電力拖動系統(tǒng)動力學課件

1、 電力拖動系統(tǒng)動力學電力拖動系統(tǒng)的基本概念由原動機帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)稱為拖動。以電動機為原動機帶動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)的拖動方式稱為電力拖動。 電力拖動系統(tǒng)的組成：電源電動機控制設(shè)備傳動機構(gòu)工作機構(gòu)21電力拖動系統(tǒng)運動方程式單軸電力拖動系統(tǒng) ： 電動機轉(zhuǎn)軸直接拖動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)三部分在同一軸線上三部分轉(zhuǎn)速相同 一般指風機、水泵等電動機傳動裝置（連接器）生產(chǎn)機械TTL系統(tǒng)運動方程式在上圖的單軸電力拖動系統(tǒng)中若T=TL說明系統(tǒng)靜止、勻速運動加速度 T TL說明系統(tǒng)加速(產(chǎn)生加速度)加速度系統(tǒng)運動方程式：在工程上往往不用轉(zhuǎn)動慣量，而用飛輪矩GD2表示旋轉(zhuǎn)體的慣性。()回轉(zhuǎn)直(半)徑，與物體的半徑不同，詳見

2、專表。各物理量正方向的規(guī)定轉(zhuǎn)速n規(guī)定某一旋轉(zhuǎn)方向為正，反之為負；T與n正方向相同為正，反之為負；TL與n正方向相反為正，反之為負。例22多軸電力拖動系統(tǒng)簡化 在實際應(yīng)用中：為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，生產(chǎn)機械的運行速度一般很低；而電動機為了合理經(jīng)濟地使用材料，制造較高轉(zhuǎn)速的電機。電機的 P = 2Tn/60 即 P Tn在P一定時 n T或 n T 而電機的TmIa若使T (或Ia) 電機體積增大 因此電動機不直接與生產(chǎn)機械聯(lián)接(單軸系統(tǒng))而需在兩者之間加減速機構(gòu)如減速齒輪箱,蝸輪蝸桿或皮帶輪等傳動裝置構(gòu)成多軸系統(tǒng).多軸電力拖動系統(tǒng)由于不同轉(zhuǎn)軸上具有不同的轉(zhuǎn)動慣量和轉(zhuǎn)速, 因而不可能用一個運動方程

3、式來描述整個系統(tǒng)原則上可列出每根軸自身運動方程式，再列出各軸間互相聯(lián)系的方程式，最后把這些方程式聯(lián)立求解，才能分析研究整個系統(tǒng)的運動狀況為了方便起見：我們力圖用某一軸的運動來代表整個系統(tǒng)的運動 在工程應(yīng)用中：通常是把整個系統(tǒng)折算電動機軸上，用電動機軸的運動代表整個系統(tǒng)的運行 一、負載轉(zhuǎn)矩的折算折算的實質(zhì)：把系統(tǒng)各個部件的參數(shù)折算電動機軸上 折算的原則：要求折算前后系統(tǒng)在能量關(guān)系和動力學性能方面是等效的一、負載轉(zhuǎn)矩的折算 （原則：傳送功率不變）設(shè)TL折算到電機軸的等效負載轉(zhuǎn)矩Tdx 則：TdxdTLL/ cTdx=TLfz d c=TL / j cc為整個系統(tǒng)的傳動效率，且為各傳動部件的傳動效率

4、之積c j為系統(tǒng)的傳動比，且為各傳動部件的轉(zhuǎn)速比之乘積j = j1 j2 j3 j n二、轉(zhuǎn)動慣量的折算原則：系統(tǒng)的動能不變系統(tǒng)總的折算到電動機的動能dxd2/ 2 此總的動能應(yīng)為各部件動能之和：工程上用近似計算(認為電機和負載的動能大)若生產(chǎn)機械負載的飛輪矩也未知,則更簡單: 電機軸第一軸第二軸負載軸且代入上式化簡為：取1.11.25=1.151.323負載的轉(zhuǎn)矩特性負載的轉(zhuǎn)矩特性描述的是負載的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化TL=f(n)關(guān)系。包括恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、風機類。1. 恒轉(zhuǎn)矩負載特性包括反抗性和位能性恒轉(zhuǎn)矩負載反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載又稱摩擦轉(zhuǎn)矩、反作用轉(zhuǎn)矩特點： 轉(zhuǎn)矩的方向總是阻礙運動方向， 當運動方向改

5、變時，反抗性轉(zhuǎn)矩的方向隨之改變； 但大?。ń^對值）不隨轉(zhuǎn)速變化； 當n=0時，反抗性轉(zhuǎn)矩的大小、方向是不確定的； 機械特性位于、 象限，且與縱軸平行的直線。nT-TL+TLnTn23負載的轉(zhuǎn)矩特性位能性負載特性特點：由重力作用產(chǎn)生的；轉(zhuǎn)矩的大小恒定不變；作用方向也保持不變,當n0時TL0為阻礙運動的制動轉(zhuǎn)矩， 當n0為幫助運動的拖動轉(zhuǎn)矩；機械特性是穿過、象限的直線。起重機的提升機構(gòu)、 礦井卷揚機等。nTLTLTLnnT23負載的轉(zhuǎn)矩特性2. 恒功率負載當n變化時,從電動機吸收的功率基本不變。 K TL = - n 即：P = T 常數(shù)3. 風機類負載鼓風機、水泵、輸油泵等。其轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方

6、成正比。即 TL n2 寫為：TL=K n2實際負載可能是幾種典型的綜合,如實際風機。nnTT電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件 電動機機械特性與負載轉(zhuǎn)矩特性在 Tn 平面上有相交點，是電力拖動系統(tǒng)可能穩(wěn)定的必要條件；（但不夠充分）穩(wěn)定運行充分條件：若電力拖動系統(tǒng)原在交點處穩(wěn)定運行，由于某種干擾使轉(zhuǎn)速變化，可達到新的平衡。干擾消除后，可回到原來的平衡點位置，則稱此系統(tǒng)是穩(wěn)定的。電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件例1:如右圖他勵直流電機拖動恒轉(zhuǎn)矩負載時受到電網(wǎng)電壓的變化干擾：原穩(wěn)定工作在A點當電網(wǎng)電壓U下降，使機械特性偏移到B點,TTL系統(tǒng)加速，沿DA上升，恢復(fù)到A點穩(wěn)定工作。此系統(tǒng)屬穩(wěn)定系統(tǒng)。UTB點TTLnEa Ia=U-Ea/RT=CTIaT=TL穩(wěn)定在A點。TTLnn0n0ABCD判斷穩(wěn)定的方法不穩(wěn)定運行的系統(tǒng)例2：圖示差復(fù)勵電動機機械特性 原在A點平衡運轉(zhuǎn)，因電網(wǎng)電壓 擾動引起機械特性變化,平衡點 離開A點：UBTTLnTTLn飛車UCTTLnTTLn停車判斷穩(wěn)定的方法： 交點轉(zhuǎn)速之上：T TL時系統(tǒng)穩(wěn)定或在TTL處：TTLnABC怎樣判斷穩(wěn)定？例3. 試判斷下例系統(tǒng)是否穩(wěn)定? (a)表示電動機機械特性T的硬度為負值,而負載轉(zhuǎn)矩TL硬度為正值；(b)表示電動機