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1电力拖动系统动力学PPT课件

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第1章电力拖动系统动力学22页PPT

第1章电力拖动系统动力学22页PPT
Fm
工件
工作台
由于 =2n/60
Tmeq =9.55FmVm/n
考虑传动损耗 Tmeq =9.55FmVm/nC
第1章
(2)飞轮矩的折算
设做平移运动部分的物体重量为Gm，质量为m，
刨
折算前动能：
vm
刀
Fm
工件
折算后动能：
工作台
折算前后的动能不变。 ∴ ∴
传动机构中其他轴上的 GD2的折算，与前述相 同。
第1章
3.工作机构做提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩 的折算 (1)转矩的折算 1)提升重物时负载转矩的折算 重物对卷筒轴的负载转矩为GmR 不计传动机构的损耗，折算后的负载转矩为:
若考虑传动机构的损耗，折算后的负载转矩应为:
提升重物时系统损耗的转矩为：
第1章
2)下放重物时负载转矩的折算 重物对卷筒轴的负载转矩为GmR 不计传动机构损耗，折算后的负载转矩为:
1 l'
A
0
TL
T
图 1-21 拖 动 系 统 的 不 稳 定 运 行
第1章
谢谢！
第一章 电力拖动系统动力学
本章教学基本要求
电力拖动系统的运动方程式 工作机构转矩、力、飞轮矩和质量的折算 考虑传动机构损耗时的折算方法 生产机械的负载转矩特性
1.3电力拖动系统的动力学基础
1.3.1电力拖动系统的运动方程
电力拖动系统：单轴（重点介绍）、多轴（可折算成单轴）。
1、单轴电力拖动系统。 单轴拖动系统是指电动机输出轴直接拖动生产机械
1、当 T T L
dn 0 dt
电动机静止或等速旋转，电力拖动 系统处于稳定运转状态下。
2、当 T T L

第二章 电力拖动系统动力学PPT课件

第二章 电力拖动系统动力学PPT课件

m与G——旋转部分的质量(kg)和重量(N)
注意：运动方程式适用于单轴系统，因为速度量只有一个
将上式中的角速度Ω(Ω=2πn/60)化成为转速n，则有：
7
T
Tz
GD2 375
dn dt
(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。
电动机拖动的生产机械的旋转部分会出现多种形状(圆柱体 和非圆柱体)，需对常见形体的转动惯量作计算。
所有的旋转部分可分为两种情况：旋转轴线通过物体重心和 旋转轴线不通过重心。
(1) 旋转轴线通过该物体重心时，转动惯量公式为：
k
J ri2mi i 1
质量连续分布 J r2dm V
Δmi——该物体某个组成部分的质量 ri——该部分Δmi的重心到旋转轴的距离。对质量连续分布
20
传动图
'
等效折算图
21
四、工作机构直线运动质量的折算
系统中的重物作直线运动，需要把速度为vz(m/s)质量为mz (kg)的物体折算到电动机轴上, 用电动机轴上转动惯量JZ的 转动体来等效。
折算原则：转动惯量JZ中和质量mz中储存的动能相等，即：
JZ
2 2
GD2 = 4gJ = 4×9.8×16.933 N.m2 = 663.774 N.m2
14
第二节 工作机构转矩、力、飞轮惯量和质量的折算
◆实际拖动系统：轴往往有多根，不同的轴上有不同的转动 惯量和转速，以及不同的转矩和阻力距。
◆研究方法：列出每根轴的运动方程式，各轴间互相联系的 方程式，联系所有方程式。复杂
j = j1j2j3…
一般设备，电动机为高转速，工作机构轴为低速，则j>>1

电力拖动系统动力学(1)

电力拖动系统动力学(1)

