(上課)第2章機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎1

1、20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三1 1第第2 2章章 機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎本章要點：本章要點： 機電傳動系統(tǒng)的運動方程式；機電傳動系統(tǒng)的運動方程式； 多軸傳動系統(tǒng)中轉矩折算的基本原則和方法；多軸傳動系統(tǒng)中轉矩折算的基本原則和方法； 了解幾種典型生產機械的負載特性；了解幾種典型生產機械的負載特性； 了解機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件了解機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 以及學會分析實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以及學會分析實際系統(tǒng)的穩(wěn)定性。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三2 2 機電傳動系統(tǒng)機電傳動系統(tǒng)是一個是一個由電動機拖動由電動機拖動、通過通過傳

2、動機構傳動機構 帶動生產機械運轉的整體。帶動生產機械運轉的整體。 盡管電動機種類繁多，盡管電動機種類繁多，特性各異特性各異； 但從動力學的角度去分析，但從動力學的角度去分析， 它們都應它們都應服從服從動力學的統(tǒng)一規(guī)律。動力學的統(tǒng)一規(guī)律。 生產機械的生產機械的負載特性負載特性多種多樣；多種多樣；20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三3 32.1 2.1 機電傳動系統(tǒng)的運動方程式機電傳動系統(tǒng)的運動方程式1 1、單軸拖動系統(tǒng)的組成、單軸拖動系統(tǒng)的組成系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構圖轉距方向轉距方向電動機電動機電動機的驅動對象電動機的驅動對象連接件連接件電動機電動機M M通過連接件直接與生產機械相連

3、，由電動機通過連接件直接與生產機械相連，由電動機M M產生產生輸出轉矩輸出轉矩T TM M，用來克服，用來克服負載轉矩負載轉矩T TL L，帶動生產機，帶動生產機械以械以角速度角速度（或速度（或速度n n）進行運動。）進行運動。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三4 4 當當輸出轉矩輸出轉矩T TM M與與負載轉矩負載轉矩T TL L平衡時，平衡時，轉速轉速n n或或 角速度角速度不變；不變； 加速度加速度dn/dtdn/dt或角加速度或角加速度d d/dt/dt等于零，即等于零，即T TM M= =T TL L， 這種運動狀態(tài)稱為這種運動狀態(tài)稱為靜態(tài)靜態(tài)（相對靜止狀態(tài)）或（相

4、對靜止狀態(tài)）或穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)（ 穩(wěn)定運轉狀態(tài)）。穩(wěn)定運轉狀態(tài)）。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三5 5 顯然當顯然當T TM MT TL L時，轉速或角速度就要發(fā)生變化，時，轉速或角速度就要發(fā)生變化， 產生角加速度，速度變化的大小與傳動系統(tǒng)的產生角加速度，速度變化的大小與傳動系統(tǒng)的 轉動慣量轉動慣量J J有關；有關； 把上述各種參量的關系用方程式表示出來，則有：把上述各種參量的關系用方程式表示出來，則有：tddJTTLM 20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三6 62 2、運動方程式、運動方程式 在機電系統(tǒng)中，在機電系統(tǒng)中，T TM M、T TL L、 （或（或n)

5、n)之間的函數關系之間的函數關系 稱為運動方程式。稱為運動方程式。根據動力學原理，根據動力學原理，T TM M、T TL L、 （或（或n n) )之間的函數關系之間的函數關系如下：如下：tnJtJTTdd602ddLM 運動方程式運動方程式其中，其中，dLMTTT 轉矩平衡方程式轉矩平衡方程式 即：即： TM = TL + Td20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三7 7 TM 電動機的輸出轉矩電動機的輸出轉矩（Nm）; TL 負載轉矩負載轉矩（Nm）; J 單軸傳動系統(tǒng)的轉動慣量單軸傳動系統(tǒng)的轉動慣量（kgm2）; 單軸傳動系統(tǒng)的角速度單軸傳動系統(tǒng)的角速度（rad/s）；）；

