Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,第二章,电力拖动系统的动力学基础,本章主要介绍,电力拖动系统的运动方程,；,工作机构的转矩和飞轮矩的,折算,及,负载转矩特性,。,为介绍电力拖动的机械特性与过渡过程等内容准备必要的理论基础,。,第二章 电力拖动系统的动力学基础,1,2.1,电力拖动系统的运动方程,拖动：由原动机带动生产机械运转,电力拖动：以电动机拖动生产机械运转的拖动方式,一般情况下，电力拖动系统由,电动机,、,生产机械的传动机构、工作机构、控制设备及电源 5 大部分组成。,电源,控制设备,电动机,传动和工作机构,电力拖动系统示意图,2.1 电力拖动系统的运动方程 拖动：由原动机带动,2,在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构。,通常把机械的,传动机构,及生产机械的,工作机构,称为,电动机的机械负载。,电力拖动系统中电动机带动负载的力学问题是我们要讨论的主要问题。,电力拖动系统中有的部件作,直线运动,、有的部件作,旋转运动,。采用古典动力学来分析。,在许多情况下，电动机与工作机构之间有传动机构。,3,一.运动方程式,1.直线运动时的运动方程式,F,-,拖动力,（,N）,；,F,z,-,阻力,（,N）,；,m(dv/dt),-,惯性力。,一.运动方程式1.直线运动时的运动方程式F-拖动力（N,4,作直线运动的物体,作直线运动的物体,5,2.旋转运动时的方程式为：,T,-,电动机产生的拖动转矩,(,Nm),；,T,z,-,阻转矩（或称负载转矩）,(,Nm),；,J(d/dt),-,惯性转矩（或称加速转矩）。,2.旋转运动时的方程式为：T-电动机产生的拖动转矩(N,6,旋转运动的物体,旋转运动的物体,7,3.转动惯量,J,表示为:,m,与,G,-,旋转部分的质量,（,kg）,与重量,(,N),；,与,D,-,惯性半径与直径,（,m）,；,g=9.81m/s,2,-,重力加速度。,转动惯量,J,的单位为,kgm,2,或,N m,2,3.转动惯量 J 表示为:m 与 G-旋转部分的质量,8,实际计算中常将,旋转运动方程式,化为另一种形式,即将角速度,（rad/s）,化成用每分钟转数,n(r/min),表示的形式,这样有旋转运动方程式的实用形式,实际计算中常将 旋转运动方程式 化为另一种形式即将角速度,9,4.旋转运动方程式的实用形式,GD,2,-,称为飞轮矩,（,Nm,2,）,4.旋转运动方程式的实用形式GD2-称为飞轮矩（Nm,10,5.电动机的工作状态,稳定运转状态,当,T=T,Z,，dn/dt=0,，,n=,常值，电动机,静止或等速旋转,加速状态,当,T T,Z,，dn/dt 0,减速状态,当,T T,Z,，dn/dt 0),或吸收的机械功率,（,T,0),或释放的机械功率,(T,Z,0)生产机械,14,2.2,工作机构转矩、飞轮矩的折算,实际拖动系统的轴常是不止一根，这种系统显然比一根轴的系统要复杂，计算起来也较为困难；,如要全面研究这个系统的问题，必须：,对每根轴列出其相应的运动方程式；列出各轴间互相联系的方程式；,最后把这些方程式联系起来，全面地研究系统的运动。,问题！这种方法研究系统太复杂！,2.2 工作机构转矩、飞轮矩的折算,15,多轴系统到单轴的简化,多轴系统到单轴的简化,16,对电力拖动系统而言，通常把,电动机轴作为研究对象,即可,解决途径：,把实际的拖动系统等效为单轴系统,等效原则：,保持两个系统,传送的功率,及,储存的动能,相同,对电力拖动系统而言，通常把电动机轴作为研究对象即可,17,一.工作机构转矩,T,z,的折算,用电动机轴上的阻转矩,T,z,来反映工作机构轴上实际转矩,T,z,的工作折算的原则：,系统的,传送功率,不变,一.