电机与拖动基础(现用)[深度荟萃]
《电机及拖动基础》课件第1章
图1-14 直流电动机的气隙磁场分布示意图 (a) 主极磁场 ；(b) 电枢磁场；(c) 气隙磁场
1.4 直流电机的基本公式
直流电机的电枢是实现机电能量转换的核心，一台直流电 机运行时，无论是作为发电机还是作为电动机，电枢绕组中都 要因切割磁感应线而产生感应电动势，同时载流的电枢导体与 气隙磁场相互作用产生电磁转矩。
f=Bxli
(1-2)
图1-2 直流电动机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电流方向；(b) 转子转过180°后的电流方向
例1.2 电动机拖动的生产设备常常需要作正转和反转的 运动，例如龙门刨床工作台的往复运动、电力机车的前行和倒 退等，那么图1-2所示的直流电动机怎样才能顺时针旋转呢？
3) 额定电流IN 额定电流是指额定电压和额定负载时，允许电机电刷两端 长期输出(发电机)或输入(电动机)的电流，单位为A。 对发电机，有
对电动机，有
PN=UNIN
PN=UNINηN
式中：ηN——额定效率。
4) 额定转速nN 额定转速是指电机在额定运行条件下的旋转速度，单位为 r/min。 此外，铭牌上还标有励磁方式、工作方式、绝缘等级、重 量等参数。还有一些额定值，如额定效率ηN、额定转矩TN、额 定温升τN，一般不标注在铭牌上。
定律告诉我们，在均匀磁场中，当导体切割磁感应线时，导体 中就有感应电动势产生。若磁感应线、导体及其运动方向三者 相互垂直，则导体中产生的感应电动势e的大小为
e=Bxlv
(1-1)
图 1-1 直流发电机的工作原理图 (a) ab边在N极下、cd边在S极下的电动势方向；(b) 转子转过180°后的电动势方向
2. 转子部分 1) 电枢铁芯 电枢铁芯由硅钢片叠成。为了减小涡流损耗，电枢铁芯 通常采用 0.35～0.5 mm厚且两面涂有绝缘漆的硅钢冲片叠压 而成。有时为了加强电机冷却，在电枢铁芯上冲制轴向通风孔， 在较大型电机的电枢铁芯上还设有径向通风道，用通风道将铁 芯沿轴向分成数段。整个铁芯固定在转轴上，与转轴一起旋转。 电枢铁芯及冲片形状如图1-9所示，电枢边缘的槽供安放电枢 绕组用。
电机与拖动基础讲课件
7.1.5 异步电动机的工作原理
1. 实验演示 为了说明交流异步电动机的工作原
理，先做一个实验。如图7.1所示， 将一个可绕轴自由转动的金属框放 置在蹄形永久磁铁的两磁极之间， 永久磁铁架装在支架上，并装有手 柄。摇动手柄使永久磁铁环绕金属 框旋转，这时会看到金属框也随着 磁铁的旋转而转动起来。
电机与拖动基础讲
7.1.1 异步电动机主要用途与分类
异动步电动机按电源相数分类可分为三相异 步电动机与单相异步电动机。三相异步电动机 使用三相交流电源，它具有结构简单、使用和 维修方便、坚固耐用等优点，在工农业生产中 应用极为广泛。 • 分类
1. 按相数分：单相，两相和三相 2. 按转子结构分：绕线式和鼠笼式 3. 按有无换向器分：有换向器和无换向器
第7 章 异步电动机原理
电机与拖动基础讲
本章内容
• 三相异步电动机的工作原理 • 三相异步电动机转子静止时的电磁关系 • 三相异步电动机转子旋转时的电磁关系 • 三相异步电动机的功率和转矩 • 三相异步电动机的机械特性 • 三相异步电动机的工作特性和参数测定 • 本章小结 • 习题与思考题
电机与拖动基础讲
电机与拖动基础讲
7.1.2 三相异步电动机的结构
(3) 定子绕组。定子绕组是电动机 的电路部分，一般是由绝缘铜(或 铝)导线绕制的绕组联接而成。它 的作用就是利用通入的三相交流电 产生旋转磁场。
2. 气隙
