《《電機與拖動》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《電機與拖動》PPT課件.ppt（42頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二章 電力拖動系統(tǒng)動力學,2.1 電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程式 2.2 多軸電力拖動系統(tǒng)的簡化 2.3 負載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件,2.1電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程式,一. 典型生產(chǎn)機械的運動形式,1. 單軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),2. 多軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),3. 多軸旋轉(zhuǎn)運動加平移運動系統(tǒng),4. 多軸旋轉(zhuǎn)運動加升降運動系統(tǒng),二. 單軸電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程式,T :電動機電磁轉(zhuǎn)矩(Nm)；TF :負載轉(zhuǎn)矩(Nm) n :電動機轉(zhuǎn)速(r/min)；T0 :電動機空載轉(zhuǎn)矩(Nm),T-TL：動轉(zhuǎn)矩(Nm)或慣性轉(zhuǎn)矩、加速轉(zhuǎn)矩 J：轉(zhuǎn)動慣量(kgm2) ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動角速度(rad/s),參考正方向,參考正方向,轉(zhuǎn)矩與

2、轉(zhuǎn)速的方向問題,實際轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向： 1.T與n同向，代數(shù)上同正同負；T與n反向，代數(shù)上一正一負。 2.TL與n同向，代數(shù)上一正一負；TL與n反向，代數(shù)上同正同負。,實際轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向： 1. 轉(zhuǎn)矩與n同向，則稱為“拖動性”轉(zhuǎn)矩 2. 轉(zhuǎn)矩與n反向，則稱為“制動性”轉(zhuǎn)矩,,,又由：,m：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的質(zhì)量，kg G：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的重力，N ：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣性半徑，m D：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣性直徑，m g：重力加速度，m/s2,GD2：系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分的飛輪矩，Nm2 375 ：有單位的系數(shù)，m/mins,由轉(zhuǎn)動方程式可以分析系統(tǒng)運動狀態(tài)：,T-TL=0 ：系統(tǒng)靜止或恒速運行，穩(wěn)態(tài)； T-T

3、L0 ：系統(tǒng)加速運行，過渡過程； T-TL<0 ：系統(tǒng)減速運行，過渡過程。,電動機起動時，電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？電動機停車時，電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？,2.2 多軸電力拖動系統(tǒng)的簡化,問題：全面分析多軸系統(tǒng)，必須列出每根軸的運動方程式及各軸相互聯(lián)系的方程式，分析復雜。 方法：通常把負載轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)飛輪矩折算到電動機軸上來，變多軸系統(tǒng)為單軸系統(tǒng)。 折算的原則是：保持系統(tǒng)的功率傳遞關(guān)系及系統(tǒng)的貯存動能不變。,2.2.1 工作機構(gòu)為轉(zhuǎn)動情況時的折算,1. 負載轉(zhuǎn)矩的折算保持功率傳遞關(guān)系不變,(1) 忽略傳動機構(gòu)的損耗，由折算前后功率不變，得：,j=n/nf=j1j2j3為傳動機構(gòu)總的速比,(2)

4、 考慮傳動機構(gòu)的損耗時,等效的傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩損耗為：,=123為傳動機構(gòu)總效率,2. 飛輪矩的折算保持系統(tǒng)動能不變,負載飛輪矩折算(轉(zhuǎn)動部分飛輪矩折算)：,系統(tǒng)轉(zhuǎn)動部分動能表達式：,總的飛輪矩的估算：,GDD2為電動機轉(zhuǎn)子的飛輪矩,電動機軸上只有傳動機構(gòu)中第一級小齒輪時，取=0.20.3，如果還有其它部件，則的數(shù)值需要加大。,保持系統(tǒng)儲存的動能不變，則系統(tǒng)總飛輪矩為：,1.電動機經(jīng)過速比 j=5 的減速器拖動工作機構(gòu)，工作機構(gòu)的實際轉(zhuǎn)矩為20Nm，飛輪矩為1Nm2，不計傳動機構(gòu)損耗，這算到電動機軸上的工作機構(gòu)轉(zhuǎn)矩與飛輪矩分別為多少？ 2. 恒速運行的電力拖動系統(tǒng)中，已知電動機電磁轉(zhuǎn)矩為80Nm