6、 n 單軸傳動系統(tǒng)的轉速單軸傳動系統(tǒng)的轉速（r/min）；）； t 時間時間（s ）; tnJtJTdd602ddd 動態(tài)轉矩動態(tài)轉矩（Nm）。）。 20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三8 8 因為，在實際工程計算中，往往用因為，在實際工程計算中，往往用n n代替代替，用飛輪，用飛輪 慣量慣量GDGD2 2代替轉動慣量，因而有代替轉動慣量，因而有snmNmNLmNMtdndGDTT375min/22 D 單軸傳動系統(tǒng)的慣性直徑單軸傳動系統(tǒng)的慣性直徑（m）; G 單軸傳動系統(tǒng)的重力單軸傳動系統(tǒng)的重力（Kg）。）。 GD2 應視為一個整體物理量。應視為一個整體物理量。 運動方程式是

7、研究機電傳動系統(tǒng)最基本的方程式，運動方程式是研究機電傳動系統(tǒng)最基本的方程式， 由它可描述出系統(tǒng)運動的由它可描述出系統(tǒng)運動的狀態(tài)狀態(tài)及及特征特征。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三9 93 3、傳動系統(tǒng)的狀態(tài)、傳動系統(tǒng)的狀態(tài)根據運動方程式可知：運動系統(tǒng)有兩種不同的運動狀態(tài)：根據運動方程式可知：運動系統(tǒng)有兩種不同的運動狀態(tài)：:)1LM時時）穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)（TT 0ddd tJT 即即0dd t，為常數，傳動系統(tǒng)以恒速運動。為常數，傳動系統(tǒng)以恒速運動。 T TM M = =T TL L時時傳動系統(tǒng)處于恒速運動的這種狀態(tài)被稱為穩(wěn)態(tài)。傳動系統(tǒng)處于恒速運動的這種狀態(tài)被稱為穩(wěn)態(tài)。 時時）

8、：動動態(tài)態(tài)（LM)2TT 時時：LMTT 0ddd tJT 即即 ,0dd t 傳動系統(tǒng)加速運動。傳動系統(tǒng)加速運動。時時：LMTT ,0ddd tJT 即即,0dd t 傳動系統(tǒng)減速運動。傳動系統(tǒng)減速運動。T TM M T TL L時時傳動系統(tǒng)處于加速或減速運動的這種狀態(tài)傳動系統(tǒng)處于加速或減速運動的這種狀態(tài)被稱為被稱為動態(tài)動態(tài)。dLMTTT 20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三1010 處于處于動態(tài)動態(tài)時，系統(tǒng)中必然存在一個動態(tài)轉矩：時，系統(tǒng)中必然存在一個動態(tài)轉矩：snmNmNdtdndGDT375min/22 它使系統(tǒng)的運動狀態(tài)發(fā)生變化。其轉矩平衡方程為：它使系統(tǒng)的運動狀態(tài)發(fā)

9、生變化。其轉矩平衡方程為：TM = TL + Td上式表明，在任何情況下，電機所產生的轉矩總是被軸上的負載上式表明，在任何情況下，電機所產生的轉矩總是被軸上的負載轉矩（靜態(tài)轉矩）與動態(tài)轉矩之和所平衡。轉矩（靜態(tài)轉矩）與動態(tài)轉矩之和所平衡。 由于傳動系統(tǒng)有多種運動狀態(tài)，相應的運動方程式由于傳動系統(tǒng)有多種運動狀態(tài)，相應的運動方程式 中的轉速和轉矩的方向就不同，因此需要約定方向中的轉速和轉矩的方向就不同，因此需要約定方向 的表達規(guī)則。的表達規(guī)則。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三11114 4、T TM M、T TL L、n n的參考方向的參考方向 因為電動機和生產機械以共

10、同的轉速旋轉，所以，因為電動機和生產機械以共同的轉速旋轉，所以，一般以一般以（或（或n n）的轉動方向為參考來確定轉矩的正負。）的轉動方向為參考來確定轉矩的正負。 當當T TM M的實際作用方向的實際作用方向與與n n的方向相同的方向相同時（時（符號相同符號相同），）， 取與取與n n相同相同的符號，的符號，T TM M為為拖動轉矩拖動轉矩；1)T1)TM M的符號與性質的符號與性質 當當T TM M的實際作用方向的實際作用方向與與n n的方向相反的方向相反時，時， 取與取與n n相反相反的符號，的符號，T TM M為為制動轉矩制動轉矩。 重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日