异步电动机的气隙比同容量直流电 动机小得多，在中小型异步电动机 中，气隙一般为0.2 ~ 0.5mm。
电机与拖动基础讲
7.1.2 三相异步电动机的结构
• 三相异步电动机由静止的定子和转子两大部分组 成。定子与转子之间有一很小的气隙。
电机与拖动基础
电机与拖动基础1.直流电机的转子是直流电机进行能量转换的枢纽。
而交流电机的定子是进行能量转换的枢纽，是交流电机的核心。
2.直流电机电刷的作用是用以引入或引出直流电压和直流电流。
3.换向器在直流电动机中配以电刷，能将外加直流电源转换为电枢线圈中的交变电流，使电磁转矩的方向不变。
在直流发电机中，换向器配以电刷能将电枢线圈中感应产生的交变电动势转化为正负电刷上引出的直流电动势。
4.电动机的额定功率是轴上输出的机械功率。
P N =U N I N ηN ×10-3。
发电机的额定功率是电枢输出的电功率，P N =U N I N ×10-3.5.直流电机的元件数S ，换向片数K ，槽数Z ，S=K=Z6.单叠绕组的并联支路对数a 等于极对数p 。
单波绕组的并联支路对数总是1。
7.直流电机的励磁方式1.他励直流电动机2.并励直流电动机3.串励直流电动机4.复励直流电动机。
其中前两个的励磁绕组导线细而长。
8.直流电机空载时的气隙磁场磁密分布为平顶波。
电枢磁通势分布为三角形（多阶梯形波）波，电枢磁场磁密分布为马鞍形。
9.电枢磁通势对气隙分布的影响称为电枢反应。
10.电刷放在几何中心线上时对电枢反应的影响为1.使气隙磁场发生畸变，半个磁极磁场削弱半个磁极磁场增强2.磁路饱和时有去磁作用，使每个磁极下总的磁通有所减少。
11.直流电机电枢绕组的感应电动势Ea=Ce Φn ，电磁转矩T=Ct ΦIa 。
Ct=9.55Ce12.直流电动机在电动机运行状态下的电枢电动势Ea 总小于端电压U ，直流发电机的电枢电动势总大于端电压。
直流电动机的电磁功率是电机由电能转换为机械能的那一部分功率，直流发电机的电磁功率是机械能转换为电能的那一部分功率13.直流的换向主要有直接换向（理想换向不产生火花），延迟换向，电磁性火花14.改善幻想的方法：1.选用合适的电刷，增加电刷与换向片之间的接触电阻2.装设换向极15.习题1.816.电力拖动方向的判断：首先选定转速n 的正方向，则拖动转矩T 的正方向与转速的正方向相同为正，反之为负；负载转矩T L 与转速的正方向相反是为正，反之为负。
电机与拖动基础
GD 1 δ GD
2 F
2 a
δ 0.2 ~ 0.3
n 电动机
GDa2 nb
GDb2
nf GDf2 工作负载
例题：2-1
1 0.91,2 0.93,
n 2450 r / min,
解： j1 2450 3.024691, 810 j2
T j1η1
j2η2
2 2 已知：GD a 14.5 N m2 , GD 2 18.8 N m2 , GD f 120 N m2 b
2
2
T
TF 负载
GD2 称飞轮矩 T-TF 为动转矩 T-TF=0，系统稳定运行 T-TF>0，系统加速过渡过程 T-TF<0，系统减速过渡过程
GD dn T TF 375 dt
2
能量平衡方程式
d T -TF = J = dt
电动机产生(T >0) 或吸收的机械功率 （ T <0) 生产机械吸收 (TF >0) 或释放的机械功率 (TF <0)
例1：将 u1、u2 用相量表示。
u1 2U 1 sin t 1 u 2 2U 2 sin t 2
幅度：相量大小 设： 相位： 2
U2
2
1
U 2 U1
领先 U U2 1
落后
1
U1
U1
落后于
U2
？
例2：同频率正弦波相加 -- 平行四边形法则
1 f T
