1、第二章第二章 電力拖動系統動力學電力拖動系統動力學第二章第二章 電力拖動系統動力學電力拖動系統動力學 主要學習內容：主要學習內容：2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件穩定運行的條件2.2 多軸電力拖動系統簡化多軸電力拖動系統簡化2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式學習思路：學習思路：了解系統構成了解系統構成了解相關概念了解相關概念導出轉動方程導出轉動方程了解簡化系統了解簡化系統2.1 2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式1、電力拖動系統組成、電力拖動系統組成控制設備控制

2、設備電動機電動機轉動機構轉動機構工作機構工作機構電源電源電力拖動系統組成框圖電力拖動系統組成框圖2.1 2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式最簡單的電力拖動系統：最簡單的電力拖動系統： 2.1 2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式2、相關概念、相關概念 電動機轉速（電動機轉速（n）， 工程單位（工程單位（r/min），國際單位制（），國際單位制（rad/s）電動機電磁轉矩（電動機電磁轉矩（T），單位（單位（Nm）電動機空載轉矩（電動機空載轉矩（T0），工作機構（負載）轉矩（工作機構（負載）轉矩（Tp），負載轉矩（負載轉矩（TL=Tp+T0）， 一般情況下，一般情

3、況下，T0很小，所以很小，所以TL=Tp。2.1 2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式3、轉動方程、轉動方程2375LGD dnTTdt涉及的概念：涉及的概念： 稱為動轉矩。稱為動轉矩。m為系統轉動部分質量。為系統轉動部分質量。G為系統轉動部分的重力。為系統轉動部分的重力。G=mg.為系統轉動部分的轉動慣性半徑。為系統轉動部分的轉動慣性半徑。D為系統轉動部分的轉動慣性直徑。為系統轉動部分的轉動慣性直徑。GD2為轉動部分的飛輪矩。為轉動部分的飛輪矩。系數系數375是有單位的量。（是有單位的量。（m/min s）LTT2.1 2.1 電力拖動系統轉動方程式電力拖動系統轉動方程式4、

4、實際電力拖動系統的簡化、實際電力拖動系統的簡化2.2 多軸電力拖動系統簡化多軸電力拖動系統簡化學習思路：學習思路：確定簡化對象確定簡化對象確定簡化原則確定簡化原則按不同運動情況進行簡化按不同運動情況進行簡化轉矩折算轉矩折算飛輪矩折算飛輪矩折算功率不變功率不變動能不變動能不變2.2 2.2 多軸電力拖動系統簡化多軸電力拖動系統簡化1、工作機構為轉動情況時，、工作機構為轉動情況時， 轉矩與飛輪矩的折算轉矩與飛輪矩的折算轉矩折算：轉矩折算：折算原則：功率不變。折算原則：功率不變。 折算結果：轉矩按照速比的反比來折算。折算結果：轉矩按照速比的反比來折算。 不考慮傳動機構的損耗不考慮傳動機構的損耗fff

5、ffFTT nTTnj2.2 2.2 多軸電力拖動系統簡化多軸電力拖動系統簡化考慮傳動機構損耗：考慮傳動機構損耗：fFTTj涉及的概念：涉及的概念：f為工作機構轉軸的角速度。為工作機構轉軸的角速度。為電動機轉軸的角速度。為電動機轉軸的角速度。Tf為工作機構的實際負載轉矩；為工作機構的實際負載轉矩；TF為為Tf折算到電機軸上的折算值；折算到電機軸上的折算值；j為傳動機構總的速比。為傳動機構總的速比。 一般情況下，一般情況下，j= j 1j2 j3為傳動機構總的效率。為傳動機構總的效率。 一般情況下，一般情況下，=1232.2 2.2 多軸電力拖動系統簡化多軸電力拖動系統簡化飛輪矩折算：飛輪矩折算

