电力拖动课件(2)电力拖动系统动力学
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电力拖动系统
解（3）不切削时，工作台及工件反向加速，
电动机以 dn 500r / min .s 恒加速度运行，计 dt
算此时系统的动转矩绝对值。
M
ML
GD 2 375
dn dt
动转矩：
GD 2 dn 375 dt
121.67 500 375
162.2N.m
第二节 负载的转矩特性及电力拖动系统稳定性的条件
n
0
ML
n
位能性恒转矩负载特性
（二）通风机负载特性
如通风机，水泵，油泵
n
M L Kn2
K 比例常数
0
ML
（三）恒功率负载特性
一些机床，如车床，在粗加工时，切削 量大切削阻力大，此时开低速，在精加工时， 切削量小，切削力小，往往开高速，因此在 不同转速下，负载转矩基本上与转速成反比
ML
5kg m2
GD42
GD
2 L
GD22
GD32
GD
2 M
M
GD12
VL
M
GL
起重机装置传动示意图
试求： （1）电动机等速提升重物时所产生的转矩 （2）整个拖动系统的等效飞轮矩
解（1）等效提升重物时电动机的转速 先求重物加到卷筒轴上的静转矩
M L
mgL
1 2
L
DL
20009.81 1 0.4
卷筒直径： DL 0.4m 齿轮的转速比： i1 6 i2 10 电动机的飞轮矩： GDM2 1.3kg m2
卷筒的飞轮矩： GDL2 1kg m2
各齿轮的飞轮矩为： GD12 0.1kg m2
GD32 0.5kg m2
电力拖动ppt课件
电力拖动ppt课件
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。
目 录
• 电力拖动概述 • 电力拖动系统的电动机 • 电力拖动系统的控制电路 • 电力拖动系统的应用实例 • 电力拖动系统的维护与故障排除
01
电力拖动概述
定义与原理
定义
电力拖动是指利用电动机作为原 动机来拖动生产机械的工作机构 使之运转的一种方法。
原理
利用电动机产生的转矩和转速， 通过传动机构来驱动生产机械的 工作机构运转。
电力拖动系统能够精确控制生产线的速度、位置和运动轨迹，提高生产效率和产品 质量。
工业自动化生产线通常需要高可靠性和高稳定性的电力拖动系统，以确保生产线的 正常运行和生产安全。
电梯控制系统
电梯是电力拖动系统在垂直运 输领域的典型应用，通过电机 驱动曳引绳或链条实现升降运 动。
电力拖动系统能够精确控制电 梯的速度和位置，提供安全、 舒适、高效的运输服务。
按控制方式分类
手动控制、半自动控制和自动控制等 。
机械传动、液压传动和气压传动等。
02
电力拖动系统的电动机
电动机的种类与特点
直流电动机
具有良好的调速性能， 适用于需要平滑调速的 场合。但结构复杂，维
护成本高。
交流电动机
结构简单，维护方便， 但调速性能较差。常见 的有异步电动机和同步
电动机。
伺服电动机
应确保所选电动机符合安全标准，并具有 必要的安全保护功能。
03
电力拖动系统的控制电 路
控制电路的组成与原理
组成
控制电路主要由控制电器、保护电器和测量仪表组成，用于实现对电动机的启 动、调速、制动和反向等控制操作。
原理
通过控制电路中的电器元件，实现对电动机的电源通断、调速和转向的控制， 从而达到生产工艺的要求。
电力拖动系统的动力学基础培训课件(ppt 48页)
电动机
GDd2
T
电动机
GD12
z T´Z
j1η1 1
工作机构
T GD2 等效负载
TZ
j2η2 GDZ2
将其它轴上的转矩、飞轮矩折算到电动机轴上
27
二、旋转运动的转矩折算
转矩折算的原则：系统传递的功率不变
1. 电动状态
GDd2
T
T
z
T
' z
c
z
T
z
Tz'
c z
Tz'
当 T > TZ，dn/dt > 0 当 T < TZ，dn/dt < 0
11
二.运动方程式中转矩的正负号分析
应用运动方程式，通常以电动机轴为 研究对象 运动方程式写成下列一般形式
旋转运动中的转矩如下图
12
对 T 与 Tz 前带有的正负符号， 作如下规定：预先规定某 一旋转方向为正方向，则
转矩T方向如果与所规定的 旋转正方向相同，T 前取 正号，相反时取负号；
Tz' 工作轴的负载转矩 Tz 工作轴的负载转矩折算 到电机轴上的负载转矩
c 转动机构总效率 1 2 3 ...
j 转动机构总速比 j1 j2 j 3 ...