2π 1 2π 2πf T T
中国 50 Hz 美国 、日本 60 Hz
正弦波的相量表示法 概念 ：一个正弦量的瞬时值可以用一个旋转的
绪论-《电机与拖动基础》
3.电磁力定律：
载流导体在磁场中要受到力的作用，方向 用左手定则判定。
f=Bil 在旋转电机中，作用在转子载流导体上的电磁力 将使转子受到一个力矩，我们称之为电磁转矩。 电磁转矩是电机实现机电能量转换的重要物理量。
0.5电机中所用的主要材料：
已经知道电机是进行机电能量转换或信号转换的机 械电磁装置，由此，电机中所用的材料无外乎： 1）导电材料：构成电机中的电路系统，为了减少损 耗，要求材料的电阻率小，常用的有紫铜和铝。 2）导磁材料：构成电机中的磁路系统，要求材料具 有较高的导磁率和较底的铁耗系数，常用硅钢片、 钢板和铸钢。 3）绝缘材料：作为带电体之间及带电体与铁心间的电 气隔离，要求耐热好，介电性能高。
磁路的材料不同，其导磁性能也不同。
铁磁材料的特点：
（1）磁导率随着外加磁场的变化而发生相应的变化， 存在磁饱和现象。 （2）在交变磁场的作用下，存在磁滞和涡流现象， 在铁磁物质内产生能量损耗，即铁耗。
绪论
0.1 电机及电力拖动系统概述
电机是利用电磁感应原理工作的机械。 电机常用的分类方式有两种：一是按功能分，有发电机、 电动机、变压器和控制电机四大类；二是按电机结构或转速分， 有变压器和旋转电机。
两种方法归纳如下：
电机
变压器 直流电机
交流电机
控制电机
直流发电机
直流电动机 同步电机
同步发电机 同步电动机
e d N d
dt
dt
分类：根据原因的不同，感应电动势可分为以 下 两类： 1）切割（运动）电动势：指线圈不动，跨接在线 圈上的导体运动，使得穿过线圈的磁通随着时间 的变化而变化。此时的e叫做切割电动势e=Blv,方 向由右手定则判定。
电机与拖动基础12章课件
nC U e a CeC R T a2Tn0T
电机与拖动基础12章课件
nC U e a CeC R T a2Tn0T
❖ 单相罩极式异步电动机结构 简单、成本低、维护方便。 但启动转矩小，所以主要用 于小功率电动机的空载起动 场合，如小型风扇、电唱机 等。
电机与拖动基础12章课件
12.2 伺服电动机
❖ 伺服电动机把输入的电压信号转变为转轴的角位移或角速度 输出，改变输入信号的大小和极性可以改变伺服电动机的转 速与转向，故输入的电压信号又称为控制信号或控制电压。
❖ 伺服电动机分为直流伺服电动机和交流伺服电动机两大类。 直流伺服电动机输出功率较大，功率范围为1～600瓦，有的 甚至可达上千瓦；而交流伺服电动机输出功率较小，功率范 围一般为0.1～100瓦。
电机与拖动基础12章课件
12.2.1 直流伺服电动机
❖ 直流伺服电动机实际上就是他励直流电动机，只不过直流 伺服电动机输出功率较小而已。
电机与拖动基础12章课件
1.驱动微电机：用来拖动各种小型负载，功率一般都在 750W以下，最小的不到1W，因此外形尺寸较小，相应 的功率也小，本章主要介绍单相异步电动机，微型同步 电动机。
2. 控制电机：在自动控制系统中对信号进行传递和变换， 用做执行元件或信号元件，要求有较高的控制性能，如： 反应快,精度高,运行可靠等等。主要介绍伺服电动机， 步进电动机。
般产生椭圆旋转磁通势。F+F-。合成电磁转矩为T。
(完整word版)电机及拖动基础知识要点复习(良心出品必属精品)
电机复习提纲第一章：一、概念：主磁通，漏磁通，磁滞损耗，涡流损耗磁路的基本定律:安培环路定律: 磁路的欧姆定律作用在磁路上的磁动势 F 等于磁路内的磁通量 Φ乘以磁阻Rm磁路与电路的类比：与电路中的欧姆定律在形式上十分相似。
