电机及拖动基础第二章 直流电动机的电力拖动课件.ppt

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1、第二章直流电动机的电力拖动第三节他励直流电动机的机械特性第四节他励直流电动机的启动和反转第五节他励直流电动机的调速第六节他励直流电动机的制动第二章直流电动机的电力拖动第一节电力拖动系统的运动方程式第二节生产机械的负载转矩特性(1)电力拖动拖动：原动机带动生产机械运转叫拖动。电力拖动：电动机作为原动机，生产机械是负载，电动机带动生产机械运转的拖动方式称电力拖动。(2)电力拖动系统：用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。电力拖动系统的基本概念（3）电力拖动系统组成电力拖动系统示意图传动机构生产

2、机械控制设备电动机电源各种控制电器元件，工业控制PC及PLC控制器等常见的有齿轮及传送带等动画1动画2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。（4）典型生产机械运动形式及转矩电力拖动系统：单轴电力拖动系统（重点介绍）、多轴电力拖动系统（可折算成单轴）运动形式：旋转、平移、升降。机械转矩形式：摩擦

3、力产生、重力产生。（5）单轴电力拖动系统单轴电力拖动系统就是电动机的轴与生产机械的轴直接连接起来所组成的生产系统。在单轴电力拖动系统结构中，生产机械轴的负载转速nL与该系统中的电动机的转速nM相同，即2.1.1单轴电力拖动系统运动方程式2.1电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统运动方程式描述了系统的运动状态，系统的运动状态取决于作用在原动机转轴上的各种转矩。如图为一单轴电力拖动系统示意图及各种物理量的参考方向有电动机的电磁转矩T、电动机的空载阻转矩T0、生产机械的负载转矩TL、转轴的角速度Ω、包含电动机转子、联轴器（联

4、接轴承）和生产机械在内的系统总的转动惯量J。由牛顿第二定律知作直线运动的物体有：F1--拖动力（N）；F2--阻力（N）；mg—重力m(dv/dt)--惯性力。对于单轴电力拖动系统作旋转运动的物体，同理，对于单轴电力拖动系统作旋转运动的物体，有：式中：T—电动机的电磁转矩，即拖动转矩，单位为N·m(牛顿米）TL—生产机械的负载转矩，即阻矩，单位为N·m(牛顿米）J—系统的转动惯量，单位为kg·m2Ω—转轴的机械角速度，单位为rad/st—时间，单位为s这就是单轴电力拖动系统的运动方程式它代表了系统转矩与转速变化率之间的

5、关系其中为系统的惯性转矩。习惯上，将运动方程式中的转动惯量J用飞轮矩GD2表示式中：m系统转动部分的质量，单位kgp与D系统转动部分的惯性半径和惯性直径,单位mG系统转动部分的重力，单位Ng重力加速度，g=9.8m/s2GD2转动部分的飞轮矩，是一个整体的物理量，反映了转动体的惯性大小单位N·m2将角速度Ω（rad/s）化成用每分钟转数n(r/min)表示的形式强调：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。就是将转动物体的所有质量等价的看作分布在距离

6、转动中心r，其产生的转动惯量和原转动体的转动惯量相等。那么此时的r就叫做该物体的回转径。运动方程的实用形式：将角速度Ω（rad/s）化成用每分钟转数n(r/min)表示的形式,并以n为变量取导数这个公式描述了电力拖动系统的转矩与转速变化率之间的关系,由此式可知电力拖动系统的转速变化率dn/dt（加速度）是由T-TL决定的,T-TL称为动态转矩,因此根据这个公式可分析电力拖动系统的运动状态。首先规定某一旋转方向为转速的正方向,即n＞0。在此旋转方向下,根据这个公式分析电力拖动系统旋转运动的三种运动状态的分析如下：2.

7、1.2、运动方程式的分析（1）当T=TL时,dn/dt=0,n=0或n=常数,即电力拖动系统处于静止或稳定（匀速）运转状态。即处于稳态。（2）当T＞TL时,dn/dt>0,电力拖动系处于加速状态（过渡过程中），即处于动态。常把或称为动负载转矩（惯性转矩），把TL称为静负载转矩（3）当T＜TL时,dn/dt<0,电力拖动系统处于减速状态（过渡过程中）。即处于动态。由分析可知,当T=TL时,系统处于稳定平衡运转状态。但当受到外界的干扰时,如负载转矩TL的增加或减小,电源电压的变化等影响时,平衡将被打破,转速将发生变化。对

8、于一个稳定的电力拖动系统来说,当系统的平衡状态被打破后,应具有恢复新的平衡状态的能力,在新的平衡状态下稳定运行。2.1.3、运动方程式中转矩正、负号的规定首先确定电动机处于电动状态时的旋转方向为转速的正方向（可任意选取，一般为顺时针或逆时针），然后规定：（1）电磁转矩T与转速n的正方向相同时为正，相反时为负（2）负载转矩TL与转