29
三、旋转运动的飞轮矩折算
飞轮矩折算的原则：系统储存的动能不变
1 2 J 2 1 2 J d 2 1 2 J 1 1 2 . .1 2 .J z 2 z
第二章 电力拖动系统的 动力学基础
本章主要介绍电力拖动系统的 运动方程；工作机构的转矩和飞轮 矩的折算及负载转矩特性。为介绍 电力拖动的机械特性与过渡过程等 内容准备必要的理论基础。
《电力拖动》课件
《电力拖动》PPT课件
本课程将介绍电力拖动的基本概念、应用场景、优缺点，以及设计和案例分 析。通过学习本课程，您将了解到电力拖动技术的发展和应用前景。
电力拖动概述
什么是电力拖动
电力拖动是一种利用电动机驱动机械设备运动的技术。它在各个行业中被广泛应用，提高了 生产效率和降低了能源消耗。
电力拖动的应用场景
设计考虑因素
在设计电力拖动系统时，需要考虑功率大小、操作环境和条件、以及设备的可靠性和安全性 等因素。
电力拖动案例分析
机床电力拖动系统
机床电力拖动系统在机床加工过程中提供了精 确的控制和高效率的运动。它广泛应用于汽车、 航天和船舶等行业。
汽车电力拖动系统
汽车电力拖动系统使汽车实现了更高的动力输 出和更低的能耗。它被应用于新能源汽车和智 能驾驶技术。
电力拖动控制器
电力拖动的控制器根据需要实 现快速启动、调速、定位等功 能。常见的控制器有PLC、变 频器等。
传动系统
传动系统将电动机的动力传输 到机械设备上。常见的传动系 统有齿轮传动、带传动和链传 动等。
电力拖动设计
电力拖动系统设计流程
电力拖动系统设计需要进行需求分析、方案设计、系统集成与测试、以及系统调试和维护等 多个步骤。
电力拖动广泛应用于机床、汽车、工业自动化等领域。它可以实现高精度、高效率的机械运 动控制，提高生产效率和产品质量。
电力拖动的优点和缺点
电力拖动的优点包括高效能、可调速、动力稳定；缺点包括设备价格高、用电符合标准等。
电力拖动系统
电动机
电力拖动使用各种类型的电动 机，如直流电机和交流电机， 根据应用需求选择合适的电动 机。
总结
1 电力拖动的未来发展趋势
电力拖动技术在工业自动化、交通运输等领域的应用将不断增加，为实现绿色和智能制 造提供支持。
本课程将介绍电力拖动的基本概念、应用场景、优缺点，以及设计和案例分 析。通过学习本课程，您将了解到电力拖动技术的发展和应用前景。
电力拖动概述
什么是电力拖动
电力拖动是一种利用电动机驱动机械设备运动的技术。它在各个行业中被广泛应用，提高了 生产效率和降低了能源消耗。
电力拖动的应用场景
设计考虑因素
在设计电力拖动系统时，需要考虑功率大小、操作环境和条件、以及设备的可靠性和安全性 等因素。
电力拖动案例分析
机床电力拖动系统
机床电力拖动系统在机床加工过程中提供了精 确的控制和高效率的运动。它广泛应用于汽车、 航天和船舶等行业。
汽车电力拖动系统
汽车电力拖动系统使汽车实现了更高的动力输 出和更低的能耗。它被应用于新能源汽车和智 能驾驶技术。
电力拖动控制器
电力拖动的控制器根据需要实 现快速启动、调速、定位等功 能。常见的控制器有PLC、变 频器等。
传动系统
传动系统将电动机的动力传输 到机械设备上。常见的传动系 统有齿轮传动、带传动和链传 动等。
电力拖动设计
电力拖动系统设计流程
电力拖动系统设计需要进行需求分析、方案设计、系统集成与测试、以及系统调试和维护等 多个步骤。
电力拖动广泛应用于机床、汽车、工业自动化等领域。它可以实现高精度、高效率的机械运 动控制，提高生产效率和产品质量。
电力拖动的优点和缺点
电力拖动的优点包括高效能、可调速、动力稳定；缺点包括设备价格高、用电符合标准等。
电力拖动系统
电动机
电力拖动使用各种类型的电动 机，如直流电机和交流电机， 根据应用需求选择合适的电动 机。
总结
1 电力拖动的未来发展趋势
电力拖动技术在工业自动化、交通运输等领域的应用将不断增加，为实现绿色和智能制 造提供支持。
电机及应用第二版第五章三相异步电动机的电力拖动课件
由前面分析知：
cos2
R2
s R22 ( X 20 )2
U1 4.44K1 f1N1Φm
由此得电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12
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电磁转矩公式
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
由公式可知
1.