拖动系统组成
能量 转换
机械 传动
电源
提供 能源
电机
传动 机构
拖动 对象
控制 装置
控制电机的运 动方式
编辑ppt
3
绪论 电机与拖动的基本概念
电力拖动系统在建筑设备中的应用 空调系统中冷机组，冷却水泵，冷冻水泵， 空调机，风机盘
管中的风机 电梯中的曳引电机 给排水系统、消防系统中的水泵、消防系统中的卷帘 各类电风扇
平移运动 速度
电机转速
传动效率
平移运动—飞轮矩的折算
折算原则:折算前后的动能不变
折算到电机轴上的飞轮矩为：
GDL2g
365Ggvg2 nd2
编辑ppt
16
负载转矩和飞轮矩的折算
升降运动—负载转矩的折算 升降运动是建筑设备常见的运动
起重机拖动系统
对于升降运动，在进行转 矩折算时，其上升和下降 运动过程的转矩不同，传 动系统的效率也不同
编辑ppt
7
第1章 电力拖动系统动力学
电力拖动系统的运动方程式 运动方程式是运动过程的物理模型，是运动过程 的力学表征 电力拖动系统的运动方程式描述旋转运动的力学 关系，即牛顿力学定律在旋转运动过程的应用 旋转运动中一般采用“转矩”和“角速度”描述 力矩和速度
编辑ppt
8
电力拖动系统的运动方程式
绪论 电机与拖动的基本概念
电力拖动 电力：以电能为动力能源 拖动：使物体运动 电力拖动：将电能转换为机械能实现使物体运动的方式 电能转换为机械能主要由电动机完成
电力拖动：电动机拖动生产机械运转的方式 电机与拖动是社会生活最常见的过程
编辑ppt
1
绪论 电机与拖动的基本概念
电机：将电能转换为机械能的设备，以电磁感应为基本原理 电机分类：不同的分类原则有不同的分类

电力拖动ppt课件

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。

电力拖动基础ppt课件

电力拖动基础ppt课件

四、例：他励直流电动机调压调速的物理过程
U a Ea I a Ra Ea ken
kTIa
负载转矩 Tl 恒定
原状态：
Ua1, n1, Ea1, Ia ,T
新状态：
Ua2 , n2 , Ea2 , Ia ,T
1.2 电力拖动系统的机械特性
1.2.1 机械特性
1. 机械特性是指转速与转矩之间的关系曲线，即 n f (T )
nn10
U aN
n2
U1
n3
U2
n4
U3 T
0
Tl
3.电枢回路串电阻起动
1C
2C Ia
R j1
Rj2
Ra
Ua
Ea
3C
n
n
nn01
A
n2
n3
1 Ra
n1 n2
2
Ra R j1
n3
3
Ra R j1 R j2
Tl
T
0
Il I2 a)
I1
Ia
0
Il I2
I1 Ia
0
t1
t2 t3
t
b)
t1
t2
t3
t
60
J m 2 G ( D )2 GD 2 ( kgm2 )
g 2 4g
式中：G——重量（N）；g——重力加速度，g = 9.81m/s2 ；
D——惯性直径（m）； ——惯性半径（m）
J
d
dt
的实用形式为
T
T
GD 2 375
dn dt
GD 2 4gJ 称为飞轮矩 (N m2 ) 375具有加速度量纲
恒转矩调速
nN
n
恒功率调速

第1章电力拖动系统的动力学基础PPT课件

第1章电力拖动系统的动力学基础PPT课件

2
＋Jm
nm n
2
1.4 多轴旋转系统的折算
或:
J = JR＋
J1 j12
＋
J2 j12 j22
＋
Jm j12 j22 jm2
= JR＋
J1 j12
＋
J2 j12 j22
＋
Jm j2
如果在电动机和工作机构之间总共还有 n 根中间轴，
则:
j = j1 j2 ···jn jm
J = JR＋J1
n1 n
Ω 和 n 不能突变，否则 J
d
d t →∞
即系统不可能具有无穷大的功率。
TL
T2
TL
T2
TL
T2
TL
T2
电动状态1
制动状态1
电动状态2 制动状态2
第1 章 电力拖动系统的动力学基础
1.4 多轴旋转系统的折算
电动机 等
n z1 z4 n2 z5
TL n1 z2 z3
nm 工作机构 z6 Tm
效
电动机 n 等效负载
（ ） T2 －TL = J
d
dt
d = dt
1 J 2
2
电动机输 出的功率
负的载功吸率收P2－PL = J
d
dt
系统动能
(1) T2 ＞0 ，即 T2 与Ω 方向相同。
电动机输出机械功率 —— 电动状态。
(2) T2 ＜0 ，即 T2 与Ω 方向相反。
电动机输入机械功率 —— 制动状态。
TL
T2
TL
(4) 电力拖动系统容易控制、操作简单、 便于实现自动化。
3. 应用举例 精密机床、重型铣床、 初轧机、 高速冷轧机、高速造纸机、风机、水泵……

电力拖动系统的动力学基础培训课件(1)

