第2讲-第2章-电力拖动系统动力学.ppt

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1、第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学电机及拖动基础2.1 电力拖动系统转动方程式电力拖动系统转动方程式2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件条件教学目的1.了解电力拖动系统的基本组成了解电力拖动系统的基本组成2.掌握电力拖动系统运动方程式掌握电力拖动系统运动方程式3.掌握生产机械的负载转矩特性的分类掌握生产机械的负载转矩特性的分类4.掌握电力拖动系统稳定运行的条件掌握电力拖动系统稳定运行的条件一、重点:1 1、电力拖动系统运动方程式电力拖动系统运动方程式;2 2、负载负载的的转矩特性转矩特性 ;3 3、电力拖动系统稳定运行的条件、电

2、力拖动系统稳定运行的条件。重点与难点重点与难点二、难点:1 1、运动状态分析、运动状态分析 ；2 2、稳定运行的判定、稳定运行的判定 。第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学 凡是由电动机拖动生产机械，并完成一定工艺凡是由电动机拖动生产机械，并完成一定工艺要求的系统，都称为电力拖动系统。生产机械称为要求的系统，都称为电力拖动系统。生产机械称为电动机的负载。电力拖动系统一般构成如图所示。电动机的负载。电力拖动系统一般构成如图所示。电力拖动系统的基本组成电力拖动系统的基本组成起重机起重机第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学电力机

3、车电力机车皮带运输机皮带运输机第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学2.1 电力拖动系统转动方程式电力拖动系统转动方程式第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学 单轴电力拖动系统，单轴电力拖动系统，就是电动机输出轴与生就是电动机输出轴与生产机械的工作机构直接相连的系统。产机械的工作机构直接相连的系统。1、单轴电力拖动系统的运动方程式、单轴电力拖动系统的运动方程式熟悉的直线运动方程熟悉的直线运动方程旋转运动的电力拖动旋转运动的电力拖动系统运动方程系统运动方程生产机械电动机TTL电磁转矩电磁转矩 负载转矩负载转矩 角速度角速度化简后得化简后得运动方程的实用形式运动方程的实用形式第

4、第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学GD2 为物体的为物体的飞轮力矩飞轮力矩，它是一个整体物理量，它是一个整体物理量，反映转动体的反映转动体的惯性惯性 1、单轴电力拖动系统的运动方程式、单轴电力拖动系统的运动方程式2、电力拖动系统运动状态分析、电力拖动系统运动状态分析1).当当L时，时，dn/dtdn/dt=0，则，则n0 或或n常数，即常数，即电力拖动系统处于电力拖动系统处于静止不动或匀速运行的稳定状静止不动或匀速运行的稳定状态态。2).当当 L时，时，dn/dtdn/dt 0，电力拖动系统处于，电力拖动系统处于加速加速运行过程运行过程，即处于过渡过程中。，即处于过渡过程中。3).

5、当当T TL 时，时，dn/dtdn/dt 0，电力拖动系统处于，电力拖动系统处于减速减速运行过程运行过程，也是过渡过程。，也是过渡过程。第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学（T-TL）为动转矩。为动转矩。首先确定电动机首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向速的正方向，然后规定：，然后规定：（1 1）电磁转矩）电磁转矩 与转速与转速 的正方向相同时为正，相反的正方向相同时为正，相反时为负。时为负。（2 2）负载转矩）负载转矩 与转速与转速 的正方向相同时为负，相反的正方向相同时为负，相反时为正。时为正。（3 3）惯性转矩）惯性转矩 的大小和

6、正负号由的大小和正负号由 和和 的的代数和决定。代数和决定。运动方程式中转矩的正负符号分析运动方程式中转矩的正负符号分析运动方程式的一般形式运动方程式的一般形式 第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学2、电力拖动系统运动状态分析、电力拖动系统运动状态分析2.3.1 负载的转矩特性负载的转矩特性 不同生产机械的负载转矩不同生产机械的负载转矩TL L随转速随转速n变化规律不同，变化规律不同，用用负载转矩特性负载转矩特性来表征，即来表征，即n=f(TL)。各种生产机。各种生产机械的特性大致可分为以下三种类型械的特性大致可分为以下三种类型恒转矩负载特性恒转矩负载特性 恒功率负载特性恒功率负载

7、特性 通风机型负载特性通风机型负载特性 2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件运行的条件第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学1、恒转矩负载特性、恒转矩负载特性TL=常数，与转速常数，与转速n无关无关反抗性恒转矩负载特性反抗性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性负载转矩的方向始终与生负载转矩的方向始终与生产机械运动的方向相反，产机械运动的方向相反，总是阻碍电动机的运转。总是阻碍电动机的运转。当下放重物当下放重物时负载转矩时负载转矩变为驱动转变为驱动转矩，其作用矩，其作用方向与电动方向与电动机旋转方向机旋转方向相同，促使相同