T
与定子每相绕组电压
U
2 1
成正比。U
改变转子附加电阻R´2 可实现调速。
过载系数(能力) Tm
TN
一般三相异步电动机的过载系数为
1.8 ~ 2.2
工作时必须使TL <Tm ，否则电机将停转。
I2 I1 电机严重过热而烧坏。
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3. 起动转矩 Tst 电动机起动时的转矩。
n0 n
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
1
T
2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。
3. R2 的大小对 T 有影响。绕线型异步电动机可外
接电阻来改变转子电阻R2 ，从而改变转距。
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二、机械特性曲线
根据转矩公式 得特性曲线：
T
Tm
T
C
R22
sR2 (sX 20 )2
U12 f1
nn1N n
Ts t
)
硬特性：负载变化时，转速变化不大，运行特性好。
软特性：负载增加时转速下降较快，但起动转矩大，
起动特性好。
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(2) R2 变化对机械特性的影响
n
第五章 电力拖动第2节
第二节、电力拖动基础知识1、电力拖动系统的定义和组成定义：电力拖动系统是为一定的生产过程服务的，是以电动机为原动机，包括电动机、传动装置、生产机械以及电机控制设备等在内的机械电气系统，电力拖动系统组成如图2-1所示图2-1所示2、电动机的机械特性定义：电动机的机械特性是指电动机的电磁转矩T与转速n之间的关系，既n=ƒ (T)。
机械特性可以用机械特性方程式或机械特性曲线图表示。
分类：对于不同种类的电动机，在不同的运行条件下具有各自不同的机械特性。
１）、按机械特性的硬度分类按的硬度机械特性分为：绝对硬特性、硬特性、软特性。
机械特性的硬度：特性曲线上某一点的硬度（ ）为该点转矩对转速的导数：dndT =β图2-2中示出了具有不同硬度的机械特性曲线。
多数电动机的机械特性是下降型的，即硬度β是负值。
绝对硬特性：转矩增加转速不变的机械特性称为绝对硬性，例如同步电动机的机械特性；硬特性：转矩增加转速略有下降的机械特性称硬特性，例如直流他励电动机以及异步电动机的机械特性；软特性：转矩增加转速大幅度下降的机械特性称软特性，例如直流串励电动机的机械特性。
硬特性具有转速比较稳定，受外界干扰影响小的优点，适用于提升机、通风机、水泵和机床的电力拖动；而软特性具有在负载转矩增大是转速自动下降的特点，适用于电气机车等要求平稳起动的机械。
2）、按电动机运行条件分类按电动机运行条件分类机械特性分为固有机械特性和人为机械特性。
运行条件：电动机的端电压、频率等电源参数，以及励磁电流、附加电阻等电机回路参数。
固有机械特性：又称自然机械特性，当电动机的端电压、交流电动机的频率、直流电动机的励磁电流为额定值，同时电动机的回路中无附加电阻时得到的机械特性。
人为机械特性：不具备上述条件的机械特性曲线统称为人为机械特性。
图2-2 电动机的机械特性T3）、生产机械的负载特性生产机械：泛指由电动机带动转动的对象，如水泵电动机带动泵轮，吊机电动机带动滚筒。
第二章 电力拖动系统动力学
J = J' + mL2
式中 m——该物体的质量 L——两个平行转轴之间的距离
L
12
常见的旋转物体转动惯量的计算方法
①以ρ为半径，质量为m的旋转小球(小球的半径与ρ相比 充分小)的转动惯量
J = m ρ2
②以ρ1为外径，ρ2为内径，旋转轴为圆环柱体中轴线，质 量为m的圆环体的转动惯量
J = m(ρ12+ρ22)/2
TZ ' TZ ' TZ ( / Z间的转速比，j=Ω/ΩZ=n/nz 传动系统一般是多级齿轮变速，每级速比为 j1，j2，j3 …, 则 总的速比j为各级速比之积： j = j1j2 j3… 一般设备，电动机为高转速，工作机构轴为低速，则j>>1