工作机构转矩 Tz的折算用电动机轴上的阻转矩,18,多轴系统到单轴的简化,多轴系统到单轴的简化,19,若不考虑中间传动机构的损耗,有如下关系：,转速比，,j=/,Z,=,n/n,z,若不考虑中间传动机构的损耗,20,解决问题的思路：,将传动机构各轴的转动惯量,J,1,、J,2,、J,3,.,及工作机构的转动惯量,J,z,折算到电动机轴上，用电动机轴上一个等效的转动惯量,J,来反映整个拖动系统中转速不同的各轴的转动惯量,二,.,飞轮矩的折算,解决问题的思路：二.飞轮矩的折算,21,折算原则：,实际系统与等效系统,储存动能相等,。,有下列关系：,折算原则：实际系统与等效系统储存动能相等。,22,考虑到,GD,2,=4gJ，=2n/60，,得,考虑到 GD2=4gJ，=2n/60，得,23,2.3,考虑传动机构损耗的简化方法,传动机构损耗的简化考虑方法可在折算公式中引入传动效率,c,一.工作机构转矩,T,z,的简化折算,1.电动机工作在电动状态,电动机带动工作机构，功率由电动机向工作机构传送,传动损耗由电动机承担,电动机发出的功率比生产机构消耗的功率大,2.3 考虑传动机构损耗的简化方法传动机构损耗的简化考,24,2.电动机工作在发电制动状态,工作机构带动电动机，功率传送方向与电动状态时相反,传动损耗功率由工作机构承担,传送到电动机轴上的功率较工作机构轴上的功率小,2.电动机工作在发电制动状态工作机构带动电动机，功率传送方向,25,c,为传动机构总效率，在多级传动时，如各级效率为,c1,、,c2,、,c3,.,则,c,应为：,c,=,c1,c2,c3,.,每对齿轮（用滚动轴承）的满载效率为,0.975,0.985；蜗轮蜗杆传动的满载效率为 0.5,0.7，,可由机械工程手册上查到。,c 为传动机构总效率，在多级传动时，如各级效率为 c1、,26,多轴系统,单轴系统,将,其它轴上,的转矩、飞轮矩,折算,到,电动机轴,上,T,GD,2,等效负载,电动机,T,Z,电动机,工作机构,T,j11,j2,2,T,Z,z,GD,d,2,GD,1,2,GD,Z,2,1,多轴系统单轴系统 将其它轴上的转矩、飞轮矩折算到电动,27,二、,旋转运动,的,转矩,折算,转矩折算的原则：,系统传递的功率不变,1.电动状态,T,GD,2,等效负载,电动机,T,Z,电动机,工作机构,T,j11,j2,2,T,Z,z,GD,d,2,GD,1,2,GD,Z,2,1,二、旋转运动的转矩折算转矩折算的原则：系统传递的功率不变1,28,.,.,3,2,1,3,2,1,j,j,j,j,T,T,c,z,z,z,=,-,=,-,-,-,-,W,-,W,转动机构总速比,转动机构总效率,到电机轴上的负载转矩,工作轴的负载转矩折算,工作轴的负载转矩,工作轴角速度,电机轴角速度,h,h,h,h,发电制动状态：功率由工作机构,电机,2.发电制动状态,转矩折算的原则：,系统传递的功率不变,.321321jjjjTTczzz=-=-,29,三、,旋转运动,的飞轮矩折算,飞轮矩折算的原则：,系统储存的动能不变,三、旋转运动的飞轮矩折算飞轮矩折算的原则：系统储存的动能不变,30,31,四、平移运动的,转矩与飞轮矩,的折算,总质量,m,z,电动机,刨刀,T,n,V,F,T,J,z,等效负载,电动机,T,z,1.,转矩,的折算,四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算总质量mz电动机刨刀TnVF,32,四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算,2.,飞轮矩,的折算,其它轴上的飞轮矩,的折算按旋转运动的方法,四、平移运动的转矩与飞轮矩的折算2.飞轮矩的折算其它轴上的飞,33,五、升降运动的,转矩与飞轮矩,的折算,T,GD,2,等效负载,电动机,T,z,电动机,滚筒,T,j11,j2,2,z,GD,d,2,GD,1,2,GD,2,2,1,m,v,提升运动：电动机为电动状态,下降运动：电动机为发电状态,五、升降运动的转矩与飞轮矩的折算TGD2等效负载电动机Tz,34,1.