E=IR磁路的基尔霍夫定律（1）磁路的基尔霍夫电流定律穿出或进入任何一闭合面的总磁通恒等于零（2）磁路的基尔霍夫电压定律沿任何闭合磁路的总磁动势恒等于各段磁路磁位差的代数和。
第二节 常用铁磁材料及其特性一、铁磁材料1、软磁材料：磁滞回线较窄。
剩磁和矫顽力都小的材料。
软磁材料磁导率较高，可用来制造电机、变压器的铁心。
2、硬磁材料：磁滞回线较宽。
剩磁和矫顽力都大的铁磁材料称为硬磁材料，可用来制成永久磁铁。
二、铁心损耗NiHL1、磁滞损耗——材料被交流磁场反复磁化，磁畴相互摩擦而消耗的能量。
2、涡流损耗——铁心内部由于涡流在铁心电阻上产生的热能损耗。
3、铁心损耗——磁滞损耗和涡流损耗之和。
第二章：一、尽管电枢在转动，但处于同一磁极下的线圈边中电流方向应始终不变，即进行所谓的“换向”。
二、一台直流电机作为电动机运行——在直流电机的两电刷端上加上直流电压，电枢旋转，拖动生产机械旋转，输出机械能；作为发动机运行——用原动机拖动直流电机的电枢，电刷端引出直流电动势，作为直流电源，输出电能。
三、直流电机的主要结构（定子、转子）定子的主要作用是产生磁场转子又称为“电枢”,作用是产生电磁转矩和感应电动势要实现机电能量转换，电路和磁路之间必须在相对运动，所以旋转电机必须具备静止的和转动的两大部分，且静止和转动部分之间要有一定的间隙（称为：气隙）四、直流电机的铭牌数据直流电机的额定值有：1、额定功率PN(kW)2、额定电压UN(V)3、额定电流IN(A)4、额定转速nN(r/min)5、额定励磁电压UfN(V)五、直流电机电枢绕组的基本形式有两种：一种叫单叠绕组，另一种叫单波绕组。
单叠绕组的特点：元件的两个端子连接在相邻的两个换向片上。
电机与电力拖动基础 (全)
3.单迭绕组展开图
τ n τ τ τ
1 2 3
4
5
6
7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
N1
S1
N2
S2
15
16 1 2 3 4_ 5 6 7 + A1 B1
8
9 10 11 12 13 14 _ + A2 B2
+
_
图中四个方框代表四个主磁极,相同极性的两个电刷均 用导线并联后引往出线端.四个电刷均安放在相应的四个 主磁极的极轴线处的换向片上,电刷宽度等于一个换向片 宽.电枢铁心槽数、元件数以及换向片数均相等且为16。 元件的第一元件边嵌在槽的上层—— 上层边；而元件的 第二元件边总是嵌在槽的下层—— 下层边。 上层边用实线表示，下层边用虚线表示。 以元件上层边所在槽的号码作为该元件的号码。 元件联接次序表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1
（2）极距：它是相邻两主磁极极轴线之间的距离，在相 邻主磁极之间，与上述距离大小相等的距离，也叫极距。 N 极轴线 N
N
N .
n
S
S
n τ 极距
（3）几何中线：是在相邻两 极轴线之间并且与这两极 轴线等距离的直线，两相邻主磁极以几何中线为轴作位 置上的对称分布。以n—n表示。
2.单迭绕组元件 单迭绕组由迭绕组元件按一定规律排列联接而成.绕组 元件实际上是一个线圈,可以是多匝,也可以的单匝的. 绕组元件结构原理: N S a1b1及a2b2部分称为元件边, 用后端匝a1ma2及前端匝b1nb2 将元件边联结起来,使两元件 a1 m V a2 边中电势在元件中迭加. 端线c1d1及c2d2 称为引线,d1为 n b1 b2 元件的首端,d2为末端.元件 c1 的首端和末端分别焊接在 d1 d2 不同的换向上. a1b1称为第一元件边,右边a2b2称为第二元件边.