将上式中的角速度Ω(Ω=2πn/60)化成为转速n，则有：
7
GD dn T Tz 375 dt
2
(8-4)
GD2——飞轮惯量(N.m2)，GD2=4gJ。电动机转子及其他转动 部件的飞轮惯量GD2 数值由产品目录中查出。
式8-4运动状态有3种：
(1)当T=TZ, dn/dt=0时，电机静止或等速旋转，电力拖动系 统处于稳定运行状态。 (2)当T>TZ, dn/dt>0时，电机拖动系统处于加速状态，为过 渡过程。 (3)当T<TZ, dn/dt<0时，电机拖动系统处于减速状态，为过 渡过程。
①恒转矩负载特性； ②通风机负载特性； ③恒功率负载特性。
28
一、恒转矩负载特性 负载转矩TZ(TL)与转速n无关，当转速变化时，负载转矩TZ 保持常数。 恒转矩负载包括两种: ①反抗性恒转矩负载 ②位能性恒转矩负载
29
①反抗性恒转矩负载
第2章电力拖动系统动力学基础和直流电动机的电力拖动
图2-7 能耗制动接线图
由于电枢电流反向，电磁转矩为制动转矩，电动机的运 行点沿着能耗制动时的机械特性下降直到原点，电磁转 矩和转速都为零，系统停止转动。
图2-8 能耗制动过程机械特性
图2-9
能耗制动运行机械特性
制动时回路中串入的电阻越小，能耗制动开始瞬间的制 动转矩和电枢电流越大。但电枢电流过大，则会引起 换向困难。因此能耗制动过程中电枢电流有个上限， 即电动机允许的最大电流，由此可计算串入的电阻：
U N EaN 110 103.4 Ra 0.036 IN 185 Ea N 103.4 Ce N 0.1034V . min/ r nN 1000
0.8TN TL 制动前电枢电流 I a I N 185 148 A TN TN
制动前电枢电势 Ea U N I a Ra 110 148 0.036 104.67V （1）若采用能耗制动停车，电枢应串入的最小电阻为：
(旋转运动)
起重传动 T ' L d GL R L (直线运动)
折算到电动机轴上的转矩分别为
TL T 'L j
GL R GL v L T 'L j d
2.飞轮矩折算 根据动能守恒定律可知，折算后等效系统存储的动能应 该等于实际系统的动能。因此，对于双轴传动系统有
1 J 2
2
1 1 2 2 J d d J LL 2 2
Jd
JL
所以
-----电动机的转动惯量 -----负载轴的转动惯量
J -----电动机轴上等效的转动惯量
J Jd JL j
2
同理
GD GDd GDL
2 2
2
由于电枢电流反向，电磁转矩为制动转矩，电动机的运 行点沿着能耗制动时的机械特性下降直到原点，电磁转 矩和转速都为零，系统停止转动。
图2-8 能耗制动过程机械特性
图2-9
能耗制动运行机械特性
制动时回路中串入的电阻越小，能耗制动开始瞬间的制 动转矩和电枢电流越大。但电枢电流过大，则会引起 换向困难。因此能耗制动过程中电枢电流有个上限， 即电动机允许的最大电流，由此可计算串入的电阻：
U N EaN 110 103.4 Ra 0.036 IN 185 Ea N 103.4 Ce N 0.1034V . min/ r nN 1000
0.8TN TL 制动前电枢电流 I a I N 185 148 A TN TN
制动前电枢电势 Ea U N I a Ra 110 148 0.036 104.67V （1）若采用能耗制动停车，电枢应串入的最小电阻为：
(旋转运动)
起重传动 T ' L d GL R L (直线运动)
折算到电动机轴上的转矩分别为
TL T 'L j
GL R GL v L T 'L j d
2.飞轮矩折算 根据动能守恒定律可知，折算后等效系统存储的动能应 该等于实际系统的动能。因此，对于双轴传动系统有
1 J 2
2
1 1 2 2 J d d J LL 2 2
Jd
JL
所以
-----电动机的转动惯量 -----负载轴的转动惯量
J -----电动机轴上等效的转动惯量
J Jd JL j
