第2章 静态与动态特性

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系统稳定运行点的条件： • 有交点； • 判别交点是否是稳定运行点的简易方法：
在交点上方画平行于T轴的线，左边为电机特
性曲线，右边为负载特性曲线。 例：习题2-6
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本章小结
1、运动方程
d GD 2 dn TD T TL J dt 375 dt
2、三种负载的机械特性及其曲线：
小结：在研究多轴传动系统时，公式（2-2） 要做相应的折算，得公式（2-13）。
GDZ dn T TL 375 dt
18
2
2.5 机电传动系统的过渡过程简介
系统从一个稳态变化到另一个稳态，都要经过
过渡过程（动态过程、不平衡过程、非惯性过
程）。
如：启动、制动、反wk.baidu.com、调速等过程。 一、机电传动系统的惯性的分析
J1 J L JZ JM 2 2 j1 jL
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同理：
2 GD12 GDL 2 2 GDZ GDM 2 2 j1 jL
为实际工程计算方便，将中间轴忽略：
JL JZ JM 2 jL
GD GD GD 2 jL
2 Z 2 M 2 L
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2、直线运动（略）
| TL | K
8
2、位能转矩负载：
例，起重设备、提升机构等
TL K
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二、恒功率型负载：
例，车削过程等
TL K / n
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三、通风机型负载：
例，电扇、通风机、水泵等
TL Cn
2
11
2.4 多轴系统的负载转矩、转动惯量、 飞轮转矩的折算
折算原则：折算前后能量关系保持不变。 一、负载转矩的折算 1）两级传动系统的旋转运动
GD t (ns n1 ) 375TD
因此，加快过渡过程的方法主要有：
2 z
A、减少飞轮转矩
如采取使用小惯量直流电动机的方法 B、加大动态转矩 如采用大惯量直流电动机（宽调速直流力矩电 动机）
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2.6 机电传动系统稳定运行的条件
稳定运行的两重含义：
• 能处于匀速运行的平衡状态；
• 受到干扰时，能在新的条件下达到新的平衡， 干扰消失后，能回到原先的平衡状态。
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2 z
5、系统稳定运行的条件 有交点；在交点上方画平行于T轴的线，观察。
作业一：2-3、2-4。
27
1
2.2 机电传动控制的运动方程式
一、单轴机电传动系统的运动方程
d T TL J dt
2
其中：
T : 电动机的输出转矩
TL : 负载转矩
d dt
J : 整个系统的转动惯量
：角加速度
3
二、单轴机电传动系统的实用运动方程 用n代替角速度ω，用飞轮转矩 GD 2 代替转动惯 量J，则：
1 GD 2 2 2 J mR ，且＝ n，g＝9.81m /s 2 4 g 60 GD 2 dn T TL 375 dt
对比单轴系统：
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PL' PM × c 又 P T × L , PM TL M
' L ' L
TL' × L TL' TL ＝ c × M c × j
其中：
j ：传动的速比 c ：传动效率
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2）两级传动系统的直线运动，提升重物为例：
P PM × c
机电传动控制
第2章 机电传动系统的静态与动态 特性（动力学方程）
• 机电传动系统的运动方程式
• 典型生产机械的负载特性
• 多轴系统的负载转矩、转动惯
量、飞轮转矩的折算
• 机电传动系统稳定运行的条件
所谓“静态特性”，就是机电传动系统能达到
恒速运转状态下，电动机的电磁转矩和生产机 械速度之间的平衡关系。 “动态特性”，即转矩和速度发生不平衡变化 时，系统的动态过渡过程。
' L
又 P F × PM TL M v,
' L
Fv Fv TL ＝9.55 c × M c × n
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其中：
60 9.55＝ ＝ 2
思考： 如果是下放重物，公式中
n
' 的位置。
c
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二、转动惯量和飞轮转矩的折算 1、旋转运动
1 1 1 1 2 2 2 2 J Z M J M M J11 J LL 2 2 2 2
恒转矩型 恒功率型 通风机型
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3、多轴系统的负载转矩、转动惯量的折算
TL' × L TL' TL ＝ c × M c × j J1 J L JZ JM 2 2 j1 jL
4、机电时间常数、过渡过程时间
GD t (ns n1 ) 375TD
加快过渡过程：减小飞轮转矩、加大动态转矩。
GD 2 dn ()T ()TL 375 dt
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TM为正 TL为正
2 dn TM TL J 60 dt 2 dn TL TM J 60 dt
TM为制动转矩 TL为拖动转矩
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2.3 典型生产机械的负载特性
一、恒转矩型负载
1、反抗转矩负载（摩擦性转矩）： 例，传送带、搅拌机，挤压机等摩擦类负载。
其中： 是具加速度量纲的常数。
4
三、动态转矩
GD dn T TL TD 375 dt
将其定义为动态转矩。 >0，则系统加速；
2
<0，则系统减速；
=0，则系统匀速。
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四、运动方程式中符号的约定
电磁转矩、负载转矩；拖动转矩、制动转矩。
运动方程中转矩正负以它与转速n的方向关系 及n自身的正负确定。
以系统的启动过程为例，得转速、转矩、电 枢电流对时间的动态特性—— 式（2-14）、（2-15）、（2-16）
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反映机电传动系统机电惯性和灵敏度的指标—— 机电时间常数。达到稳态转速时间是其3～5倍。
GD2 n0 GD2 R m 375 Tst 375 Ke Km2 N
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二、过渡过程时间和加快过渡过程的方法