢体上的拖动做定轴旋转运动时，当加在钢体上的拖动转矩为转矩为 ，阻转矩为，阻转矩为 ，角速度为，角速度为

2、 时，在图所示正方向下，描述旋转运动的时，在图所示正方向下，描述旋转运动的的方程式为的方程式为JLTemT2GDgGDDgGmJ44222旋转体的质量旋转体的质量 ; 旋转体的惯性半径旋转体的惯性半径, m2D转动惯量转动惯量 与飞轮惯量与飞轮惯量 的换算关系为的换算关系为J2GDgGDDgGmJ44222又因为机械角速度和转速之间有：60/2 n2375emLGD dnTTdt2GDG2D2Nm对于实际电力拖动系统，考虑到（1）电机可能正、反转运行；（2）电机可能运行在电动机或发电机运行状态；（3）负载转矩也可能由上升过程中的制动性变为下降过程中的驱动性转矩。因此，使用上式时需注意正、负号问

3、题。正负号一般正负号一般按如下惯例选取按如下惯例选取：（1 1）首先取转速的方向为正方向；）首先取转速的方向为正方向；（2 2）对于电磁转矩，若与转速方向相同，）对于电磁转矩，若与转速方向相同，则取则取“+”+”；反之，则取；反之，则取“-”-”；（3 3）对负载转矩而言，若与转速方向相）对负载转矩而言，若与转速方向相反，则取反，则取 “ “+”+”；方向相同则取；方向相同则取“-”-”；（1 1）若）若 时，则时，则 = =常值，系统稳常值，系统稳态运行；态运行；（2 2）若）若 时，则时，则 ，正向加，正向加速或反向减速；速或反向减速；（3 3）若）若 时，则时，则 ，正向减，正向减速或反

4、向加速。速或反向加速。 emLTTnemLTT0dndtemLTT0dndtn问题的提出：问题的提出：n 在工业企业中，为了满足工业过程的要在工业企业中，为了满足工业过程的要求，在很多场合电机不直接和工作机构相求，在很多场合电机不直接和工作机构相联，而是中间通过一些减速机构，如齿轮联，而是中间通过一些减速机构，如齿轮箱、皮带轮、蜗轮蜗杆等，这样就构成了箱、皮带轮、蜗轮蜗杆等，这样就构成了多轴系统。多轴系统。 n为了简化计算，把多轴复杂系统等效成为了简化计算，把多轴复杂系统等效成一个单轴简单系统，方法是把电机轴后面一个单轴简单系统，方法是把电机轴后面的传动机构和工作机构部分（如下图中虚的传动机构

5、和工作机构部分（如下图中虚线框部分所示）都折算到电机轴上，用一线框部分所示）都折算到电机轴上，用一个等效负载来代替它，这样就可以用单轴个等效负载来代替它，这样就可以用单轴系统的运动方程式来研究多轴系统，这时系统的运动方程式来研究多轴系统，这时运动方程式为运动方程式为 dtdnGDTTLem3752折算折算 折算方向：一般是从生产机械轴向电动机轴折算。原因是研究对象是电动机。且电动机轴一般是高速。根据传送功率不变的原则，高速轴上的负载转矩数值小。折算的原则是：确保折算前后系统所传折算的原则是：确保折算前后系统所传递的功率或系统储存的动能不变。递的功率或系统储存的动能不变。定义： 生产机械的负载转

6、矩与转速之间的关系 即为生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性，它与电动机的机械特性相对应。()Lnf T大多数生产机械可归纳为： A、恒转矩负载的转矩特性、恒转矩负载的转矩特性特点： 负载转矩不受转速变化的影响。在任何转速下，负载转矩总是保持恒定或大致恒定。 1 1、反抗性恒转矩负载特性、反抗性恒转矩负载特性 特点：特点： 负载转矩的大小不随转速的变化而变负载转矩的大小不随转速的变化而变化，但其方向总是与运动的方向相反。例化，但其方向总是与运动的方向相反。例: :电机的空载转矩。电机的空载转矩。 将负载特性画在平面坐标图上，根据将负载特性画在平面坐标图上，根据负载转矩的符号规定法，反抗