2
同理
GD GDd GDL
2 2
2
第二章 电力拖动系统的动力学基础
工作机构转轴的飞轮矩
1 2 GD f 4g
2
GD f
2
，动能为
)
2
(
2n f 60
折合到电机转轴上后的飞轮矩 动能 2 1 GDF 2n
( 2 4g
2 GDF
GDF
2
，其
)
2
60
化简后得到
GD f j
2
2
工作机构转轴上有转速 nb 的轴，其飞轮矩 2 为 GDb ，动能为
1 2 GDb 4g
损耗有：
TF
GR j
T 1 )
GR j
(
GRห้องสมุดไป่ตู้j
(2
GR j
重物下放时传动机构效率为： 2
1
电机轴上电磁转矩为T 、折算后负载转矩 为 GR 、传动机构损耗为 T 。
j
忽略空载转矩，三者关系有：
提升重物时电机负担 T ，则
TF GR j
提升重物
T
电机轴上电磁转矩为T 、折 算后负载转矩为 GR 、
j
传动机构损耗为 T 。
忽略空载转矩，三者关系有：
重物下放时负载负担 T，则：
TF
GR j
T
下放重物
2.3 负载转矩特性与电力拖动系统稳定运行条件
生产机械运行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规律不同， 用负载转矩特性来表征，即生产机械的转速n与 n f (TL ) 负载转矩TL之间的关系 。 各种生产机械特性大致可归纳为以下3类。
结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工 作点上满足 在T
TL 处
1 2 GD f 4g
2
GD f
2
，动能为
)
2
(
2n f 60
折合到电机转轴上后的飞轮矩 动能 2 1 GDF 2n
( 2 4g
2 GDF
GDF
2
，其
)
2
60
化简后得到
GD f j
2
2
工作机构转轴上有转速 nb 的轴，其飞轮矩 2 为 GDb ，动能为
1 2 GDb 4g
损耗有：
TF
GR j
T 1 )
GR j
(
GRห้องสมุดไป่ตู้j
(2
GR j
重物下放时传动机构效率为： 2
1
电机轴上电磁转矩为T 、折算后负载转矩 为 GR 、传动机构损耗为 T 。
j
忽略空载转矩，三者关系有：
提升重物时电机负担 T ，则
TF GR j
提升重物
T
电机轴上电磁转矩为T 、折 算后负载转矩为 GR 、
j
传动机构损耗为 T 。
忽略空载转矩，三者关系有：
重物下放时负载负担 T，则：
TF
GR j
T
下放重物
2.3 负载转矩特性与电力拖动系统稳定运行条件
生产机械运行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规律不同， 用负载转矩特性来表征，即生产机械的转速n与 n f (TL ) 负载转矩TL之间的关系 。 各种生产机械特性大致可归纳为以下3类。
结论：若两条特性曲线有交点（必要条件），且在工 作点上满足 在T
TL 处
电力拖动基础知识 (2) ppt课件
三、低压断路器
电路符号
电路符号
自动空气断路器（自动开关）
作用：可实现短路、过载、失压保护。
结构：
过流 脱扣器
欠压 脱扣器
工作原理：过流时，过流脱扣器将脱钩顶开，断开电 源；欠压时，欠压脱扣器将脱钩顶开，断开电源。
四、熔断器
FU
作用：用于短路保护。
异步电机的起动电流 Ist=(5~7) ×额定电流。 电路符号
C'
L 2 L
B' 3
Z A'
C'
X
Y
B'
QS1 U1 U2 1 V1
F
1 W1
1
F W12V12 U1 U12
K W13V1M3 1 U13 F R
U1 V1
P W1M
E
3
W2~
U2
V 2
KM Y
1
0
F R2
SB 1
3
K
SB
M1
24
KM
△
KM
5
Y7
KM
△
K
KM
T
Y
6
8
K
KM K
KM
T
Y
M1
△
八、自耦变压器降压起动控制线路
用作电路的限位保护、行程控制、自动切换等。
电路符号：
结构与按钮类似，但其动 作要由机械撞击。