8、，促使电动机旋转。电动机旋转。起重设备提升重物起重设备提升重物时，负载转矩时，负载转矩TL L为为阻力矩，与电动机阻力矩，与电动机旋转方向相反旋转方向相反位能性负载转矩由重位能性负载转矩由重力作用产生，其大小力作用产生，其大小和方向始终不变。和方向始终不变。第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学如轧钢机、机床的平移机构、电力机车等。如轧钢机、机床的平移机构、电力机车等。l考虑到损耗转矩考虑到损耗转矩T，折算到电动机轴上的，折算到电动机轴上的负载转矩特性如下图所示。负载转矩特性如下图所示。TnTLTTf/jTLTTf/jTnTf/jTTTLTL1、恒转矩负载特性、恒转矩负载特性第第2章

9、章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学反抗性恒转矩负载特性反抗性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性位能性恒转矩负载特性2、恒功率负载特性、恒功率负载特性3、通风机型负载特性、通风机型负载特性 PL=常数常数,TL=9.55P/nTL=Kn2 例：车床切削粗加工时例：车床切削粗加工时,切削量大切削量大(TL大大)，用低速，用低速档；精加工时，切削量小档；精加工时，切削量小(TL小小)，用高速档，用高速档 电扇、电扇、水泵、水泵、油泵等油泵等 注意注意：以上三类是典型：以上三类是典型的负载特性，实际生产的负载特性，实际生产机械的负载特性常为几机械的负载特性常为几种类型负载的综合。种类型负载的综合

10、。第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学电力拖动系统中一般存在以下电力拖动系统中一般存在以下三种惯性三种惯性三种惯性三种惯性：机械惯性机械惯性 反映在系统的飞轮惯量上，它使转速反映在系统的飞轮惯量上，它使转速不能突变。不能突变。电磁惯性电磁惯性 反映在电枢回路电感及励磁回路电感反映在电枢回路电感及励磁回路电感上，它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而上，它们分别使电枢电流和励磁电流不能突变，从而使磁通不能突变。使磁通不能突变。热惯性热惯性 它使电动机的温度不能突变。它使电动机的温度不能突变。2.3.2 电力拖动稳定运行的条件电力拖动稳定运行的条件第第2章章 电力拖动系统动力学电力

11、拖动系统动力学电机及拖动基础电机及拖动基础直流电动机的电力拖动直流电动机的电力拖动电力拖动的过渡过程一般分为两种：电力拖动的过渡过程一般分为两种：机械过渡过程机械过渡过程 它只考虑机械惯性，忽略影它只考虑机械惯性，忽略影响较小的电磁惯性。响较小的电磁惯性。电气、机械过渡过程电气、机械过渡过程 它同时考虑机械与电它同时考虑机械与电磁两种惯性。磁两种惯性。2.3.2 电力拖动稳定运行的条件电力拖动稳定运行的条件本课程只考虑机械过渡过程，即转速不能突变本课程只考虑机械过渡过程，即转速不能突变本课程只考虑机械过渡过程，即转速不能突变本课程只考虑机械过渡过程，即转速不能突变生产生产机械机械电动机电动机T

12、nTL 系统稳定运行的必要条件：系统稳定运行的必要条件：n不变，不变，T=TL 但不充分。但不充分。电动机轴的电动机轴的T与与n关系关系就是电动机就是电动机的的机械特性。机械特性。Tn0TFn0A负载转负载转矩特性矩特性电动机机械特性电动机机械特性 2.3.2 电力拖动稳定运行的条件电力拖动稳定运行的条件第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学l当有干扰时，系统能否稳定？当有干扰时，系统能否稳定？l当干扰消失后，能否回到原来的稳定状态？当干扰消失后，能否回到原来的稳定状态？TBTATCBTn0n0ATAAC2.3.2 电力拖动稳定运行的条件电力拖动稳定运行的条件第第2章章 电力拖动系统

13、动力学电力拖动系统动力学2.3.2 电电力拖动力拖动系统稳定运行的条件系统稳定运行的条件l 系统不稳定举例系统不稳定举例TBTATn0An0B 第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学l稳定系统与不稳定系统比较稳定系统与不稳定系统比较Tn0n0TLTLTn0n0dT/dn0,dT/dn0,dTL/dn0,dT/dndTL/dn 系统稳定运行的充分必要条件1、必要条件必要条件：电动机的机械特性与负载转矩特性有交点：电动机的机械特性与负载转矩特性有交点：即即 T=TL 2、充分条件充分条件：在交点处满足：在交点处满足：2.3.2 电力拖动稳定运行的条件电力拖动稳定运行的条件第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学一、回顾:1 1、电力拖动系统运动方程式电力拖动系统运动方程式;2 2、负载负载的的转矩特性转矩特性 ;3 3、电力拖动系统稳定运行的条件、电力拖动系统稳定运行的条件。l运动状态分析运动状态分析；l稳定运行的判定稳定运行的判定。二、预习:1、直流电机用途2、直流发电机原理及特点3、直流电动机原理及特点4、直流电机的主要结构、铭牌数据与型号第第2章章 电力拖动系统动力学电力拖动系统动力学