电力拖动系统的动力学基础培训课件(1)
部件作旋转运动。采用古典动力学来分析。
一.运动方程式
1.直线运动时的运动方程式
F --拖动力（N）；
Fz --阻力（N）；
m(dv/dt)--惯性力。
作直线运动的物体
2.旋转运动时的方程式为：
T --电动机产生的拖动转矩(N·m)； Tz --阻转矩（或称负载转矩）(N·m)； J(dΩ/dt)--惯性转矩（或称加速转矩）。
折算原则：
实际系统与等效系统储存动能相等。
有下列关系：
考虑到 GD2 = 4gJ，Ω = 2πn/60，得
2.3 考虑传动机构损耗的简化方法
传动机构损耗的简化考虑方法可在折算公式中引
一入1..工电传作动动效机机率工构η作转c 在矩电T动z’状的态简化折算
电动机带动工作机构，功率由电动机向工作机构 传送
当 T < TZ，dn/dt < 0
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
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；
变
通风机型负载
n
负载的转矩与T 转速的平0 方成
正比
五.实际负载特性
实际生产机械的负载转矩特性是以上几种典型 特性的综合。
1.实际通风机负载
2.机床刀架的平移
第二章完，谢谢！
旋转运动的物体
3.转动惯量 J 表示为:
J
m 2
G g
D2 2
GD 2 4g
m 与 G -- 旋转部分的质量（kg）与重量(N)；

课程开始及电力拖动系统的动力学基础PPT演示文稿

课程开始及电力拖动系统的动力学基础PPT演示文稿

四、工作机构直线运动质量的折算
折算的原则是转动惯量 J z 中及质量 m z 中储存的动能相等，即
Jz
2
2
mz
vz2 2
有
(GDz2)
365Gzvz2 n2
（因为Jz Gz2 D/4g，2πn/6，0mz Gz /g，(60/π)2 365）
14
[例8-1] 刨床传动系统如图所示。若电动机M 的转速为n=420r/min， 其转子（或电枢）的飞轮惯量 Gd 2D 11.50 Nm2 工作台重 G1 1205N0
解 1）旋转部分
GDa2 G1 2D G (z2 2 2D / zG 1)23 2D (z2G /z1 4 2 )2 D (z G 4/5 z 23 D )2 (z2/z1)G 2(z6 42 D /zG 3)2(72 D z6/z5)2
(z2/z1)2(z4/z3G )2(z8 26 D /z5)2(z8/z7)2(4.122(05.15/0290).281(525/28.40)02(6148./6300)2
2
第二篇 交流拖动控制系统
第1章 异步电动机及其拖动
*第2章 第3章
闭环控制的异步电动机变压调速 系统——一种转差功率消耗型调速 系统
笼型异步电动机变压变频调速系统 （VVVF系统）
3
第二篇 交流拖动控制系统
*第4章 绕线转子异步电机双馈调速系统 ——转差功率馈送型调速系统
*第5章 同步电动机变压变频调速系统
1、当 T Tz 2、当 T Tz
dn 0 dt
dn 0 dt
电动机静止或等速旋转，电力拖动 系统处于稳定运转状态下。
电力拖动系统处于加速状态
3、当 T Tz
dn 0 dt

电机拖动(动力学).课件

电机拖动(动力学).课件
。
05
电机拖动系统的优化与设 计
电机拖动系统的能效优化
电机拖动系统的能效评估
评估电机拖动系统的能效水平，识别能效瓶 颈。
控制系统优化
优化控制算法，提高电机拖动系统的响应速 度和稳定性。
电机选型优化
根据实际需求选择合适的电机类型，如直流 电机、交流电机、步进电机等。
能源回收技术
利用能量回馈装置，将制动能量回收再利用 ，提高能源利用效率。
组成
电机拖动系统通常由电机、传动 装置、控制器和负载等部分组成 。
电机拖动系统的分类
01
02
03
按电机类型分类
直流电机拖动系统、交流 电机拖动系统、步进电机 拖动系统等。
按控制方式分类
开环控制电机拖动系统、 闭环控制电机拖动系统。
按应用场景分类
工业电机拖动系统、汽车 电机拖动系统、航空电机 拖动系统等。
神经网络控制
利用神经网络算法实现电机拖 动系统的非线性控制。
模糊控制
通过模糊逻辑数变化自适应调整 控制策略。
预测控制
利用模型预测算法，对电机拖 动系统的未来状态进行预测和
优化控制。
感谢您的观看
THANKS
直流电机的拖动特性
转矩特性
直流电机在一定电流下产 生的转矩与转速之间的关 系。
调速特性
改变电机的输入电压或电 流，可以改变电机的转速 。
启动和制动特性
描述电机在启动和制动过 程中的性能表现。
直流电机拖动系统的控制方法
调压控制
通过调节电机的输入电压来控制 电机的转速和转矩。
弱磁控制
在电机接近于磁场饱和时，通过减 小磁场强度来提高电机的转速。
通过分析动态特性，可以对电机拖动系统的性能进行评估和优化，以满足不同的 应用需求。