九、时间继电器
电路符号：
通电延时型
十、中间继电器
电路符号：
时间继电器断电延时型
十一、速度继电器
电路符号：
第二节：三相异步电动机 基本控制线路
电源电路 水平画出 主电路 画在左侧与电源电路垂直画出
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。
电机与电力拖动第二章
1 GD2f 2 4g
2n f
60
2
1 GDF2 2 4g
2n
60
2
GDF2
GD2f j2
保持系统储存的动能不变，则系统总飞轮矩为：
GD2
GDa2
GDb2 j12
GD2f j1 j2 2
总的飞轮矩的估算：
GD 2
(1
)GD
2 D
GDD2为电动机转子的飞轮矩
电动机轴上只有传动机构中第一级小齿轮时，取δ=0.2~0.3，如果还有其 它部件，则δ的数值需要加大。
由转动方程式可以简单分析系统运动状态：
T
TL
GD 2 375
dn dt
T-TL=0 ：系统静止或恒速运行，稳态； T-TL>0 ：系统加速运行，过渡过程； T-TL<0 ：系统减速运行，过渡过程。
电动机正常起动时，电磁转矩与负载转矩的关系？电动机停车过程中， 电磁转矩与负载转矩的关系？
2.2 多轴电力拖动系统的简化
n
制动转矩
TF
ΔT
Tf/j
O ΔT
Tf/j TF T
T n
TL
2. 位能性恒转矩负载：TF大小、方向恒定不变，与转速无关。当方向与n相同时， 为拖动转矩，当方向与n相反时为制动转矩，如起重机的提升机构和矿井卷扬机。
T0
n T
T
Tf j
T0 T
T
Tf j
n
n Tf/j
制动 转矩
ΔT
TF
O ΔT
TF T
1. 以速度v=0.3m/s提升重物时，负载（重物及钓钩）转矩、卷筒转速、电动机输 出转矩及电动机转速；
2. 负载及系统的飞轮矩（折算到电动机轴上） 3. 以加速度a=0.1m/s2提升重物时，电动机输出的转矩。
电力拖动系统的运动方程式(共7张PPT)
《电机与辅助控制系统》课程
知识点 电力拖动系统的运动方程式
直流电动机的电力拖动
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。生产机械称为电动机的负载。电力 拖动系统一般构成如图所示。
本章首先介绍电力拖动系统的运动方程式，然后介绍电动 机和生产机械的转矩特性，最后主要研究他励电动机应用的四 大问题——起动、反转、制动、调速
电力拖动系统一般构成如图所示。
建立电力拖动系统的运动方程式。 《电机与辅助控制系统》课程
单轴电力拖动系统，就是电动机输出轴直接拖动生产机械运转的系统。
电力拖动系统中所用的电机种类很多，生产机械的性质也各不相同。
当T TL 时，dn/dt 0 ，电力拖动系统处于减速状态，也是过渡过程。
一、电力拖动系统的运动方程式
旋转运动的电力拖动系统运动方程 电力拖动系统一般构成如图所示。
统处于正向减速状态。
设b T 帮助反向运动为 图为反向运动， 帮助反向运动为负， T 设b图为反向运动， T帮助反向运动为负， TL 帮助反向运动为正， 且数值上T=TL，所以运动方程式中：
《电机与辅助控制系统》课程
L
正， 且数值上T=T ，所以运动方程式中： 电力拖动系统一般构成如图所示。
2、电力拖动系统运动状态分析
一个电力拖动系统处于静态（静止不动或匀速）还是动态（加速或减 速），都可以从运动方程式来判定，当电力拖动系统的正向运动状态时分析 如下：
1).当Ｔ＝ＴL时，dn/dt=0，则n＝0 或n＝常数，即电力拖动系统处于静止不
动或匀速运行的稳定状态。
2).当ＴＴL时，dn/dt 0 ，电力拖动系统处于加速状态，即处于过渡过程中。
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。
知识点 电力拖动系统的运动方程式
直流电动机的电力拖动
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。生产机械称为电动机的负载。电力 拖动系统一般构成如图所示。