5、，忽略空載損耗，傳動機構(gòu)效率為0.8，速比為10，未折算前實際的負載轉(zhuǎn)矩應為多少？ 3.電力拖動系統(tǒng)中已知電動機轉(zhuǎn)速為1000r/min，工作機構(gòu)轉(zhuǎn)速為100r/min，傳動效率為0.9，工作機構(gòu)未折算的實際轉(zhuǎn)矩為120Nm，電動機電磁轉(zhuǎn)矩為20Nm，忽略空載損耗，系統(tǒng)是加速還是減速運行？,2.2.2 工作機構(gòu)為平移運動時的折算,1.負載轉(zhuǎn)矩的折算,考慮傳動機構(gòu)的損耗：,2. 負載飛輪矩的折算,2.2.3 工作機構(gòu)做提升和下放重物運動時的折算,,(a) 把負載看作做平移運動的物體折算其飛輪矩； (b) 若已知卷筒直徑，可把負載重力折算為施加在卷筒上的轉(zhuǎn)矩，看作做旋轉(zhuǎn)運動的物體來折算其轉(zhuǎn)矩。 (

6、c)特殊問題：提升與下放時的傳動效率不同,考慮傳動損耗轉(zhuǎn)矩時，提升和下放重物時轉(zhuǎn)矩折算關(guān)系,(1) 提升重物時的轉(zhuǎn)矩關(guān)系,(2) 下放重物時的轉(zhuǎn)矩關(guān)系,傳動機構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩 T 和電動機轉(zhuǎn)軸空載損耗轉(zhuǎn)矩 T0均為摩擦性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，與轉(zhuǎn)速 n 反向，為制動轉(zhuǎn)矩； 提升重物時，Tf/j 與轉(zhuǎn)速方向相反，為制動轉(zhuǎn)矩； 下放重物時，Tf/j 與轉(zhuǎn)速方向相同，為拖動轉(zhuǎn)矩； 以同樣的速度提升和下降重物時，傳動機構(gòu)的效率之間的關(guān)系是:,結(jié)論：,例1：某起重機的電力拖動系統(tǒng)如圖所示。求： 1. 以速度v=0.3m/s提升重物時，負載（重物及釣鉤）轉(zhuǎn)矩、卷筒轉(zhuǎn)速、電動機輸出轉(zhuǎn)矩及電動機轉(zhuǎn)速； 2. 負載及系統(tǒng)的飛輪矩

7、（折算到電動機軸上） 3. 以加速度a=0.1m/s2提升重物時，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩。,解:,(1) 負載轉(zhuǎn)矩（未折合）：,卷筒轉(zhuǎn)速：,電動機輸出轉(zhuǎn)矩折合值：,電動機轉(zhuǎn)速：,(2) 負載及系統(tǒng)的飛輪矩,,(3)以加速度a=0.1m/s2提升重物時，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩,2.3 負載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件,2.3.1 負載的轉(zhuǎn)矩特性 2.3.2 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件,2.3.1 負載的機械特性,電動機負載(生產(chǎn)機械)的轉(zhuǎn)速與負載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 n=f(TF)稱為負載的機械特性，簡稱負載特性。,一. 恒轉(zhuǎn)矩負載特性,1. 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載：TF大小恒定不變，方向總與轉(zhuǎn)速n方向相反，屬于