11、星期三1212拖動轉距促進運動；制動轉距阻礙運動。拖動轉距促進運動；制動轉距阻礙運動。 當當T TL L的實際作用方向的實際作用方向與與n n的方向相同時的方向相同時（符號相反符號相反），）， 取與取與n n相反相反的符號，的符號，T TL L為為拖動轉矩拖動轉矩；2)T2)TL L的符號與性質的符號與性質 當當T TL L的實際作用方向的實際作用方向與與n n的方向相反時的方向相反時， 取與取與n n相同相同的符號，的符號，T TL L為為制動轉矩制動轉矩。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三1313舉例：如圖所示電動機拖動重物上升和下降。舉例：如圖所示電動機拖動重物

12、上升和下降。 設重物設重物上升上升時速度時速度n n的符號為的符號為正正，下降下降時時n n的的符號為符號為負負。 當重物當重物上升時上升時：T TM M、T TL L、n n的方向如圖（的方向如圖（a a）所示。）所示。tnJTTdd602LM T TM M為正，為正，T TL L也為正。也為正。運動方程式為：運動方程式為：因此重物上升時，因此重物上升時，T TM M為為拖動轉矩拖動轉矩，T TL L為為制動轉矩制動轉矩。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三1414當重物在上升過程中當重物在上升過程中制動時制動時： T TM M為負，為負，T TL L為正。為正。運動方程式為

13、：運動方程式為：tnJTTdd602LM 此時，動態(tài)轉矩和加速度都是負的，此時，動態(tài)轉矩和加速度都是負的， 它們使重物減速上升，直到停止為止，系統(tǒng)中它們使重物減速上升，直到停止為止，系統(tǒng)中 由動能產生的動態(tài)轉矩被電機的制動轉矩和負載由動能產生的動態(tài)轉矩被電機的制動轉矩和負載 轉矩所平衡。轉矩所平衡。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三1515當重物當重物下降時下降時： T TM M、T TL L、n n的方向如圖（的方向如圖（b b）所示。）所示。tnJTTdd602LM 即：即： tnJTTdd602ML T TM M為正，為正，T TL L也為正。也為正。運動方程式為：運動

14、方程式為：因此重物下降時，因此重物下降時，T TM M為為制動轉矩制動轉矩，T TL L為為拖動轉矩拖動轉矩。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三1616 實際拖動系統(tǒng)多為實際拖動系統(tǒng)多為多軸拖動系統(tǒng)多軸拖動系統(tǒng)。因為，多數生產。因為，多數生產機械都有減速機構和變速機構。機械都有減速機構和變速機構。 例如，電動機通過減速機構（如減速齒輪箱、蝸輪例如，電動機通過減速機構（如減速齒輪箱、蝸輪 蝸桿等）與生產機械相連，如圖所示：蝸桿等）與生產機械相連，如圖所示：2.2 2.2 負載轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算負載轉矩、轉動慣量和飛輪轉矩的折算20222022年年5 5月月4 4日星

15、期三日星期三1717 即，將各轉動部分的即，將各轉動部分的轉矩轉矩和和轉動慣量轉動慣量或或直線運動直線運動部分的質量部分的質量折算到某折算到某一根一根軸上。軸上。一般折算到電機軸上一般折算到電機軸上。折算的基本原則是：折算前的多軸系統(tǒng)和折算后的折算的基本原則是：折算前的多軸系統(tǒng)和折算后的單軸系統(tǒng)在單軸系統(tǒng)在能量關系能量關系或或功率關系功率關系上保持不變。上保持不變。靜態(tài)時：靜態(tài)時： 為了對多軸拖動系統(tǒng)進行運行狀態(tài)的分析，為了對多軸拖動系統(tǒng)進行運行狀態(tài)的分析，一般是將多軸拖動系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng)。一般是將多軸拖動系統(tǒng)等效折算為單軸系統(tǒng)。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期

16、三18182.2.1 2.2.1 負載轉矩的折算負載轉矩的折算負載轉矩是靜態(tài)轉矩，可根據靜態(tài)時功率守恒原則負載轉矩是靜態(tài)轉矩，可根據靜態(tài)時功率守恒原則進行計算。進行計算。 對于旋轉運動，對于旋轉運動，設電動機以角速度設電動機以角速度M M旋轉，負載旋轉，負載 轉矩轉矩T TL L折算到電動機軸上的負載轉矩為折算到電動機軸上的負載轉矩為T TL L， 而生產機械的轉動速度為而生產機械的轉動速度為L L。 則電動機輸出功率則電動機輸出功率P PM M和負載所需功率和負載所需功率P PL L分別為：分別為：PM = TL M 輸入功率輸入功率PL = TL L 輸出功率輸出功率重點重點2022202

