大工16秋《電機(jī)與拖動》輔導(dǎo)資料十一

大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院電機(jī)與拖動輔導(dǎo)資料十一主題：電機(jī)拖動基礎(chǔ)的輔導(dǎo)文章——電力拖動系統(tǒng)的組成與分類、電力拖動系統(tǒng)的運動方程式、電力拖動系統(tǒng)的負(fù)載特性、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件、電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速的基本概念學(xué)習(xí)時間：2016年12月12日--12月18日內(nèi)容：我們這周主要學(xué)習(xí)課件第7章電機(jī)拖動基礎(chǔ)的相關(guān)內(nèi)容。希望通過下面的內(nèi)容能使同學(xué)們加深對電機(jī)拖動基礎(chǔ)相關(guān)知識的理解。注意：請同學(xué)根據(jù)老師標(biāo)注的側(cè)重點選擇性學(xué)習(xí)。一、電力拖動系統(tǒng)的組成與分類（掌握相關(guān)基本內(nèi)容即可）電力拖動系統(tǒng)通常由電動機(jī)、工作機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備以及電源五部分組成，如圖1所示。圖1按照電源和電動機(jī)的種類不同，電力系統(tǒng)分為交流電動機(jī)電力拖動系統(tǒng)和直流電動機(jī)電力拖動系統(tǒng)兩類。簡單的生產(chǎn)機(jī)械，如風(fēng)機(jī)、水泵等，只需一臺電動機(jī)拖動。而大型復(fù)雜的生產(chǎn)機(jī)械，如各種大型機(jī)床，需要多臺電動機(jī)分別拖動它們的各個工作機(jī)構(gòu)。因此，電力拖動還可分為單電動機(jī)拖動系統(tǒng)和多電動機(jī)拖動系統(tǒng)。電力拖動系統(tǒng)還有單軸系統(tǒng)和多軸系統(tǒng)之分。第1頁共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院圖2單軸電力拖動系統(tǒng)圖3多軸電力拖動系統(tǒng)二、電力拖動系統(tǒng)的運動方程（要求會利用公式進(jìn)行相關(guān)計算）電力拖動系統(tǒng)中，對于簡單的單軸系統(tǒng)，其運動方程式為：TTJddteL式中，T為電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，其正方向與轉(zhuǎn)速n的正方向相同；T為負(fù)載eL轉(zhuǎn)矩（其中包括電動機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩T），其正方向與轉(zhuǎn)速n的正方向相反；J為0拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量（kgm2）；為電動機(jī)的機(jī)械角速度(rad/s)。在工程計算中，常將角速度(rad/s)同電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)來代替，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量J(kgm2)用旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的飛輪距GD2(Nm2)替代，即2n60GD2Jm24g因此，電力拖動系統(tǒng)運動方程的實用表達(dá)式為TTGD2dn375dteL對于實際的多軸電力拖動系統(tǒng)，通常把傳動機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)看作一個整體，且等效為一個負(fù)載，把負(fù)載轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)的飛輪距折算到電動機(jī)軸上來，這樣，就可把多軸系統(tǒng)折算為單軸系統(tǒng)。折算的原則是保持傳遞的功率不變和系統(tǒng)儲存的第2頁共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院動能不變。三、電力拖動系統(tǒng)的負(fù)載特性（需要掌握的內(nèi)容）生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系定義為生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性，簡L稱負(fù)載特性。根據(jù)負(fù)載性質(zhì)，電力拖動系統(tǒng)中的生產(chǎn)機(jī)械可大致分成恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載三類。1.2.3.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點是負(fù)載轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，為一恒定值，即LTC。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向是否一致恒，轉(zhuǎn)矩負(fù)載又可分為L反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。恒功率負(fù)載是指不同轉(zhuǎn)速下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上與轉(zhuǎn)速成反比，負(fù)載功率基本為常數(shù)，即Tk，其中k為比例系數(shù)。其負(fù)載特性是一條雙nL曲線。通風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的共同特點是負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比。四、電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行條件（需要掌握的內(nèi)容）電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行的充分必要條件是：dTdTTT且edndnLeL第3頁共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院圖4電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件五、電力拖動系統(tǒng)的調(diào)速（需要掌握的內(nèi)容）電力拖動系統(tǒng)中的許多生產(chǎn)機(jī)械都有調(diào)速的要求，電動機(jī)調(diào)速是指電力拖動系統(tǒng)中，人為地或自動地改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以滿足工作機(jī)械對不同轉(zhuǎn)速的要求。電動機(jī)的調(diào)速一般有以下幾種分類方法：1.無級調(diào)速和有級調(diào)速無級調(diào)速是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以平滑地調(diào)節(jié)。異步電動機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)、直流發(fā)電機(jī)-電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、晶閘管整流器-直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)等，都屬于無級調(diào)速。有級調(diào)速是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速只有有限的幾種，如雙速、三速、四速等。異步電動機(jī)變極調(diào)速、直流電動機(jī)電樞電路串電阻調(diào)速等，都屬于有級調(diào)速。2.恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速3.向上調(diào)速和向下調(diào)速電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)包括調(diào)速范圍、靜差率、調(diào)速平滑性、調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性等。六、典型例題解析1.從運動方程式怎樣看出系統(tǒng)處于加速、減速、穩(wěn)定、靜止各種工作狀態(tài)？答：根據(jù)運動方程式TTJd可見，系統(tǒng)的運動狀態(tài)由電磁轉(zhuǎn)矩和負(fù)dteL載轉(zhuǎn)矩共同決定。當(dāng)當(dāng)TT時，系統(tǒng)處于穩(wěn)定或靜止?fàn)顟B(tài)；eLTT時，系統(tǒng)處于加速狀態(tài)；eL第4頁共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院當(dāng)TT時，系統(tǒng)處于減速狀態(tài)。eL2．一臺三相異步電動機(jī)帶額定負(fù)載起動，已知電機(jī)的額定功率P7.5kW，N額定轉(zhuǎn)速n1435/minr，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)k1.6，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量stNJ120kgm2，求起動瞬間的加速度。解：額定轉(zhuǎn)矩為PTN9.55PN9.557.51000Nm49.91Nmn1435N2nNN60起動轉(zhuǎn)矩為TkT1.649.91Nm79.86NmststN起動瞬間的加速度為d1(TT)1(79.8649.91)rad/s20.25rad/s2dtJ120stL3.什么是步進(jìn)電動機(jī)的拍？單拍制和雙拍制有什么區(qū)別？（第十周思考題