《电机与拖动基础（第2版）》汤天浩（习题解答）
《电机与拖动基础（第2版）》汤天浩（习题解答）电机与拖动基础第⼀章电机的基本原理 (1)第⼆章电⼒拖动系统的动⼒学基础 (7)第三章直流电机原理 (14)第四章直流电机拖动基础 (17)第五章变压器 (36)第六章交流电机的旋转磁场理论 (54)第七章异步电机原理 (55)第⼋章同步电机原理 (64)第九章交流电机拖动基础 (76)第⼗章电⼒拖动系统电动机的选择 (91)第⼀章电机的基本原理1-1 请说明电与磁存在哪些基本关系，并列出其基本物理规律与数学公式。
1-2 答：1-3 电与磁存在三个基本关系，分别是1-4 （1）电磁感应定律：如果在闭合磁路中磁通随时间⽽变化，那么将在线圈中感应出电动势。
感应电动势的⼤⼩与磁通的变化率成正⽐，即1-5 tΦN e d d -= 1-6 感应电动势的⽅向由右⼿螺旋定则确定，式中的负号表⽰感应电动势试图阻⽌闭合磁路中磁通的变化。
1-7 （2）导体在磁场中的感应电动势：如果磁场固定不变，⽽让导体在磁场中运动，这时相对于导体来说，磁场仍是变化的，同样会在导体中产⽣感应电动势。
这种导体在磁场中运动产⽣的感应电动势的⼤⼩由下式给出1-8 Blv e =1-9 ⽽感应电动势的⽅向由右⼿定则确定。
1-10 （3）载流导体在磁场中的电磁⼒：如果在固定磁场中放置⼀个通有电流的导体，则会在载流导体上产⽣⼀个电磁⼒。
载流导体受⼒的⼤⼩与导体在磁场中的位置有关，当导体与磁⼒线⽅向垂直时，所受的⼒最⼤，这时电磁⼒F 与磁通密度B 、导体长度l 以及通电电流i 成正⽐，即1-11 Bli F =1-12 电磁⼒的⽅向可由左⼿定则确定。
1-131-14 通过电路与磁路的⽐较，总结两者之间哪些物理量具有相似的对应关系（如电阻与磁阻），请列表说明。
1-15答：1-16磁路是指在电⼯设备中，⽤磁性材料做成⼀定形状的铁⼼，铁⼼的磁导率⽐其他物质的磁导率⾼得多，铁⼼线圈中的电流所产⽣的磁通绝⼤部分将经过铁⼼闭合，这种⼈为造成的磁通闭合路径就称为磁路。
电机与电力拖动基础 (全)PPT教学课件
1
If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量
Φ
说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙
2
磁阻且为常数,故If与Φ是线性的 If较大时铁心饱和,磁阻加大Φ增
加变慢If与Φ为非线性关系. 电机的饱和程度对电机的性能有很
0
大的影响.
If
二、主磁极磁势产生的气隙磁密在空间的分布
气隙磁密的概念：
本课程的性质、任务及学习方法
1、性质：在工业电气自动化专业中，《电机原 理及拖动》是一门十分重要的专业基础课或称 技术基础课。
2、任务：我们所从事的专业决定了我们是从使 用的角度来研究电机的。因此，我们着重分析 各种电机的工作原理和运行特性，而对电机设 计和制造工艺涉及得不多。但对电机的结构还 要有一定深度的了解。
1.静止部分 (1)主磁极:由极身和极掌组成,固定在磁轭
(机座)上.在磁极上套入激磁绕
组(线圈).主磁极总是偶数,且N
磁轭
极和S极相间出现.极掌对激磁
极掌极身
线圈 绕组起支撑作用,且使磁通在气
隙中有较好的分布波形.
(2)换向极:它位于相邻两主磁极之间,构造与主磁极相似,其 作用是为了消除在运行过程中换向器产生的火花.