17、2年年5 5月月4 4日星期三日星期三1919 考慮傳動機構在傳輸功率過程中有損耗，這個損耗考慮傳動機構在傳輸功率過程中有損耗，這個損耗 可用效率可用效率c c來表示，即：來表示，即：MLLLCTTPPML傳動機構的輸入功率傳動機構的輸入功率傳動機構的輸出功率傳動機構的輸出功率 于是，于是，生產機械上的負載轉矩生產機械上的負載轉矩折算折算到電動機軸上的到電動機軸上的 等效轉矩等效轉矩為：為： jTTTcLMcLLL 式中：式中：c c電動機拖動生產機械運動時的傳動效率；電動機拖動生產機械運動時的傳動效率； LM j傳動機構的總傳動比。傳動機構的總傳動比。20222022年年5 5月月4 4日星

18、期三日星期三2020 對于負載是對于負載是直線運動直線運動的，例如圖的，例如圖2.3(b)2.3(b)的卷揚機。的卷揚機。 若若生產機械生產機械直線運動部件直線運動部件的的負載力負載力為為F F，運動速度為，運動速度為 v v, ,則所需的機械功率為：則所需的機械功率為： PL = F v 輸出功率輸出功率 它反映在電動機軸上它反映在電動機軸上的機械功率為：的機械功率為： PM = TL M 輸入功率輸入功率20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三2121 考慮傳動機構在傳輸功率過程中有損耗，這個損耗考慮傳動機構在傳輸功率過程中有損耗，這個損耗 可用效率可用效率c c來表示，根據功

19、率平衡關系有：來表示，根據功率平衡關系有：MnFvFvTcMcL55. 9 如果是生產機械拖動電機旋轉，則有：如果是生產機械拖動電機旋轉，則有： MnFvFvTcMcL55. 9 重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三22222.2 2.2 轉動慣量和飛輪轉矩的折算轉動慣量和飛輪轉矩的折算 由于轉動慣量和飛輪轉矩與運動系統(tǒng)的動能有關，由于轉動慣量和飛輪轉矩與運動系統(tǒng)的動能有關， 因此，可根據動能守恒原理進行折算。因此，可根據動能守恒原理進行折算。 對于旋轉運動（圖對于旋轉運動（圖2.3a2.3a），）， 折算到電機軸上的總轉動慣量為：折算到電機軸上的總轉動慣量為： 2L2

20、11ZLMjJjJJJ 式中，式中，JM、J1、JL電機軸、中間軸、電機軸、中間軸、 生產機械軸上的轉動慣量；生產機械軸上的轉動慣量； 式中，式中，j1電機軸與中間軸之間的速比，電機軸與中間軸之間的速比， j1 = = M M/ /1 1； 式中，式中，jL電機軸與生產機械軸之間的速比，電機軸與生產機械軸之間的速比， jL = = M M/ /L L； 式中，式中，M、1、L電機軸、中間軸、電機軸、中間軸、 生產機械軸上的角速度生產機械軸上的角速度 重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三2323 同理，折算到電機軸上的總飛輪轉矩為：同理，折算到電機軸上的總飛輪轉矩為： 2

21、2212122LLMZjGDjGDGDGD 式中，式中，GD2M、GD21、GD2L電機軸、中間軸、電機軸、中間軸、 生產機械軸上的飛輪轉矩。生產機械軸上的飛輪轉矩。 當速比當速比j 較大時，中間傳動機構的轉動慣量較大時，中間傳動機構的轉動慣量J1、 或飛輪轉矩或飛輪轉矩GD21 在折算后在折算后占整個系統(tǒng)的比重不大，占整個系統(tǒng)的比重不大， 可以簡略可以簡略。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三2424 為計算方便起見，多采用適度加大電機軸上的轉動為計算方便起見，多采用適度加大電機軸上的轉動 慣量或飛輪轉矩的方法來簡化運算，即：慣量或飛輪轉矩的方法來簡化運算，即： 2L

22、LMZjJJJ 一般一般 =1.11.25。 2222LLMZjGDGDGD 重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三2525 對于直線運動，折算到電機軸上的轉動慣量為：對于直線運動，折算到電機軸上的轉動慣量為：222L211ZMLMvmjJjJJJ 總飛輪轉矩為：總飛輪轉矩為：2222212122365nGvjGDjGDGDGDLLMZ 重點重點tnMZLMddGDTT3752程式：多軸拖動系統(tǒng)的運動方20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三26262.3 2.3 機電傳動系統(tǒng)的負載特性機電傳動系統(tǒng)的負載特性 前面討論的機電傳動系統(tǒng)運動方程中，負載轉矩前面討論

