7电力系统基础知识PPT

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第一章 电力拖动系统的动力学基础 实际上,在多轴拖动系统的机械功率传
递过程中,传动机构存在功率损耗,即 传动损耗。这部分损耗是由电动机承担 的,因此,电动机输出的机械功率比生 产机械消耗的功率大。这部分损耗可以 用传动机构的效率ηc来描述。于是,有
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
电力拖动
绪论
1 电力拖动系统在国民经济中的应用 在现代化工业生产和交通运输、科学
研究等诸多领域,绝大部分生产机械都 是采用电动机作为原动机来拖动; 例如,各类机床设备、起重设备、电动 车和纺织机械等。
电动机拖动生产机械运动的系统 称为电力拖动系统.也称为电气 传动系统。
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绪论
生产过程中完成加工、搬运等各项工作的机械,统 称为生产机械,例如,机床、泵、起重机、轧钢机 和电机车等。
由于在实际工程上是用转速n而不是用角速 度愿来描述电视转速的,所以,还需把式化成 工程上的实用形式。现将Ω=2∏n/60代入式, 可得实用的电力拖动系统的运动方程式
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
由式,电动机的工作状态可由运动方程表示出来。当 M= ML时n=0或n=常值,即电动机静止或等速旋转, 拖动系统处于稳定运行状态,简称稳态;
的体现。旋转体的动能为专1/2 JΩ2,如 令J代表多轴系统折算成单轴系统后的等 效转动惯量,根据折算前后系统贮存动 能不变的原则,有
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.2.2平移运动 在实际生产中。有相当一部分生产机
械的工作机构作平移运动,例如龙门刨 床工作台。由于平移运动属于直线运动, 因此,其转矩和飞轮矩的折算公式与上 述旋转运动有所不同。图给出了刨床的 传动示意图。 平移运动的转矩折算和飞轮矩折算。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.2.3.2 飞轮矩的折算 由于升降运动和平移运动同届于直线运动,所
以,升降运动的飞轮矩折算与平移运动的飞轮 矩折算方法相同。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
由于采用多机拖动方式易于实现自动化生产,因 此,在现代化的电力拖动系统中大都采用多电动机
拖动方式。
随着电力电子技术的迅速发展和微计算机的广泛应 用.使得多电动机拖动系统进入了一个新的阶段。
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绪论
电力拖动系统的分类和特点 分直流电力拖动系统和交流电力拖动系统。
以直流电动机作为原动机的称为直流电力拖动 系统;
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第一章 电力拖动系统的动力学基础 1.1 电力拖动系统的运动方程式 1.1.1 电力施动系统的组成 电力拖动系统是由电动机、生产机械、
传动机构、控制设备和电源等五大部分 组成。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.1.2 电力拖动系统的运动方程式
1.1.2.1 直线运动方程 根据牛顿第二定律,质 点的运动方程式为
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1.3 生产机械典型负载转矩特性 分析电力拖动系统的动力学关系,必须了解静负
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.3.2 恒功率负载特性 负载功率PL为一常值,负裁转矩ML与转速n成
反比的负裁称为恒功率负载。 如机床在加工工件过程中,初加工时,切削量
电动机及其控制设备以及生产机械组成的成套装置, 称为电力拖动装置,或电力拖动系统。
电动机是生产机械的原动机。 然而,在某些情况下,电动机也起制动作用,把机
械能转换成电能,此时,我们称电动机运行在电磁 制动状态。
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绪论
2、电力拖动系统的发展 电力拖动的发展,大体上经历了成组拖
动、单机拖动和多机拖动三个阶段。 成组拖动是用一台电动机拖动一根主轴,
单轴拖动系统。该拖动系统的传动机构 为两级齿轮减速机构,其减速比分别为j1、 j2,传动效率分别为η1、 η2,三根转轴的 转速分别为n,n1,nm,三根轴上的转矩和 飞轮矩也不相同。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础 1.2.1 旋转运动 在实际生产中.有许多生产机械的工作
机构的运动属于旋转运动。 介绍旋转运动时转矩和飞轮矩的折算。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础 1.2.3升降运动 有些生产机械的工作机构是作升降运
动的,如起重机和电梯等。虽然升降运 动和平移运动同属于直线运动,但它具 有不同于平移运动的特点。现以图所示 的起重机提升机构为例来进行讨论。
主要内容: 电力拖动系统的运动方程式,电力拖动系统的
组成,电力拖动系统的运动方程式,运动方程 中各物理量正负号的标注规定,工作机构的转 矩和飞轮矩的折算,旋转运动,平移运动,升 降运动,生产机械典型负载转矩特性,恒转矩 负载特性,恒功率负载特性,通风机型负载特 性,传动损耗和传动效率。
重点与难点 工作机构的转矩和飞轮矩的折算
M向L,也变为为正负向值,,当如n为图负所方示向。时, ML也改变方 反抗性恒转矩负载转矩特性应画在第I象限
和第Ⅲ象限内。 压延机构、机床的平移机构和电车的平道行
驶等。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.3.1.2 位能性恒转矩负载 静负裁转矩的方向不随转速方向改变而改
再由传动带或绳索分别拖动几台生产机械。 效率很低,已不采用。 一台电动机拖动一台生产机械,从而减少 了中间传动机构,提高了效率,并可充分 利用电动机的调速性能来满足生产机械的 工艺要求。
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绪论
现代化的生产机械,大都采用多电动机拖动运动机 构这种较复杂的拖动方式,即用一台电动机来拖动 生产机械中的某一个部件。
裁转矩,而静负裁转矩是由生产机械决定的。
为了方便分析问题,通常按照生产机械负载转矩 与转速的关系将生产机械进行分类。
根据统计,大多数生产机械的负载转矩特性可归 纳为:恒转矩负载特性、恒功率负载转矩特性和通 风机型负裁特性三大类。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.3.1 恒转短负载特性 所谓恒转短负载特性是指负载转矩ML与
以交流电动机作为原动机的称为交流电力拖动 系统。
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绪论
直流电力拖动系统优点: 具有起动转矩大、可在较大范围内实现速度
的平滑调节和易于控制等。
直流电力拖动系统缺点: 直流电动机具有换向器和电刷装置,限制了
电动机向高速和大容量方而发展,并且也不 能直接用于易燃、易爆等工业场合。
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绪论
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
2.下放重物 下放重物时,重物对卷筒釉的负载转矩大小仍为
GR及。在不计传动机构损耗时,折算到电动机釉上 的负载转矩仍可用上式描述。但在下放重物时,是 重物(负载)带动电动机,重力作用拉着整个系统反 方向运动。此 时,电动机的电磁转矩起制动作用, 即阻碍系统的运动。这时,如果考虑传动机构的损 耗,很明显,这部分损耗是由负载来承担的。于 是.如仍用传动机构的效率来描述传动机构损耗的 话,则下放重物时折算到电动机袖上的负载转矩应 为
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第一章 电力拖动系统的动力学基础 可将旋转工作机械等效为一实圆柱体,
于是上式中的转动惯量J可用下式表示
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
在式中,GD2称为飞轮矩(N·m2)。它是实际工 程中用来描述旋转物体惯性的物理量。 GD2看 成是一个不可分的整体符号。
变的负裁称为位能性恒转矩负裁,如起重 机提升装置中由重物产生的静负载就是位 能性负裁。如图所示 不论提升重物(n正)或是下放重物[n为负), 负特裁性转画矩在始第终I象是限反和方第向Ⅳ的象,限即内M,L始表终示为特正性, 的直线是连续的。 注意:提升时,转矩ML是反对提升的,下 放时, ML却是帮助下放的。
当M> ML时,n>0,电动机加速; 当M< ML时,n<0,电动机减速。不论加速还是减速,
由于拖动系统的运动均处于过渡过程之中,所以称之 为动态.
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第一章 定 通常,在确定运动方程中各量的正方向时,往
往以电动机的转速n为参考。首先确定M的正方 向。转速正方向的选取是任意的,顺时针方向 或逆时针方向均可定义为正方向。 在实际工程上,习惯于把提升装置提升重物时 的转速方向定义为正方向;把机床对应于进给 切削方向的转速定义为正方向。一旦转速的正 方向确定下来,转矩的正方向可按下列则确定:
电动机轴与工作机构轴的转速比j为总转 速比,在多级传动机构中应为各级转速 比之积,即j=j1·j2…;
传动效率ηc 也同样是传动机构的总效率, 为各级传动效率之积,即ηc= η1·η2 … 。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.2.1.2 飞轮矩的折算 飞轮矩的大小是旋转工作机构机械惯性
不与工作机构轴直接连接,而是通过传 动机构与工作机构轴连接,以便实现电 动机转速与工作机构转速的匹配。由于 这类拖动系统具有两根或两根以上不同 转速的轴,所以称为多袖旋转系统,简 称多袖系统。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
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第一章 电力拖动系统的动力学基础 图给出了一种三轴拖动系统及其等效的