本章首先介绍电力拖动系统的运动方程式，然后介绍电动 机和生产机械的转矩特性，最后主要研究他励电动机应用的四 大问题——起动、反转、制动、调速
电力拖动系统一般构成如图所示。
建立电力拖动系统的运动方程式。 《电机与辅助控制系统》课程
单轴电力拖动系统，就是电动机输出轴直接拖动生产机械运转的系统。
电力拖动系统中所用的电机种类很多，生产机械的性质也各不相同。
当T TL 时，dn/dt 0 ，电力拖动系统处于减速状态，也是过渡过程。
一、电力拖动系统的运动方程式
旋转运动的电力拖动系统运动方程 电力拖动系统一般构成如图所示。
统处于正向减速状态。
设b T 帮助反向运动为 图为反向运动， 帮助反向运动为负， T 设b图为反向运动， T帮助反向运动为负， TL 帮助反向运动为正， 且数值上T=TL，所以运动方程式中：
《电机与辅助控制系统》课程
L
正， 且数值上T=T ，所以运动方程式中： 电力拖动系统一般构成如图所示。
2、电力拖动系统运动状态分析
一个电力拖动系统处于静态（静止不动或匀速）还是动态（加速或减 速），都可以从运动方程式来判定，当电力拖动系统的正向运动状态时分析 如下：
1).当Ｔ＝ＴL时，dn/dt=0，则n＝0 或n＝常数，即电力拖动系统处于静止不
动或匀速运行的稳定状态。
2).当ＴＴL时，dn/dt 0 ，电力拖动系统处于加速状态，即处于过渡过程中。
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。
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生产实践中多为多轴电力拖动系统
• 工程上为了节省材料，电动机转速都较高。输出 功率一定时，即P=MΩ=常数，当Ω↓ → M ↑ ，由 于M=CmΦIs ，则 Is ↑ 和Φ ↑ ， Is↑ →导线粗； Φ ↑ → 铁磁材料多。
• 一般设计电动机速度高，通过提高 Ω →降低 M , 节省材料。
单轴电力拖动系统运动方程式
凡是以电动机将电能转换成机械能，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。所谓单轴电力拖动系统，就是电动机出 轴直接拖动生产机械运转的系统。
电源
控制系统
电动机
传动机构
生产机械
采用电力拖动主要原因
现代化生产中，多数生产机械都采用电 力拖动，主要原因是 ： 1. 电能的运输、分配、控制方便经济。 2. 电动机的种类和规格很多，它们具有各种 各样的特性，能很好的满足大多数生产机 械的不同要求。 3. 电力拖动系统的操作和控制简便，可以实 现自动控制和远距离操作等等。
单轴电力拖动系统运动方程式
负载
电动机
ห้องสมุดไป่ตู้
d ΩD 运动方程式：MD – Mfz = JD d t
这里， JD 是电动机轴上所有转动体的转动惯量，单位N.m.s2 ΩD 是电动机轴上的角速度，单位rad/s
GDD2 d n 实用公式： MD – Mfz = 375 d t
GDD2 这里， GDD2是旋转体的飞轮矩，单位N.m2， JD= 4g
•
生产机械要求低速，而电动机设计的转速较高， 二者之间必有减速装置，故一般电力系统多为多 轴拖动系统。
研究多轴电力拖动系统的方法：采用折算的方法， 将多轴折算成单轴，即将转动惯量（或飞轮矩）和 负载转矩折算到一根轴上（一般多向电动机轴进行 折算），然后再分析其运行情况。
电动机轴
1
MD，n，ΩD
n 3 n1 n2
反抗性恒转矩负载
当转速n=0时，外加 转矩不足以使系统运动。 根据作用力与 反作用力原 理，这时反抗性负载转矩 大小和方向取决于外加转 矩的大小和方向。即与外 加转矩大小相等，方向相 反。负载转矩特性应与横 轴重合。例如轧机，机床 刀架平移机构等。
n
n= M n=ff（ (T L) fz）
-Tfz L -M
6
nfz
Mfz，nfz，Ωfz
折 算
第一根轴
2
负载轴
4
电动机
5
第二根轴