23、的機電傳動系統(tǒng)運動方程中，負載轉矩T TL L 可能是可能是常數常數，也可能是，也可能是轉速的函數轉速的函數。 我們把我們把同一軸上同一軸上負載負載轉矩轉矩與與轉速轉速之間的之間的函數關系函數關系稱為稱為 機電傳動系統(tǒng)的機電傳動系統(tǒng)的負載特性負載特性。 就是生產機械的負載特性，有時也稱為生產機械的就是生產機械的負載特性，有時也稱為生產機械的 機械特性機械特性。 今后均指今后均指電機軸上的負載特性電機軸上的負載特性。 不同類型的生產機械在運動中受阻的性質是不同的，不同類型的生產機械在運動中受阻的性質是不同的， 其其負載特性曲線負載特性曲線的形狀也有所不同，大致分為：的形狀也有所不同，大致分為：

24、恒轉矩型恒轉矩型負載特性、負載特性、離心式通風機型離心式通風機型負載特性、負載特性、 直線型直線型負載特性、負載特性、恒功率型恒功率型負載特性。負載特性。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三27272.3.1 2.3.1 恒轉矩型負載特性恒轉矩型負載特性 這一類型負載特性的這一類型負載特性的特點特點是：是：負載轉矩為常數負載轉矩為常數。 如如P.11.P.11.圖圖2.42.4所示。所示。 依據依據負載轉矩負載轉矩與與運動方向運動方向的的關系關系，恒轉矩型負載特性，恒轉矩型負載特性 可分為可分為反抗性轉矩反抗性轉矩和和位能性轉矩位能性轉矩兩種。兩種。1 1反抗轉矩：又稱

25、摩擦性轉矩，其反抗轉矩：又稱摩擦性轉矩，其特點特點如下：如下： 由由摩擦摩擦、非彈性體非彈性體的的壓縮壓縮、拉伸拉伸與與扭轉扭轉等作用所產生等作用所產生 的負載轉矩。的負載轉矩。 反抗性轉矩的方向恒與運動反抗性轉矩的方向恒與運動方向相反方向相反，阻礙運動；，阻礙運動； 反抗性轉矩的反抗性轉矩的大小恒常不變大小恒常不變。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三2828 根據轉矩正方向的約定可知，反抗性轉矩恒與轉速根據轉矩正方向的約定可知，反抗性轉矩恒與轉速n n 的方向相反時取正號，即：的方向相反時取正號，即： n n 為正方向時為正方向時T TL L 為正，特性在第一象限；

26、為正，特性在第一象限； n n 為負方向時為負方向時T TL L 為負，特性在第三象限。為負，特性在第三象限。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三29292 2位能性轉矩，其位能性轉矩，其特點特點如下：如下： 位能性轉矩的位能性轉矩的大小恒常不變大小恒常不變； 作用方向不變作用方向不變，與運動方向無關與運動方向無關，即在某一方向，即在某一方向 阻礙運動而在另一方向促進運動。阻礙運動而在另一方向促進運動。 位能性轉矩是由物體的位能性轉矩是由物體的重力重力或或彈性體彈性體的的壓縮壓縮、拉伸拉伸、 扭轉扭轉等作用所引起的負載轉矩；等作用所引起的負載轉矩；重點重點2022202

27、2年年5 5月月4 4日星期三日星期三3030 卷揚機起吊重物時，由于重物的作用方向永遠向著卷揚機起吊重物時，由于重物的作用方向永遠向著 地心，所以，由它產生的負載轉矩永遠作用在使地心，所以，由它產生的負載轉矩永遠作用在使 重物下降的方向。當電動機拖動重物上升時，重物下降的方向。當電動機拖動重物上升時，T TL L與與 n n的方向相反；當重物下降時，的方向相反；當重物下降時，T TL L和和n n的方向相同的方向相同 （圖（圖2.32.3）。）。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三3131 假設假設n n為正，為正，T TL L阻礙運動；阻礙運動； 則則n n為負時，為負時，