8、制動轉(zhuǎn)矩，如摩擦性轉(zhuǎn)矩。,2. 位能性恒轉(zhuǎn)矩負載：TF大小、方向恒定不變，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。當方向與n相同時，為拖動轉(zhuǎn)矩，當方向與n相反時為制動轉(zhuǎn)矩，如起重機的提升機構(gòu)和礦井卷揚機。,二. 風機泵類負載：TF n2，方向總與轉(zhuǎn)速方向相反。如通風機、水泵、油泵等流體機械。,三. 恒功率負載：TF n=常數(shù)。如各種機床的主傳動等。,穩(wěn)定運行工作點：(1)T=TL ；(2)當系統(tǒng)受到干擾時，電動機轉(zhuǎn)速會有變化，但在干擾消失后，仍能恢復到原來的工作點運行。,2.3.1 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件,穩(wěn)定運行條件分析： (1) 若系統(tǒng)遇到瞬時干擾，使轉(zhuǎn)速 n 減小，即nTL，使得 TTL，轉(zhuǎn)速才能恢復； (2)

9、 若系統(tǒng)遇到瞬時干擾，使轉(zhuǎn)速 n 增大，即n0 ，此時，轉(zhuǎn)矩的變化量必須 T

10、算值為多少？T為多大？,解2.4：根據(jù)提升和下放重物時的轉(zhuǎn)矩關(guān)系特點,提升重物時：,下放重物時：,效率關(guān)系：,下放重物的效率：,重物折合轉(zhuǎn)矩：,下放重物折合轉(zhuǎn)矩：,傳動機構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩：,穩(wěn)定恒速下放重物時的轉(zhuǎn)矩關(guān)系：,【思考題2.2】電動機拖動金屬切削機床切削金屬時，傳動機構(gòu)的損耗由電動機還是由負載負擔？ 【思考題2.3】起重機提升重物與下放重物時，傳動機構(gòu)損耗由電動機還是重物負擔？,,,,,,,,電動機 機械特性,泵類負載,恒轉(zhuǎn)矩負載,恒功率負載,,,,,,,,鐵磁材料的特性 磁導率、磁滯曲線、磁滯損耗、渦流損耗、鐵損耗 基本電磁定律 安培環(huán)路定律、電磁力定律、電磁感應定律 磁路基本定律 磁路

11、歐姆定律、磁路基氏第一定律、磁路基氏第二定律,緒論小結(jié),鐵磁材料的基本特性,高導磁性0 磁飽和性常數(shù) 磁滯性磁滯回線，B(或)的變化總是滯后于H(或I),問題1：電機和變壓器鐵心通常采用何種鐵磁材料？屬于軟磁材料還是硬磁材料？,問題2：當恒定磁通通過變壓器鐵心時，鐵心是否會發(fā)熱？當交變磁通通過變壓器鐵心時，鐵心是否會發(fā)熱？為什么？,電力拖動系統(tǒng)動力學分析,電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程：,多軸電力拖動系統(tǒng)簡化：將負載轉(zhuǎn)矩 和飛輪矩 折合到電動機軸上，轉(zhuǎn)化為單軸電拖系統(tǒng)。 折合原則：保持功率傳遞關(guān)系 和系統(tǒng)動能 不變。,工作機構(gòu)為轉(zhuǎn)動情況時的折算,第2章 電力拖動系統(tǒng)動力學 小結(jié),1. 利用轉(zhuǎn)動方程式簡單分析系統(tǒng)運行狀態(tài),2. 負載的機械特性及其分類,3. 根據(jù)電動機機械特性和負載機械特性判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性,(1) 單軸系統(tǒng)；(2) 多軸系統(tǒng)負載轉(zhuǎn)矩和系統(tǒng)飛輪矩折算,轉(zhuǎn)矩的基本分類,按轉(zhuǎn)矩的性質(zhì) 拖動性轉(zhuǎn)矩、制動性轉(zhuǎn)矩 按轉(zhuǎn)矩的提供者 電機提供的電磁轉(zhuǎn)矩 T 負載提供的負載轉(zhuǎn)矩 TF 恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載、風機泵類負載 空載損耗轉(zhuǎn)矩 T0 傳動損耗轉(zhuǎn)矩 T,