折算原则：折算前后系统传递功率不变，系统 的动能不变。
返回
说明
4 g 60 375 2 单位 : m s
2
• “375”具有加速度量纲。 • GD2是一个整体，不是G与D2 的乘积， GD2 由产品样本或机械手册上查出。 GD2 中的 D 为回转直径，不是实际直径。关于 ρ 或 D 的物理概念可参见课本第4页。
各量正方向的规定
正方向的规定：转速n对观察者顺时针为正，转矩M与n的 正方向相同为正，负载转矩Mfz与n的正方向相反为正。 说明：当 M=Mfz ，dn/dt=0，系统处于静态，n=0或n=常数， 即系统静止或以恒定转速运行。 当 M>Mfz ，dn/dt>0，n随着时间t的增加而增加，即系 统处于加速。
M 0 TL fz 恒功率负载转矩特性
风机泵类负载
• 阻力与转速平方成正 比，即有：
n n=f(TL)
M fz kn2 或 M fz n2
• 如水泵，油泵等，如 图所示，虚线是在考 虑了轴承上的摩擦转 矩后得出的实际鼓风 机负载转矩。
0
T
位能性负载转矩特性
负载转矩总结
在电力拖动系统中，负载转矩特性是指Mfz与n的关系，有 几种类型。 1、恒转矩负载特性（ Mfz与n无关， Mfz保持常数）
0
TLfz M
T M
反抗性负载转矩特性
2.位能性恒转矩负载特性
• 特点： Mfz的方向与n 的方向无关。 Mfz具 有固定不变的方向。 • 例如：起重机的提升 机构，不论是提升重 物还是下放重物，重 力的作用总是方向朝 下的，即重力产生的 负载转矩方向固定。
n n=ff(（ TLM ) fz） n=
转速n、转矩T、负载转矩TL的正方向
负载转矩
负载的机械特性是指生产机械的转矩与 转速之间的关系即：n=f(Mfz) • 恒转矩负载特性 恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大 小与转速n无关。 恒转矩负载分：反抗性恒转矩负载和位 能性恒转矩负载。
1.反抗性恒转矩负载特性
• 特点：恒值负载转矩Mfz总是与转速n的方 向相反，即作用方向总是阻碍运动的方向。 • 当正转时n为正， Mfz与n方向相反，应为正， 即在第一象限。 • 当反转时n为负， Mfz与n方向相反，应为负， 即在第三象限。
当 M<Mfz ，dn/dt<0，n随着时间t的增加而减小，即系 统处于减速。
常数>0，系统处于匀加速运动状态。
当 M –Mfz=常数
常数<0，系统处于匀减速运动状态。 返回
各量表示法
上述各量可用轴的剖面图或直角坐标系来表示
n
M TL fz
n
M T
0 a轴的剖面图
Tfz M L b直角坐标系
T M
0
TL M fz
T M
位能性负载转矩特性
恒功率负载转矩特性
• 特点：当转速n变化时，负载功率基 本不变。 • 根据 P 2 M fz 常数
n
P2 60 M fz P2 2n
1 M fz n
n= M n=f（ (TL ) fz）
• 如车床的主轴机构和轧钢机的主传 动。 • 适用于金属切削车床。
第二章 电力拖动系统动力学
第一节 单轴电力拖动系统运动方程式 第二节 多轴电力拖动系统运动方程式 第三节 传动机构的损耗和效率
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第一节 单轴电力拖动系统运动方程式
教学要求：
1、单轴电力拖动系统运动方程式
2、各量的物理意义和正方向的规定
3、负载转矩
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（1）反抗性恒转矩负载
n 0 Mfz
（2）位能性恒转矩负载
n 0
Mfz
n 提升重物 Mfz
Mfz n
放下重物
2、恒功率负载特性（Mfz∝1/n）
n
3、风机类负载特性（Mfz=Kn2）
n
0
Mfz 0
Mfz
返回
第二节 多轴电力拖动系统运动方程式 教学要求： 1、生产实践中多为多轴电力拖动系统 2、负载转矩的折算 3、工作机构直线作用力的折算 4、转动惯量即飞轮矩的折算