电机拖动第1章3

具体到每次加工，却还是恒转矩负载
说明：
以上所述各种负载 都是从实际负载中概括出来的典型负载形式 实际的负载可能是 以某种典型为主，或某几种典型的结合 例如
通风机：主要是泵类负载特性，但是轴承摩擦又是反抗性恒 转矩负载特性，只是运行时后者数值较小而已 起重机：在提升或下放重物时，主要是位能性恒转矩负载
即在某一方向阻碍运动，而在另一方向促进运动
2．位能性恒转矩负载
起重机的提升机构
不论是在提升重物还是下放重物 由于重物的作用方向永远向着地心 位能性恒转矩负载 所以 重力产生的负载转矩方向固定不变 即
当提升重物时，TL与nL的方向相反 当下放重物时，TL和nL的方向相同
提升n L T TL
nL T 下放 TL
n
T TL 相反 ⇒ T < 0 相同 ⇒ TL < 0 nL＜0
F = µG
TL 0
v G F = µG 图1.5 反抗性恒转矩 负载特性曲线
TL T
⇒ T ≡ TL = C > 0
位于第Ⅰ象限 TL阻碍运动 是制动性转矩
⇒ T ≡ TL = C < 0
位于第Ⅲ象限 TL阻碍运动 是制动性转矩 总与运动方向相反
典型的负载转矩特性有：
恒转矩负载特性 通风机与泵类的负载特性 恒功率负载特性
1.3.1 恒转矩负载特性
特点：——顾名思义
负载转矩 TL 恒定不变 与负载转速 nL 无关 即TL = 常数——恒转矩
分为两种：
反抗性恒转矩负载 位能性恒转矩负载
1．反抗性恒转矩负载
特点：——顾名思义
恒转矩
负载转矩TL绝对值大小恒定不变 与负载转速nL大小无关 即TL的绝对值 = 常数
分析拖动系统时，负载转矩特性都作为已知量对待
本章小结
比较典型的电力拖动系统有以下四种：
单轴旋转拖动系统——运动方程式 多轴旋转拖动系统 多轴旋转加平移运动的拖动系统 多轴旋转加升降运动的拖动系统 负载转矩 飞轮矩 折算原则 折算方法
负载转矩特性定义及分类
恒转矩负载特性 通风机与泵类的负载特性 恒功率负载特性 特点
特点
TL大小恒定不变
反抗性恒转矩负载 应用场合：
由摩擦力产生转矩的机械
皮带运输机 可逆轧钢机 机床刀架的平移运动 行走机构 地铁列车
2．位能性恒转矩负载
特点：——顾名思义
恒转矩
负载转矩TL的绝对值大小恒定不变 与转速nL大小无关 即TL = 常数
位能性
负载转矩TL作用方向固定不变 与转速nL的方向无关
1.3.2 通风机与泵类的负载特性
特点：——实验研究结果
负载转矩与转速的平方成正比 即： 2 TL = k ⋅ nL 或
2 TL ∝ nL
其中：k为比例系数，常数
图1.7 通风机、泵类 负载特性曲线
通风机与泵类负载 应用场合：
通风机：
鼓风机或吹风机——例如，燃煤锅炉入口 引风机或抽风机——例如，燃煤锅炉出口
反抗性
TL作用方向总与运动方向相反 总是反抗运动或阻碍运动——制动性转矩 因此又称为摩擦性转矩
1．反抗性恒转矩负载
说明：
当nL方向发生变化时 TL作用方向也随之发生变化 TL作用方向恒与运动的方向相反 即总是反抗运动或阻碍运动 转矩的性质是反抗运动的制动性转矩 又称摩擦性转矩
约定
拖动转矩——帮助运动或促进运动 制动转矩——阻碍运动或反抗运动
第 1 章 电力拖动系统动力学
1.1 电力拖动系统的运动方程式 1.2 负载转矩和飞轮矩的折算
1.2.1 旋转运动 1.2.2 平移运动 1.2.3 升降运动
1.3 负载转矩特性
1.3.1 恒转矩负载特性 1.3.2 通风机与泵类的负载特性 1.3.3 恒功率负载特性
1.3 负载转矩特性
定义：
生产机械的负载转矩和转速之间的关系 即：nL = f (TL) n = f (T) 称为负载转矩特性 又称负载特性，或负载的机械特性
阻碍运动 制动转距
v G F = µG v G F = µG △T T TL nL TL △T
位能性恒转矩负载TL的符号
TL方向固定不变，与nL方向无关 T nL 则TL有时与nL相同，有时与nL相反
nL＞0时，T ≡ TL＞0 nL＜0时，T ≡ TL ＞ 0
阻碍运动——制动转距 帮助运动——拖动转距
当转速变化时，负载功率保持不变 故称之为恒功率负载特性——顾名思义
恒功率负载 应用场合：
机床的切削加工
粗加工时，需要较大吃刀量和较低速度 精加工时，需要较小吃刀量和较高速度
轧钢机轧制钢板
工件小，需要高速度小转矩 工件大，需要低速度大转矩
从生产加工工艺要求的总体看
负载的转速与转矩之积为常数——恒功率负载特性
第1章作业
必做题：P14 1-3 选做题：P14 1-4
节距：即齿距 齿轮8周长=齿距×齿数 转速=切削速度/齿轮8周长
注：
选做题若做对
作业成绩上浮一档，如5－ → 5
选做题若做错
作业成绩不变，不扣分
下放 TL：重物对 卷筒轴的负载转矩 TL方向：固定不变 △T：摩擦性转矩 总与运动方向相反
位能性恒转矩负载 应用场合：
电梯 提升机 起重机 卷扬机
反抗性恒转矩负载， 位能性恒转矩负载的区别
反抗性恒转矩负载TL的符号
TL作用方向总是与nL相反
nL＞0时，T ≡ TL＞0 nL＜0时，T ≡ TL＜0
2．位能性恒转矩负载
n
n的正方向 nL > 0 相同 ⇒ T > 0 相反 ⇒ TL > 0 相反 ⇒ ∆T > 0 nL < 0 相同 ⇒ T > 0 相反 ⇒ TL > 0 相同 ⇒ ∆T < 0 提升 △T T nL TL
T TL △T 负载 特性 曲线 特点
0 TL
T nL
T
△T TL
nL＞0 ⇒ T ≡ TL > 0 nL＜0 ⇒ T ≡ TL > 0 位于第Ⅰ象限 位于第Ⅳ象限 TL阻碍运动 TL帮助运动 是制动性转矩 是拖动性转矩 TL大小恒定不变 TL方向固定不变
T ， TL ： 与运动方向相同时，帮助运动，为拖动转矩 与运动方向相反时，阻碍运动，为制动转矩
转矩的符号（前面讲过）
T： 与n的正方向相同时为正，相反时为负 TL：与n的正方向相反时为正，相同时为负
1．反抗性恒转矩负载
v n的正方向 nL > 0 相同 ⇒ T > 0 相反 ⇒ TL > 0 nL＞0 负载 特性 曲线 nL < 0 G
泵类：
水泵 油泵ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.3.3 恒功率负载特性
特点：
负载转矩与转速成反比，即
TL =
k nL
其中，k为比例系数，常数
图1.8 恒功率 负载 特性 曲线
此时负载功率为
PL = TL ⋅ Ω = TL ⋅
2πnL k 2πnL k k = ⋅ = = = 常数 60 nL 60 60 2π 9.55
从上式可以看出：