试谈电力拖动系统的动力学基础课件演示(77张)

试谈电力拖动系统的动力学基础课件演示(77张)
从电力拖动过程考虑，可把作用在直线运动部 件上的外力分为拖动力和静负载力两部分。于
是，可得出直线运动方程式
12
第一章 电力拖动系统的动力学基础
13
第一章 电力拖动系统的动力学基础
1.1.2.2 单轴旋转系统的运动方程式 在电力拖动系统中，存在着大量的绕固定轴旋
转的部件，例如旋转电动机、齿轮和各种做旋 转运动的工作机构等。 根据物理学中的刚体转动定律来分济和描述这 些旋转部件的运动规律。 首先来分析典型的单轴旋转系统。 所谓的单轴旋转系统是指，在电力拖动装置中 没有传动机构， 其运动系统只有同一种转速的旋转系统，通常 简称为单轴系统.
但是，由于交流电力拖动在调速性能等指标 上还不能完全赶上直流电力拖动，所以，在 要求很高的调速系统中，交流电力拖动仍受 到一定的限制。
8
第一章 电力拖动系统的动力学基础
主要内容：统的运动方程式，运动方程 中各物理量正负号的标注规定，工作机构的转 矩和飞轮矩的折算，旋转运动，平移运动，升 降运动，生产机械典型负载转矩特性，恒转矩 负载特性，恒功率负载特性，通风机型负载特 性，传动损耗和传动效率。
1.1.2.1 直线运动方程 根据牛顿第二定律，质 点的运动方程式为
f＝ma
f——作用在质点上的所有外力的合力；
m——质点的质量；
a——质点的加速度。
11
第一章 电力拖动系统的动力学基础
在电力拖动装置中，有很多部件是做直线运动 的，例如起重机的吊钩、机床的工作台、电梯 的升降室以及直线电动机等。这些部件的直线 运动可以看作是刚体的直线运动，而刚体的直 线运动方程式与质点的运动方程式具有相同的 形式。
电动机及其控制设备以及生产机械组成的成套装置， 称为电力拖动装置，或电力拖动系统。

电机拖动(动力学)

电机拖动(动力学)
熟练掌握单轴电力拖动系统的运动方程式， 并会利用其判断系统的工作状态。
会将多轴电力拖动系统转矩及飞轮力矩等效 成单轴系统。
掌 拖动系统的运动方程式是怎样建立的？怎样用 它分析系统的运动状态？
2 什么是转动惯量？转动惯量与如何进行折算？
电机拖动(动力学).ppt
电力拖动系统的 动力学基础
生产机械的运动形式 运动方程
飞轮矩的折算
负载的机械特性
第二章 电力拖动系统的动力学基础
本章要求： 掌握拖动、电力拖动、负载机械特性、电力
拖动系统的转动惯量、飞轮力矩、拖动转矩、阻 转矩以及转矩正方向规定的基本概念。
熟悉生产机械典型的运动形式。
掌握电力拖动系统中研究的主要物理量。
3 什么是动态转矩，它在什么条件下出现？动态 转矩和系统运动状态之间有何关系？
4 稳定工作过程和过渡过程有何区别？
5 为什么要进行转矩和惯量折算，折算依据的原 则是什么？
上下

电力拖动与控制第1章电力拖动系统的动力学基础课件

电力拖动与控制第1章电力拖动系统的动力学基础课件
方向后，T与n的方向一致时为正，TL与n的方
向相反时为正。
在代入具体数值时，如果其实际方向与规定的正
方向相同，就用正数，否则应当用负数。
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
多轴电力拖动系统，就是在电动机与工作机构之
间增设传动机构的系统。
一般采用折算的办法，把多轴电力拖动系统折算
为等效的单轴系统，然后按单轴电力拖动系统的运
GDeq2 1.2GDd2 1.2 100N m 2 120N m 2
（3）不切削时(Tmeq=0)，工作台与工件反向加速时，
系统动态转矩绝对值
T Tmeq
GD 2 dn 120