自锁电路目录?第一章直流电机原理?第二章电力拖劢系统的劢力学基础?第三章直流电劢机的电力拖劢?第四章发压器?第五章三相异步电劢机原理?第六章三相异步电劢机的电力拖劢?第七章同步电劢机?第八章控制电机?第九章电力拖劢系统中电劢机的选择3学习方法
电机及拖动基础
电路
由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路称为电路。 电路导通叫做通路，只有通路才有电流通过。 电路在某一处位置断开，叫做断路或开路。
电机与拖动基础 第2版 第07章 异步电机原理
Fs ω1
Fsr
-19-
第七章 异步电机原理
三、异步电动机的感应电动势
旋转着的气隙每极主磁通m在定、转子绕组中分别产生感
应电动势，由式（1-35），并仅考虑其数值关系，可得
e e Nsinet
（7-6）
这里， = m ，对于定子绕组ωe = ω1= 2πf1 ，N = N1，对于转
子绕组ωe = ω2= 2πf2 ，N = N2。因此定、转子绕组感应电动势的
所产生的定子合成磁动势是圆形旋转磁动势Fs ，由式（6-7）
Fs
( x, t )
Fsm
cos(t
πx )
其中，幅值Fsm为
Fsm
3 2
4 π
2 2
N1kW1 np
Is
（7-2）
定子旋转磁动势Fs相对于定子绕组以角频率 1
2πnp n1 60
旋
转，n1是磁动势Fs的同步转速，单位是r/min。
-16-
来，如图7-6所示。
A
定子绕组
a
转子绕组
b
c
B
C
图7–6 绕线式异步电动机定、转子绕组接线方式
-9-
第七章 异步电机原理
如果是笼式异步电动机，则转子绕组与定子绕组大不相同， 它是一个自己短路的绕组。在转子的每个槽里放上一根导体，每 根导体都比铁心长，在铁心的两端用两个端环把所有的导条都短 路起来，形成一个自己短路的绕组。如果把转子铁心拿掉，则可 看出，剩下来的绕组形状象一个笼子，如图7-7所示。
a)
b)
图7–7 笼型转子
a）铜条绕组转子 b）铸铝绕组转子
-10-
第七章 异步电机原理
3. 气隙 异步电动机定、转子之间的空气间隙简称为气隙，它比同 容量直流电动机的气隙要小得多。在中、小型异步电动机中， 气隙一般为0.2～1.5mm左右。 异步电动机的励磁电流是由定子电源供给的。气隙较大时， 磁路的磁阻较大。若要使气隙中的磁通达到一定的要求，则相 应的励磁电流也就大了，从而影响电动机的功率因数。为了提 高功率因数，尽量让气隙小些。但也不应太小，否则，定转子 有可能发生摩擦与碰撞。如果从减少附加损耗以及减少高次谐 波磁动势产生的磁通的角度来看，气隙大点又有好处。
《电机与拖动基础》第3章 直流电动机的电力拖动基础
机械的负载转矩 及系统的转速 之间的关系于一体，描述
了拖动系统的运动状态。但是要对运动方程式求解，首先必须
知道电动机的机械特性
和生产机械（负载）的机械
特性
。
生产机械运行时常用负载转矩标志其负载的大小，不同的
生产机械的转矩随转速变化的规律而不同，负载的机械特性也
成为负载转矩特性，简称负载特性。
6
3.2 生产机械的负载特性 3.3.1 恒转矩负载特性
14
3.4 直流电动机的机械特性 3.4.3 人为机械特性
1. 电枢回路串接电阻时的人为机械特性 当电源电压和磁通都是额定值时，电枢回路串接电阻，这 时的人为机械特性方程式为：
人为机械特性的特点是： （1）理想空载转速保持不变； （2）斜率 随 的增大而增
大，转速降增大. 改变电枢电压时的人为机械特性 改变电枢电压的人为机械特性方程式为：
视频8
3.3 生产机械的负载特性
3.3.2 恒功率负载特性
恒功率负载的特点是：负载转矩与转速的乘积为一常数，
即负载功率
，也就是负载转矩
与转速 成反比。
9
3.3 生产机械的负载特性 3.3.3 通风机类负载特性
水泵、油泵、通风机和螺旋桨等机械的负载转矩将将基本 上与转速的平方成正比。
10
3.4 直流电动机的机械特性 3.4.1 直流电动机机械特性的表达式
1.反抗性恒转矩负载 这类负载的特点是：负载转矩的大小恒定不变，而负载转 矩的方向总是与转速的方向相反，即负载转矩的性质总是起反 抗运动作用的阻转矩性质。例如：皮带运输机、轧钢机等摩擦 力产生转矩的机械。
7
3.3 生产机械的负载特性 3.3.1 恒转矩负载特性
2.位能性恒转矩负载 这类负载是由拖动系统中某些具有位能的部件（如起重类 型负载中的重物）造成的，其特点是：不仅负载转矩的大小恒 定不变，而且负载转矩的方向也不变。
