电力拖动系统的运动方程式资料

速的正方向，然后规定：
•
电磁转矩 Tem 与转速 n 的正方向相同时为正，相反
时为负。
•
负载转矩 TL 与转速 n 的正方向相同时为负，相反 惯性转矩
GD 2 dn 375 dt
时为正。
•
的大小和正负号由 Tem 和 T 的代
L
数和决定。
例 分析下图中电力拖动系统的运动状态。
解：
图a中，系统处于正向减速状态。
例如， 实际通风机除了主要是通风机类负载特性外， 由于其轴承上还有一定的摩擦转矩TL0，因而实 际通风机的负载特性应为TL=TL0+kn2，
位能性负载转矩由重力作用产 生，其大小和方向始终不变。
当下放重物时负载转矩变为 驱动转矩，其作用方向与电 动机旋转方向相同，促使电 动机旋转。
恒功率负载特性 特点：负载转矩TL与转速n的乘积为一常数，也
就是负载转矩TL与转速n成反比。恒功率负载特
性是一条双曲线。
K TL n 2n TL n K PL TL TL K1 60 9.55 9.55
图b中，系统处于反向加速状态。
2
生产机械的负载转矩特性
定义： 不同生产机械的负载转矩TL随转速n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与转矩TL之间的关系
n=f(TL)。 负载特性 负载的机械特性 负载转矩特性
生产机械的负载转矩特性基本上可以分为以下三类：
恒转矩负载特性
TL的大小与n无关
(3)式中的数值375具有加速度的量纲。
1.2 电动机的工作状态
TL
GD2 dn Tem TL 375 dt
n Tem
系统旋转运动的三种状态

第二章 直流电动机的电力拖动§2-1电力拖动系统的动力学基础一、电力拖动系统的运动方程式电力拖动装置通常由电动机、工作机构、控制设备和电源四部分组成。

电动机和工作机构之间一般还有传动机构，把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工作机构。

（一）运动方程式对于直线运动，方程式为F －F Z = m dt dv(N)式中 F －拖动力 F Z －阻力 m dt dv－惯性力 m 的单位为kg对于旋转运动，方程式为T －T Z =J dt d Ω（N ·m ）式中 T －拖动转矩T Z －阻转矩（或称负载转矩）J dt d Ω－惯性转矩（或称加速转矩）通常将转动惯量J 用飞轮矩GD 2来表示，它们之间的关系为J=mp 2=g 4GD2式中 m 与G －转动部分的质量（kg ）与重量（N ）；ρ与D －惯性半径与直径（m ）；g=9.81m/s 2 －重力加速度再将机械角速度Ω用转速n 表示，则可得运动方程式的实用形式T – T Z = 3752GD dt dn式中 GD 2－飞轮矩 N ·m 2电动机的工作状态可由运动方程式判断（1） 当 T=T Z ， dt dn=0 ， 则n=0 或 n=常值 电动机静止或等速旋转，即拖动系统稳定运行。

（2） 当 T>T Z ， dt dn>0 ， 电力拖动系统加速运行。

（3） 当 T<T Z ， dt dn<0 ， 电力拖动系统减速运行。

（二）运动方程式中转矩的正负号分析根据电动机和生成机械负载类型及运转状态的不同，运动方程式中的T 和T Z 都有方向变化带来的正负号问题，一般可作如下规定：先规定某一方向为n 的正方向，则转矩T 的方向与此方向相同为正，反之为负，转矩T Z 的方向与此方向相反为正，相同为负。

dt dn的大小及正负符号由T 及T Z 的代数和来决定。

上述运动方程式是对一根轴而言的，适用于单轴系统。

2n / 60
2
GD2
g 2
4g
T
TL
GD 2 375
dn dt
m 转动部分的质量,(kg)
转动部分的惯量半径,(m)
G 转动部分的重量,(N)
D 转动部分的惯性直径,(m)
GD2 转动部分的飞轮矩,工程上看成整体,(N m2)
§2.1 电力拖动系统的运动方程
T
TL
GD 2 375
dn dt
转矩T、TL N m,GD2 N m2,nr/min，t s
375具有加速度的量纲
电力拖动系统的运动状态：
T
TL
GD 2 375
dn dt
0 ddnt
0稳态(静止或匀速)
T
TL
GD 2 375
dn dt
0 ddnt
0加速
T
TL
GD 2 375
ddnt
0
dn dt
0减速
电力拖动系统正方向的规定
电动机
n T0 TL
生产机械
T 轴 TL
T
n
电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方 向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同，规 定负载转矩的正方向与n的正方向相反。转速n的正方 向一般选实际转向。
§2.1 电力拖动系统的运动方程
电动机
n T0 TL
生产机械
T 轴 TL
T
n
T TL J ddt (单轴系统的运动方程式) T 拖动转矩,(N m)
TL 负载转矩TL T2T0,(N m)
J 转动部件的转动惯量，(kgm2)
转动部件的机械角速度，(rad /s)
d 转动部件的角加速度，(rad /s2) dt

1.对抗性恒转矩负载
2.位能性恒转矩负载
n
n
TL
TL
第二章 直流电动机的电力拖动
二、恒功率负载特征
三、泵与风机类负载特征
恒功率负载特点是：负载转
负载旳转矩TL基本上与转
矩与转速旳乘积为一常数，即TL与 速 n旳平方成正比。负载特征
成反n 比，特征曲线为一条双曲线。 为一条抛物线。
n
n
理想旳通 风机特征
TL
C D
第二章 直流电动机的电力拖动
本章主要简介电力拖动系统旳运动方程、负载转矩特征、直 流电动机旳机械特征、起动、调速、制动等措施和物理过程。
2.1 电力拖动系统旳运动方程和负载转矩特征 2.2 他励直流电动机旳机械特征 2.3 他励直流电动机旳起动 2.4 他励直流电动机旳制动 2.5 他励直流电动机旳调速 2.6 串励直流电动机旳电力拖动 思索题与习题
化，U 重Φ新计算 和 ， 然后n得0 到人β 为机械特
征方程式。
(4)计算额定工作点：TN CTΦN I N ,n nN
第二章 直流电动机的电力拖动
2.2.4 电力拖动系统稳定运营条件
处于某一转速下运营旳电力拖动系统，因为受到某种扰动， 造成系统旳转速发生变化而离开原来旳平衡状态，假如系统能在 新旳条件下到达新旳平衡状态，或者当扰动消失后系统回到原来 旳转速下继续运营，则系统是稳定旳，不然系统是不稳定旳。
详细环节：
(1)估算
Ra
:
Ra
(
1 2
~
2 3
)UN
IN
I
2 N
PN
(2)计算
CeΦN
和CTΦN
:
CeΦN
UNIN nN