500N m 160N m
375 dt
375
第三节 生产机械的负载转矩特性
动惯量为Jeq,根据折算前后动能不变的原则：
1G 2
1 GDeq 2 n 2
v
(
)
2 g
2 4g
60
Gv 2
Gv 2
2
GDeq 4
365 2
2 n 2
n
(
)
60
2
所以：
求等效单轴系统的总飞轮矩时，还要计算传动机
构各旋转轴飞轮矩的折算值，其方法与多轴系统飞
轮矩折算方法相同。
二、工作机构直线运动转矩与飞轮矩的折算
第二节 多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩的折算
注意：使用运动方程进行分析时，式中的TL应是折
算后的等效负载转矩Tmeq，GD2是折算后系统总的等
效飞轮矩GDeq2 。
本节重点研究负载转矩和飞轮矩的具体折算方法。
折算的原则：
按照能量守恒定律，系统在折算前和折算后应具
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2.实际工程应用中的运动方程式：
在工程应用中,常用： n代替表示系统速度, 用飞轮力矩GD2代替J表示系统机械惯性。
运动方程
三、由运动方程式分析系统运动状态
1.2 多轴系统负载转矩与飞轮矩的折算
？对多轴系统如何分析系统的运行状态。
1、建立若干个运动方程式，联立求解。 2、把多轴系统等效为单轴系统。
7149
i12
GD42 GDg2 7149
nd2 i12 i22
GD GD 2
2
GD22 GD32
GD42 GDg2
L1Biblioteka i12i12 i22
• 平移运动与升降运动的负载转矩与飞轮矩 的折算请大家自学。
1.3 负载转矩特性
负载的转矩特性指：n=f(TL)
一、恒转矩负载特性 1.反抗性恒转矩负载 2.位能性恒转矩负载
2.飞轮矩的折算：
思路与步骤： 总飞轮矩=工作机构部分的飞轮矩
+传动机构部分的飞轮矩 +电动机转子的飞轮矩
折算原则：动能不变。
j ( ) 旋转物体的动能表达式： 1 2
2 1 GD2 2n 2 GD2n2
2 4 g 60
7149
GDL2nd2 7149
GD12nd2 7149
GD22 GD32 nd2
第1章 电力拖动系统动力学
主要内容： 电力拖动系统运动方程式； 负载的转矩与飞轮矩的折算； 负载特性。
电力拖动是用电动机带动生产机械运动，以 完成一定的生产任务。
电力拖动系统的组成：
1.1 电力拖动系统的运动方程式
• 典型的电力拖动系统： 单轴系统：
多轴系统：
以单轴系统为例，建立运动系统的运动方式。 一、电力拖动系统常用物理量
• 负载：旋转、平移、升降。 • 折算原则：功率不变、
能量不变。
一. 旋转运动负载转矩及飞轮矩的折算 1.转矩折算：
思路与步骤*：
1.不考虑传动机构损耗，进行转矩折算。 2.考虑传动机构损耗，进行转矩折算。
折算原则：功率不变
1.不考虑传动机构损耗时 TL Tg g 2.考虑传动机构损耗时 TL Tg g
二、通风机与泵类的负载特性 三、恒功率负载特性
一、恒转矩负载机械特性 1、反抗性恒转矩负载特性
其特点： 负载转矩大小恒定（与n无关）； 负载转矩方向与运动方向相反。
2、位能性恒转矩负载特性 （负载转矩由重力产生） 其特点： 绝对值大小恒定； 作用方向与n无关，不变。 提升时： n >0 ,TL >0阻转矩 下放时： n<0 ,TL>0拖动转矩
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
二、通风机与泵类的负载特性 负载转矩与转速成平方关系TL=kn2。
三、恒功率负载特性
负载转矩与转速成反比关系TL=k / n
例如机床主轴和轧机、造纸机、塑料薄膜生产线中的卷取机、开卷机等 要求的转矩，大体与转速成反比
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
电动机转速、电动机电磁转矩、电动机空 载转矩、工作机构（负载）的转矩。
TL T0 Tm
二、建立运动方程
1.研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电 动机运行时的轴受力如图示，由动力学 定律(牛顿第二定律)可知,其必须遵守下 列方程式:
d T TL J dt
T：电磁转矩； TL：负载转矩,N.m J：电动机轴上的总转动惯量，N.m.s2 ：电动机角速度, rad/s