电机与拖动基础现用
1.2多轴电力拖动系统的简化计算 1.2.1工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算 1.转矩的折算
多轴工作电机力构拖折动算系前统的机中械: 功率=工作机构折算后的机械功率
Tff TF
f为工作机构转轴的角速度；
Tf为工作机构的实际负载转矩；
为电动机轴的角速度；
TF为工作机构负载转矩折算到电动机 轴上的折算值；
(1)GDa2 (11.17)214.517.005Nm2
(2)负载转矩 :
TFnnfT f12 2145 500 8.0 95 10.93 6.15Nm2
第二十四页，共362页。
1.2.2工作机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算
有些生产机械，如桥式起重机的起重小车、龙门刨床等
，它们的工作机构作平移运动。
1 GDb2 2nb 2
2 4g 60
折合到电动机轴上以后的飞轮矩
为
，GD其B2动能为:
1 GDB2 2n2
2 4g 60
根据折算前后该轴动能不变的原则有:
1Gb 2 D2nb21GB 2 D2n2
2 4g 60 2 4g 60
GDB2
GDb2 ( n )2 nb
GDb2 j12
飞轮矩折算时，其折算值为实际值除以速比的平方，(注意不同转速的轴
电力拖动系统组成
机械特性表明电动机内部转速和转矩之间的关系，生产机械的负载转矩特性表明负载的性 能，要研究整个电力拖动系统，必须研究电动机和负载之间的运动规律——电力拖动系统的 运动方程式。
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1.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。
刨床电力拖动系统：
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动转矩
T TL
0, 0, 0,
dn 0, dt dn 0, dt dn 0, dt
系统处于加速； 恒速或静止，稳定运转状态； 系统减速
行业特制
4
实际的电力拖动系统，大多数是电动机通过传动机构与工作机 构相连的多轴电力拖动系统。
研究多轴电力拖动系统时，需要对每根轴分别写出运动方程式 并联立求解，最后得出电力拖动系统的运动规律，显然比较麻烦。
D 为系统转动部分的回转直径(m), m 为系统转动部分的质量(kg),
行业特制
3
为系统转动部分的回转半径(m), g=9.81m/s2 为重力加速度,
G 为系统转动部分的重力(N),
GD2 为转动部分的飞轮矩(N·m2),
375 4g 60 /(2 ) 是具有加速度量纲的系数，单位为 m／min·s 。
j
Tf j
由于负载是由电动机拖动的，电磁转矩为拖动性转矩，T 是由电动机负担。
行业特制
8
2．飞轮矩的折算
飞轮矩用于表征运动物体机械惯性的大小；
旋转物体的动能为:
1 J2 1 GD2 2n 2
2
2 4g 60
工作机构转轴的飞轮矩为 GD2f ， 动能为:
1 2
J
f
2f
1 GD2f 2 4g
行业特制
6
1.2多轴电力拖动系统的简化计算
1.2.1工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算 1.转矩的折算 多轴电力拖动系统中:
工作机构折算前的机械功率=工作机构折算后的机械功率
T f f TF
f为工作机构转轴的角速度； Tf为工作机构的实际负载转矩；
为电动机轴的角速度； TF为工作机构负载转矩折算到电动 机轴上的折算值；
行业特制
2
1.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。
T
TL
J
d dt
GD2 375
dn dt
J m 2 G D2 GD2 , 2n
g 4 4g
60
单轴电力拖动系统
T 为电动机的电磁转矩(Nm)，
TL 为电动机的负载转矩(Nm)，
J 为电动机轴上的总转动惯量(kgm2)， 为电动机的角速度(rad/s),
GD2f ( n )2 nf
GDa2
GDb2 j12
GD2f ( j1 j2 )2
(1
)GDa2
写成一般形式为:
GD2
GDa2
GDb2 ( n )2 nb