f=ma
f——作用在质点上的所有外力的合力;
m——质点的质量;
a——质点的加速度。

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第一章 电力拖动系统的动力学基础
在电力拖动装置中,有很多部件是做直线运动 的,例如起重机的吊钩、机床的工作台、电梯 的升降室以及直线电动机等。这些部件的直线 运动可以看作是刚体的直线运动,而刚体的直 线运动方程式与质点的运动方程式具有相同的 形式。
从电力拖动过程考虑,可把作用在直线运动部 件上的外力分为拖动力和静负载力两部分。于
是,可得出直线运动方程式
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.1.2.2 单轴旋转系统的运动方程式 在电力拖动系统中,存在着大量的绕固定轴旋
转的部件,例如旋转电动机、齿轮和各种做旋 转运动的工作机构等。 根据物理学中的刚体转动定律来分济和描述这 些旋转部件的运动规律。 首先来分析典型的单轴旋转系统。 所谓的单轴旋转系统是指,在电力拖动装置中 没有传动机构, 其运动系统只有同一种转速的旋转系统,通常 简称为单轴系统.
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第一章 电力拖动系统的动力学基础 (1)电动机(电磁)转矩M的正方向与转速
的正方向相同 (2)静负载转矩ML的正方向与转速的正方
向相反。
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1.2 工作机构的转矩和飞轮矩的折算 在实际的拖动系统中,电动机的轴往往
转速n无关的特性,即当转速变化时,负 裁转矩ML保持常值。
恒转矩负裁可进一步分为反抗性恒转矩 负载和位能性恒转矩负裁两大类。
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第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.3.1.1 反抗性值转矩负载 反抗性值转矩负裁特性的特点是恒值转矩ML
总是与运动方向相反。 对于反抗性恒转矩负裁,当转速n为正向时,
对于交流电力拖动系统,由于交流异步电动 机具有结构简单、维修方便,且能在环境条 件较恶劣的场合下运行,所以交流电力拖动 系统在工农业生产中得到广泛的应用。
但是,由于交流电力拖动在调速性能等指标 上还不能完全赶上直流电力拖动,所以,在 要求很高的调速系统中,交流电力拖动仍受 到一定的限制。
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