提升运动：方法同平移运动,(1).,转矩,的折算,2.下降运动,当提升和下降的传动损耗相同,1.提升运动：方法同平移运动(1).转矩的折算2.下降运动,35,飞轮矩的折算按动能不变原则,(2).,飞轮矩,的折算：不论提升还是下降运动,飞轮矩的折算按动能不变原则(2).飞轮矩的折算：不论提升还是,36,2.4,生产机械的负载转矩特性,阻转矩（或称负载转矩）,T,Z,与转速,n,的关系,T,Z,=f(n),即为生产机械的,负载转矩特性,分为三大类：,恒转矩负载 反抗性恒转矩负载和位能性恒转矩负载,通风机负载,恒功率负载,2.4 生产机械的负载转矩特性阻转矩（或称负载转矩）T,37,一、恒转矩负载特性,特点：,负载转矩,T,Z,与转速,n,无关。,即当转速变化时，负载转矩,T,Z,保持常值。又可分为：,1.反抗性恒转矩负载,反抗性恒转矩负载的特点：,恒值转矩,Tz,总是反对运动方向,摩擦负载转矩，如金属的压延、机床的平移机构等,一、恒转矩负载特性特点：负载转矩 TZ 与转速 n 无关。即,38,电力拖动系统的动力学基础培训ppt课件,39,2.位能性恒转矩负载,位能性恒转矩负载的特点：,转矩,T,z,具有固定的方向，不随转速方向改变而改变,如起重机类型负载中的重物,2.位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载的特点：转矩 Tz具有固,40,位能性恒负载转矩,位能性恒负载转矩,41,二.通风机负载,特点：,负载转矩与转速有关，基本上与转速的平方成正比,，即,T,z,=K n,2,此类负载有通风机、水泵、油泵等。,二.通风机负载 特点：负载转矩与转速有关，基本上与转速的,42,三.恒功率负载,车床在粗加工时，切削量大，切削阻力大，开低速；精加工时，切削量小，切削力小，开高速。,特点：,负载转矩基本上与转速成反比,，即,三.恒功率负载车床在粗加工时，切削量大，切削阻力大，开低速,43,负载转矩,T,z,与,n,的特性曲线呈现恒功率的性质。,负载转矩Tz 与 n 的特性曲线呈现恒功率的,44,负载转矩的大小与速度无关，但其方向始终与转向相反,T,n,0,四,.,负载的机械特性,反抗性恒转矩负载,位能性恒转矩负载,恒功率负载,通风机型负载,转矩具有固定的方向，不随转速方向的改变而改变,n,T,0,负载的功率为常数，不随转速的变化而改变,负载的转矩与转速的平方成正比,T,n,0,T,n,0,负载转矩的大小与速度无关，但其方向始终与转向相反Tn0四.负,45,五.实际负载特性,实际生产机械的负载转矩特性是以上几种典型特性的综合。,1.实际通风机负载,2.机床刀架的平移,五.实际负载特性实际生产机械的负载转矩特性是以上几种典型特性,46,电力拖动系统的动力学基础培训ppt课件,47,第二章完，谢谢！,第二章完，谢谢！,48,1,、不是井里没有水，而是你挖的不够深。不是成功来得慢，而是你努力的不够多。,2,、孤单一人的时间使自己变得优秀，给来的人一个惊喜，也给自己一个好的交代。,3,、命运给你一个比别人低的起点是想告诉你，让你用你的一生去奋斗出一个绝地反击的故事，所以有什么理由不努力,!,4,、心中没有过分的贪求，自然苦就少。口里不说多余的话，自然祸就少。腹内的食物能减少，自然病就少。思绪中没有过分欲，自然忧就少。大悲是无泪的，同样大悟无言。缘来尽量要惜，缘尽就放。人生本来就空，对人家笑笑，对自己笑笑，笑着看天下，看日出日落，花谢花开，岂不自在，哪里来的尘埃,!,5,、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。,6,、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振