《《電機(jī)與拖動》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《電機(jī)與拖動》PPT課件.ppt（42頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二章 電力拖動系統(tǒng)動力學(xué),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(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jī)械的運(yùn)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(yùn)動加平移運(yùn)動系統(tǒng),4. 多軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動加升降運(yùn)動系統(tǒng),二. 單軸電力拖動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動方程式,T :電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩(Nm)；TF :負(fù)載轉(zhuǎn)矩(Nm) n :電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；T0 :電動機(jī)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(shí)際轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速方向： 1.T與n同向，代數(shù)上同正同負(fù)；T與n反向，代數(shù)上一正一負(fù)。 2.TL與n同向，代數(shù)上一正一負(fù)；TL與n反向，代數(shù)上同正同負(fù)。,實(shí)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(yùn)動狀態(tài)：,T-TL=0 ：系統(tǒng)靜止或恒速運(yùn)行，穩(wěn)態(tài)； T-T

3、L0 ：系統(tǒng)加速運(yùn)行，過渡過程； T-TL<0 ：系統(tǒng)減速運(yùn)行，過渡過程。,電動機(jī)起動時，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系？電動機(jī)停車時，電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)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(yùn)動方程式及各軸相互聯(lián)系的方程式，分析復(fù)雜。 方法：通常把負(fù)載轉(zhuǎn)矩與系統(tǒng)飛輪矩折算到電動機(jī)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(jī)構(gòu)為轉(zhuǎn)動情況時的折算,1. 負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算保持功率傳遞關(guān)系不變,(1) 忽略傳動機(jī)構(gòu)的損耗，由折算前后功率不變，得：,j=n/nf=j1j2j3為傳動機(jī)構(gòu)總的速比,(2)

4、 考慮傳動機(jī)構(gòu)的損耗時,等效的傳動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩?fù)p耗為：,=123為傳動機(jī)構(gòu)總效率,2. 飛輪矩的折算保持系統(tǒng)動能不變,負(fù)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(dá)式：,總的飛輪矩的估算：,GDD2為電動機(jī)轉(zhuǎn)子的飛輪矩,電動機(jī)軸上只有傳動機(jī)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(jī)經(jīng)過速比 j=5 的減速器拖動工作機(jī)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為20Nm，飛輪矩為1Nm2，不計(jì)傳動機(jī)構(gòu)損耗，這算到電動機(jī)軸上的工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩與飛輪矩分別為多少？ 2. 恒速運(yùn)行的電力拖動系統(tǒng)中，已知電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為80Nm

5、，忽略空載損耗，傳動機(jī)構(gòu)效率為0.8，速比為10，未折算前實(shí)際的負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)為多少？ 3.電力拖動系統(tǒng)中已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為100r/min，傳動效率為0.9，工作機(jī)構(gòu)未折算的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為120Nm，電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為20Nm，忽略空載損耗，系統(tǒng)是加速還是減速運(yùn)行？,2.2.2 工作機(jī)構(gòu)為平移運(yùn)動時的折算,1.負(fù)載轉(zhuǎn)矩的折算,考慮傳動機(jī)構(gòu)的損耗：,2. 負(fù)載飛輪矩的折算,2.2.3 工作機(jī)構(gòu)做提升和下放重物運(yùn)動時的折算,,(a) 把負(fù)載看作做平移運(yùn)動的物體折算其飛輪矩； (b) 若已知卷筒直徑，可把負(fù)載重力折算為施加在卷筒上的轉(zhuǎn)矩，看作做旋轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)構(gòu)損耗轉(zhuǎn)矩 T 和電動機(jī)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(jī)構(gòu)的效率之間的關(guān)系是:,結(jié)論：,例1：某起重機(jī)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(fù)載（重物及釣鉤）轉(zhuǎn)矩、卷筒轉(zhuǎn)速、電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩及電動機(jī)轉(zhuǎn)速； 2. 負(fù)載及系統(tǒng)的飛輪矩

7、（折算到電動機(jī)軸上） 3. 以加速度a=0.1m/s2提升重物時，電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩。,解:,(1) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩（未折合）：,卷筒轉(zhuǎn)速：,電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩折合值：,電動機(jī)轉(zhuǎn)速：,(2) 負(fù)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(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩,2.3 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性與電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件,2.3.1 負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性 2.3.2 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件,2.3.1 負(fù)載的機(jī)械特性,電動機(jī)負(fù)載(生產(chǎn)機(jī)械)的轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 n=f(TF)稱為負(fù)載的機(jī)械特性，簡稱負(fù)載特性。,一. 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性,1. 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(fù)載：TF大小、方向恒定不變，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。當(dāng)方向與n相同時，為拖動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)方向與n相反時為制動轉(zhuǎn)矩，如起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)和礦井卷揚(yáng)機(jī)。,二. 風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載：TF n2，方向總與轉(zhuǎn)速方向相反。如通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等流體機(jī)械。,三. 恒功率負(fù)載：TF n=常數(shù)。如各種機(jī)床的主傳動等。,穩(wěn)定運(yùn)行工作點(diǎn)：(1)T=TL ；(2)當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速會有變化，但在干擾消失后，仍能恢復(fù)到原來的工作點(diǎn)運(yùn)行。,2.3.1 電力拖動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件,穩(wěn)定運(yùn)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(fù)； (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(diǎn),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(jī)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(jī)拖動金屬切削機(jī)床切削金屬時，傳動機(jī)構(gòu)的損耗由電動機(jī)還是由負(fù)載負(fù)擔(dān)？ 【思考題2.3】起重機(jī)提升重物與下放重物時，傳動機(jī)構(gòu)損耗由電動機(jī)還是重物負(fù)擔(dān)？,,,,,,,,電動機(jī) 機(jī)械特性,泵類負(fù)載,恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,恒功率負(fù)載,,,,,,,,鐵磁材料的特性 磁導(dǎo)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(yīng)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(dǎo)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(jī)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(dāng)恒定磁通通過變壓器鐵心時，鐵心是否會發(fā)熱？當(dāng)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(xué)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(fù)載轉(zhuǎn)矩 和飛輪矩 折合到電動機(jī)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(jī)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(xué) 小結(jié),1. 利用轉(zhuǎn)動方程式簡單分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),2. 負(fù)載的機(jī)械特性及其分類,3. 根據(jù)電動機(jī)機(jī)械特性和負(fù)載機(jī)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(fù)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(jī)提供的電磁轉(zhuǎn)矩 T 負(fù)載提供的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TF 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載 空載損耗轉(zhuǎn)矩 T0 傳動損耗轉(zhuǎn)矩 T,