7、性恒转矩负负载转矩的符号规定法，反抗性恒转矩负载特性在第载特性在第和第和第象限，如图所示。象限，如图所示。 由图可见，反抗性恒转矩负载的转矩与转速的由图可见，反抗性恒转矩负载的转矩与转速的方向总是相反，亦即负载转矩总是阻碍电机的运方向总是相反，亦即负载转矩总是阻碍电机的运动。动。 2、位能性恒转矩负载特性特点：特点： 负载转矩具有固定的大小和方向，即负载转矩具有固定的大小和方向，即 n n的大小和方向改变时，的大小和方向改变时， T TL L的大小和方的大小和方向都不变。属于这一类的生产机械有起重向都不变。属于这一类的生产机械有起重机的提升和下放机构、高炉料车卷扬机构机的提升和下放机构、高炉料

8、车卷扬机构等。等。 位能性恒转矩负载特性在第位能性恒转矩负载特性在第和第和第象限，如图所示象限，如图所示 由图可见，位能性恒转矩负载的转矩不随转速由图可见，位能性恒转矩负载的转矩不随转速方向的改变而改变。无论电机正、反转，负载转方向的改变而改变。无论电机正、反转，负载转矩始终为单一方向。矩始终为单一方向。特点特点: : 负载转矩基本上和转速的平方成正比，负载转矩基本上和转速的平方成正比，即即例：通风机、水泵及油泵等，负载转动时，例：通风机、水泵及油泵等，负载转动时，其中空气、水、油等介质对机器叶片的其中空气、水、油等介质对机器叶片的阻力基本上和阻力基本上和 成正比。成正比。2n2LTKnB B

9、、通风机负载特性、通风机负载特性C C、恒功率负载的转矩特性、恒功率负载的转矩特性1LTkn恒功率负载：如车床、恒张力卷取机，随着卷取直径增大，力矩增大。但为了保持张力不变，线速度应不变，相应地转速就要降低，结果是功率不变。常数KnnKTPLL602602定义：定义： 由电力拖动系统的运动方程式由电力拖动系统的运动方程式 可可知，当知，当 时，时， 为恒速，称这时电力拖动系统为恒速，称这时电力拖动系统处于处于平衡运转状态平衡运转状态。 若将电动机的机械特性与负载的转矩特性绘制在若将电动机的机械特性与负载的转矩特性绘制在同一坐标平面上，则两条曲线的交点必为电力拖动同一坐标平面上，则两条曲线的交点

10、必为电力拖动系统的系统的平衡运转点平衡运转点（见下图中的（见下图中的A A和和 点）。点）。 2375emLGD dnTTdtemLTTnA在交点处，在交点处， 稳态运转稳态运转在交点之上，在交点之上， 系统减速系统减速在交点之下，在交点之下， 系统加速系统加速 只有机械特性和负载特性的交点为平衡运转点。只有机械特性和负载特性的交点为平衡运转点。LemTTAnn LemTT0dtdnLemTT0dtdn定义：定义： 所谓稳定运行，是指电力拖动系统原所谓稳定运行，是指电力拖动系统原来处于平衡运转状态，在某种干扰下，来处于平衡运转状态，在某种干扰下，离开了原来的平衡状态，若系统有能力离开了原来的平

11、衡状态，若系统有能力达到新的平衡运转点；或者当干扰消除达到新的平衡运转点；或者当干扰消除后，能够回到原平衡状态点，就说系统后，能够回到原平衡状态点，就说系统原来处于稳定运行状态。原来处于稳定运行状态。例例3-23-2： 用稳定运行的概念判断图中用稳定运行的概念判断图中的的A A点是否为稳定运行点？点是否为稳定运行点？系统原在系统原在A A点平衡运转点平衡运转 ， 突加干扰，假定负载转矩突加干扰，假定负载转矩 ，由于机，由于机械惯性，开始时，械惯性，开始时， 不能突变，不能突变， 不变，不变， 不变，不变， 不变，这时不变，这时Ann 1LemTT21LLTTnnCEeaaaaaREUIaTem