电力拖动讲义系统动力学

T
F
GR j
不考虑损耗，折算到电动机轴上的负载转矩；
考虑传动机构损耗，折算到电动机轴上的负载 转矩；
传动机构损耗的转矩：
T GR GR
j j
2.2 多轴电力系统简化
2.下降运动
下放重物时，折算到电动机轴上的负载转矩不变，即为 但提升和下放重物时损耗转矩的大小相等但方向相反，
T
F
T
F
GR j
精品
电力拖动系统动力学
第二章 电力拖动系统动力学
主要内容：
1、电力拖动系统转动方程式； 2、多轴电力系统简化； 3、负载的转矩特性与电力拖动系统稳定
运行的条件
2.1 电力拖动系统转动方程式
• 凡是由电动机作为动力，拖动各类生产机械，完成一 定的生产工艺要求的系统，都称为电力拖动系统。电 力拖动系统一般由电动机、传动机构、生产机械、电 源和控制装置五部分组成。
2.2 多轴电力系统简化
' 为下放重物时传动机构的效率，与提升同一重物，
两者之间的关系为：
' 1 1
2、飞轮矩的折算按动能不变原则
飞轮矩的折算：不论提升还是下降运动
GDF2 365Gnf2 2
电电
电电电电
电电电
电电电电
电电电电
2.1 电力拖动系统转动方程式
单轴电力拖动系统：电动机转轴与生产机械的工作机构直接相 连，工作机构是电动机的负载。
其中，T为电动机电磁转矩； n为电动机转速； T0为电动机空载转矩；
+
U
Ia 电电电
TF为工作机构（负载）的转矩
M
TL=TF+T0，一般情况下，T F T 0 T LT F
2.2 多轴电力系统简化
2、旋转运动的飞轮矩折算 飞轮矩折算的原则：系统储藏的动能不变
旋转物体动能公式：
A1JΩ2
1GD2
(2n)2
2 2 4g 60
工作机构转轴的飞轮矩为
G
D
2 ，动能为：
f
1
GD
2 f
2 4g
2 n f
60
2
折合到电动机轴上以后的飞轮矩为
G
D
2 F
，折算后动能为
1 GDF2 2 4g
2 n 2 60
根据折算前后动能不变的原则：
1
GD
2 f
2 4g
2 nf
60
2
1 2
GDF2 4g
2 n 2
60
GDF2
GD
2 f
n/n f
2
GD2f j2
GD2f j12 j22
2.2 多轴电力系统简化
由上面分析的结果可以得到整个电力系统折算到电动机轴上的总
飞轮转矩 G D 2 ，也就是简化后的系统转轴的飞轮矩，为：
GR j
因此，提升重物时由电动机负担损耗转矩即： T
GR T
j
下放重物时，负载负担了损耗转矩，即：
GR T TF j T
若用效率表示下放重物时考虑传动机构的转矩损耗，则折算
到电动机轴上的负载转矩为：
T F G jR T G jR G jR G jR G jR 2 1 G jR'
T n GD2 等效负载
TF
多轴系统单轴系统，即把负载转矩Tf折算到电动机
轴上变成TF，看成等效负载的负载转矩；把系统各轴上的飞轮转 矩折算到电动机轴上变成一个总飞轮转矩GD2
2.1 电力拖动系统转动方程式
电动机
GDa2
Tn
GDb2
nf nb
j1η1
电动机
Tf 工作机构
T n GD2 等效负载
TF
作平移运动部分的物体总重为： Gf mf g
其动能为：
1 2
mf
2
1 2
Gf g
2
折算到电动机轴上的动能为：
1 2
GDF2 4g
2 n
60
2
折算前后的动能不变，因此：
1 2G gf21 2G 4 D gF 226 0n2 G D F 24G 2fn2 2365G n f22
60
其它轴上的飞轮矩的折算按旋转运动的方法
GD2 GDa2GjD12b2 Gj12Dj222f
写成一般形式：
GD2GD a 2G jD 12b2G j12D j2 c2 2 GjD 22 f
为了简化计算，一般采用下面的估算公式
GD2(1)GDD 2
G D D2是电动机转子的飞轮矩。一般取： 0 .20 .3
2.2 多轴电力系统简化
二、平移运动的转矩与飞轮矩的折算
1.转矩的折算
切削功率： P F
电动机轴上功率为：TF
TF
2 n
60
若不考虑传动系统的损耗，根
总质量mL
据功率不变的原则，有：
R
FvTF260nTF2F n9.55Fn
60
T
若考虑传动损耗，则：
电动机
TF
9.55 F n
刨刀 FV
n TF 电动机
JF 等效负载 TF
2.2 多轴电力系统简化
2.飞轮矩的折算
车床主传动
2.2 多轴电力系统简化
三、升降运动的转矩与飞轮矩的折算
电动机
GDM2
T
GD12
L j1η1 1
j2η2 GD22
T GD2
电动机
等效负载
TF
滚筒
mv
提升运动：电动机为电动状态；下降运动：电动机为发电状态
2.2 多轴电力系统简化
1.提升运动：方法同平移运动
(1).转矩的折算
T
F
GR j
T TL 375 dt
（T-TL）称为动转矩。动转矩等于零，系统
处于恒转速稳定运行；动转矩大于零，系统
U
电电电
M T n TL
处于加速过渡过程；动转矩小于零，系统处于
电电
减速过渡过程。
2.1 电力拖动系统转动方程式
电动机
GDa2
Tn
GDb2
nf nb
j1η1
电动机
Tf 工作机构
j2η2 GDf2
1、转矩折算的原则：系统传递的功率不变
T f fT F T FT f f T fn nf T jf
若考虑到传动机构的传动效率，根据功率不变的原则，可得：
TF
Tf j
考虑到传动效率前后，转矩折合值之差为：
Tf Tf T
j j
传动机构的总效率，等于各级传动效率乘积，即123
j 传动机构总的速比，等于各级速比的乘积，即 jj1j2j3
j2η2 GDf2
折算原则：保持系统的功率传递关系及系统的储存动能不变。
负载转矩的折算：从已知实际负载转矩Tf求出等效的负载转矩TF 飞轮矩的折算：从已知的各轴上的飞轮矩 GDa2,GDb2,GD2f，求出系 统的总飞轮矩GD2
单轴系统
多轴系统
2.1 多轴电力系统简化
一、工作机构为转动时，转矩与飞轮矩的折算
单轴电力拖动系统的电磁转矩、负载转矩与转速
T n TL
可用下式表示：
d
电电
T TL J dt
2.1 电力拖动系统转动方程式
利用公式变换得：
2n
60
J=m 2GD 2G D 2
g4 4g
其中，G D 2为飞轮惯量或飞轮矩；
+
单轴电力拖动系统的电磁转矩、负载转矩 Ia
与转速可用下式表示：
GD2 dn