6、：折算原則：動能不變。折算原則：動能不變。 折算結果：折算結果：222fFGDGDj即：飛輪矩是按照速比平方的反比來折算即：飛輪矩是按照速比平方的反比來折算 。 22222222211()fbcaGDGDGDGDGDjj jj多級傳動：多級傳動：工程簡化：工程簡化：22(1)DGDGD2.2 2.2 多軸電力拖動系統簡化多軸電力拖動系統簡化2、工作機構為平移運動時，、工作機構為平移運動時， 轉矩與飛輪矩的折算轉矩與飛輪矩的折算轉轉矩矩折折算算飛輪矩折算：飛輪矩折算：不考慮傳動機構損耗不考慮傳動機構損耗:考慮傳動機構損耗：考慮傳動機構損耗：9.55260FFvFvTnn9.55FFvTn2221

7、12243652()60FGvGvGDnn2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件穩定運行的條件學習思路：學習思路：了解幾種典型負載的轉矩特性了解幾種典型負載的轉矩特性了解電動機的機械特性了解電動機的機械特性系統運行情況分析系統運行情況分析系統穩定運行的充要條件系統穩定運行的充要條件2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件1、幾種典型負載的轉矩特性、幾種典型負載的轉矩特性 概念：概念：生產機械工作機構的負載轉矩與轉速生產機械工作機構的負載轉矩與轉速之間的關系，稱為負載的轉矩特性。之間的關系，稱為負

8、載的轉矩特性。 1）恒轉矩負載的轉矩特性）恒轉矩負載的轉矩特性反抗性恒轉矩負載反抗性恒轉矩負載特點：工作機構負載轉矩是制動性特點：工作機構負載轉矩是制動性轉矩。即轉矩大小不變，方向總是轉矩。即轉矩大小不變，方向總是與運動方向相反。與運動方向相反。 2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件反抗性恒轉矩負載的圖像表述反抗性恒轉矩負載的圖像表述2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件位能性恒轉矩負載位能性恒轉矩負載特點：工作機構的負載轉矩是個定值。特點：工作機構的負載轉矩是個定值。

9、 位能性恒轉矩負載的圖像表述位能性恒轉矩負載的圖像表述2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件2）風機、泵類負載的轉矩特性）風機、泵類負載的轉矩特性特點：這類負載轉矩的大小與轉速的平方成正比。特點：這類負載轉矩的大小與轉速的平方成正比。 風機、泵類負載的圖像表述風機、泵類負載的圖像表述2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件3）恒功率負載的轉矩特性）恒功率負載的轉矩特性特點：負載的轉速與轉矩的乘積為為常數特點：負載的轉速與轉矩的乘積為為常數 。 恒功率負載的圖像表述恒功率負載

10、的圖像表述2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件2、電力拖動系統穩定運行的條件、電力拖動系統穩定運行的條件1）電動機的機械特性：）電動機的機械特性： 電動機的電磁轉矩（電動機的電磁轉矩（T）與轉速（）與轉速（n）之間的關系叫電動機的機械特性。之間的關系叫電動機的機械特性。 2）電力拖動系統穩定運行的必要條件：）電力拖動系統穩定運行的必要條件： 0LTT n不變不變 2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件3）系統運行情況分析）系統運行情況分析工作點：工作點：把電動機機械特性

11、曲線和負載轉把電動機機械特性曲線和負載轉矩特性曲線在同一坐標下作出，兩條特性矩特性曲線在同一坐標下作出，兩條特性曲線的交點就是拖動系統的工作點。曲線的交點就是拖動系統的工作點。 2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件 4）系統穩定運行的充要條件）系統穩定運行的充要條件LTTLTT且在且在處，有：處，有：LdTdTdndn2.3 2.3 負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件負載的轉矩特性與電力拖動系統穩定運行的條件數學意義：在工作點上，機械特性曲線數學意義：在工作點上，機械特性曲線的斜率小于負載特性曲線的斜率。的斜率小于負載特性曲線的斜率。