GDc2 ( n )2 nc
GD2f ( n )2 nf
GDa2
GDb2 j12
(
GDc2 j1 j2 )2
GD2f j2
一般地说，传动机构各轴以及工作机构转轴的转速要比电动机轴的转
GD2f j2
nf
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传动机构中还有转速为 nb 的 轴，其轴上各部分的总飞轮 矩实际值为 GDb2 ,动能是:
1 GDb2 2nb 2
2 4g 60
折合到电动机轴上以后的飞 轮矩为 GDB2 ，其动能为:
1 GDB2 2n 2
2 4g 60
根据折算前后该轴动能不变的原则有:
1 GDb2 2nb 2 1 GDB2 2n 2
2 4g 60 2 4g 60
GD B2
GDb2 ( n )2 nb
GDb2 j12
飞轮矩折算时，其折算值为实际值除以速比的平方，(注意不同转
速的轴其速比也不一样。) 行业特制
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从上面分析的结果可以得到整个电力拖动系统折算到电动机轴
上的总飞轮矩为:
GD2
GDa2
GDb2 ( n )2 nb
2n f
60
2
折合到电动机轴上的飞轮矩
为
GD
2 F
，折算后其动能为:
1 2
JF 2
1 2
GDF2 4g
2n
60
2
折算的原则是折算前后该轴的 动能不变，即
1 GD2f 2 4g
2n f
60
2
1 GDF2 2 4g
2n 2
60
化简后得到负载轴上飞轮矩的折算公式:
行业特制
GDF2
GD2f ( n )2
j1
n nb
,
j2
nb nf
,
j n nf
j1 j2
行业特制
5
实用工程计算：采用筒化多轴电 力拖动系统的分析计算，将负载 转矩与系统飞轮矩折算到电动机 轴上，变多轴系统为等效的单轴 系统。
多轴电力拖动系统的简化
等效是指拖动系统在折算前和折算后的功率 及储存动能保持不变，即等效单轴系统应与实际 的多轴系统具有相等的机械功率和动能。
(2)折算到电动机轴上的负载转矩TF。
行业特制
13
解: (1)系统总飞轮矩:
GD 2
GDa2
GDb2 ( n )2
ห้องสมุดไป่ตู้
GD
2 f
( n )2
14.5 18.8 ( 2450)2
行业特制
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例题1－1 (Pg4) 已知飞轮矩 GDa2=14.5 N·m’，GDb2=18.8 N·m’，GDf2=120 N·m’，传 动效率1 =0.91, 2 =0.93, 转矩Tf =85 N·m，转速n =2450r／min，nb =810r／min， nf=150r／min，忽略电动机空载转矩， 求：(1)折算到电动机轴上的系统总飞轮矩GD2；
速低，飞轮矩的折算与转速比平方成反比；尽管可能有多根轴，但它
们的飞轮矩折算到电动机轴上后数值不大，是系统总飞轮矩的次要部
分(20-30%)；电动机转子本身的飞轮矩是系统总飞轮矩中的主要部分
(70-80%)。
行业特制
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一般地说， 传动机构各轴以及工作机构转轴的转速要比电动机轴的转速低， 飞轮矩的折算与转速比平方成反比； 尽管可能有多根轴，但它们的飞轮矩折算到电动机轴上后数值 不大，是系统总飞轮矩的次要部分 (20-30%)； 电 动 机 转 子 本 身 的 飞 轮 矩 是 系 统 总 飞 轮 矩 中 的 主 要 部 分 (7080%)。
TF
Tf
f
Tf nf n
Tf j
j nn f 为传动机构总的速比，写成一
般形式为 j j1 j2 j3 , 等于各级速比乘
行业特制
7
积；
考虑传动机构的传动效率：
TF
Tf
j
Tf j
T
式中为传动机构总效率，等于各级传动效率乘
积， 123 ；
传动机构转矩损耗：
T
TF
Tf j
Tf
第二章 电力拖动系统动力学
1.1电力拖动系统的转动方程式 电力拖动系统一般是由电动机、生产机械的传动机
构、工作机构、控制设备和电源组成。
电力拖动系统组成
行业特制
1
机械特性表明电动机内部转速和转矩之 间的关系，生产机械的负载转矩特性表 明负载的性能，要研究整个电力拖动系 统，必须研究电动机和负载之间的运动 规律——电力拖动系统的运动方程式。