28、T TL L一定促進運動。一定促進運動。 特性在第一、四象限。特性在第一、四象限。 不難理解，不難理解，在運動方程式中在運動方程式中，反抗性轉矩反抗性轉矩T TL L的符號的符號 總是總是與與n n相同相同；位能轉矩位能轉矩T TL L的符號的符號則則有時有時與與n n 相同相同， 有時有時與與n n相反相反。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三32322.3.2 2.3.2 離心式通風機型負載特性離心式通風機型負載特性 離心式通風型機械特性是按離心力原理工作的，離心式通風型機械特性是按離心力原理工作的， 如離心式鼓風機、水泵等，它們的如離心式鼓風機、水泵等，它們的負載

29、轉矩負載轉矩T TL L的大小的大小 與與轉速轉速n n的平方的平方成成正比正比，即：，即：2LCnT 其中：其中：C C為常數。為常數。特性曲線如圖特性曲線如圖2.52.5所示。所示。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三33332.3.3 2.3.3 直線型負載特性直線型負載特性 直線型負載的直線型負載的負載轉矩負載轉矩T TL L的大小與的大小與轉速轉速n n的大小的大小 成成正比正比，即，即 ：CnT L其中：其中：C C為常數。為常數。特性曲線如圖特性曲線如圖2.62.6所示。所示。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三34342.3.4 2.3.4 恒功

30、率型負載特性恒功率型負載特性 恒功率型負載的恒功率型負載的負載轉矩負載轉矩T TL L的大小與的大小與轉速轉速n n的的 大小成大小成反比反比，即，即nCT L其中：其中：C C為常數。例如機床。為常數。例如機床。 實際應用中，負載可能是單一類型的，也可以是幾種實際應用中，負載可能是單一類型的，也可以是幾種 類型的復合。類型的復合。特性曲線如圖特性曲線如圖2.72.7所示。所示。20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三35352.4 2.4 機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 機電傳動系統(tǒng)中，電動機與生產機械連成一體，機電傳動系統(tǒng)中，電動機與生產機械連成一體， 為

31、了使整個系統(tǒng)運行合理，就要使為了使整個系統(tǒng)運行合理，就要使電動機的機械電動機的機械 特性特性與與生產機械的負載特性生產機械的負載特性盡量盡量相匹配相匹配。 特性配合好壞的基本要求是特性配合好壞的基本要求是系統(tǒng)能系統(tǒng)能穩(wěn)定穩(wěn)定運行運行。1 1、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的含義含義包括：包括：1) 1) 系統(tǒng)應能以一定速度勻速運行；系統(tǒng)應能以一定速度勻速運行；2) 2) 系統(tǒng)受某種外部干擾作用（如電壓波動、負載系統(tǒng)受某種外部干擾作用（如電壓波動、負載 轉矩波動等）而使運行速度發(fā)生變化，應保證轉矩波動等）而使運行速度發(fā)生變化，應保證 系統(tǒng)在干擾消除后能恢復到原來的運行速度。系統(tǒng)在干擾消除后

32、能恢復到原來的運行速度。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三36362 2、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件、機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件1) 1) 必要條件必要條件 電動機的輸出轉矩電動機的輸出轉矩T TM M和負載轉矩和負載轉矩T TL L大小相等大小相等， 方向相反方向相反。 從從T Tn n 坐標上看，就是電動機的機械特性曲線坐標上看，就是電動機的機械特性曲線 n n = =f f( (T TM M) )和生產機械的機械特性曲線和生產機械的機械特性曲線n n = =f f( (T TL L) ) 必須有交點，交點被稱為必須有交點，交點被稱為平衡點平衡點。重點重點20222022

33、年年5 5月月4 4日星期三日星期三37372) 2) 充分條件充分條件 系統(tǒng)受到干擾后，要系統(tǒng)受到干擾后，要具有恢復到原平衡狀態(tài)的具有恢復到原平衡狀態(tài)的 能力能力，即：，即： 當干擾使速度上升時，有當干擾使速度上升時，有 T TM M T TL L 。 這是穩(wěn)定運行的這是穩(wěn)定運行的充分條件充分條件。 符合穩(wěn)定運行條件的平衡點稱為符合穩(wěn)定運行條件的平衡點稱為穩(wěn)定平衡點穩(wěn)定平衡點。重點重點20222022年年5 5月月4 4日星期三日星期三3838 機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件也可表述為：機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的充分必要條件也可表述為：電動機的機械特性電動機的機械特性n= f（Tm） 與負載特性與負載特性n