文档介绍：第2章 电力拖动系统动力学
电力拖动系统运动方程及转矩符号分析
复杂电力拖动系统的简化
电力拖动系统的负载特性
电力拖动系统稳定运行的条件
小结
本章主要内容
本章教学基本要求
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电力拖动就是利用电动机驱动生产机械运动，以完成一定的生产任务。 一般情况下，电力拖动系统可分为电动机、 工作机构、 控制设备及电源等四个组成部分。
图 2-1 电力拖动系统组成
要指出的是，在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构，它把电动机的转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。
电力拖动系统运动方程及转矩符号分析 电力拖动系统运动方程 图2-2为一单轴电力拖动系统，电动机在电力拖动系统中作旋转运动时，必须遵循下列基本的运动方程式： 对于直线运动，方程式为 式中：F为拖动力(N)；FL为阻力(N)；m dv/dt为惯性力，当m为kg，v为m/s，t为s时，惯性力的单位为N。
(2-1)
图 2-2 单轴电力拖动系统
旋转运动的方程式为 式中：Tem为电动机产生的拖动转矩(N·m)；TL为负载转矩(N·m )；J dΩ/dt为惯性转矩(或称动转矩)；J为转动惯量，可用下式表示： 式中： m、G分别为旋转部分的质量(kg)与重量(N)；ρ、D分别为转动惯性半径与直径(m)；g为重力加速度，g= m/s2；J的单位为kg·m2。
(2-2)
(2-3)
需要说明的是，式(2-2)中忽略了电动机本身的损耗转矩T0，认为电动机产生的电磁转矩全部用来拖动负载。 在实际计算中常用式(2-2)的另一种形式，即将角速度Ω=2πn/60(Ω的单位为rad/s，n的单位为r/min)代入式(2-2)，得运动方程式的实用形式： 式中：GD2为飞轮矩(N·m2)，GD2=4gJ；系数375是具有加速度量纲的系数。
(2-4)
电动机的转子及其他转动部件的飞轮矩GD2的数值可从相应的产品目录中查到，但是，应注意将单位kg·m2化成国际单位制N·m2()。 电动机的工作状态可由运动方程式表示出来，分析式(2-4)可见： (1) 当Tem－TL=0， =0(n=常值)时，电力拖动系统处于稳定运转状态； (2) 当Tem－TL>0， >0时，电力拖动系统处于加速过渡过程状态； (3) 当Tem－TL<0， <0时，电力拖动系统处于减速过渡过程状态。
运动方程式中转矩的符号分析 应用运动方程式时，通常以电动机轴为研究对象。由于电动机运转状态的不同以及生产机械负载类型的不同，因此，电动机轴上的拖动转矩Tem及负载转矩TL不仅大小不同，方向也是变化的。运动方程式可写成以下一般形式： 式(2-5)中，拖动转矩Tem及负载转矩TL前均带有正负符号，并作如下规定：
(2-5)
如设定电力拖动系统的正方向与电动机状态的拖动转矩Tem的方向相同，则Tem前带正号，相反时带负号。在式(2-5)中，由于负载转矩(±TL)前已带有负号，因此其正负号的规定恰与拖动转矩Tem的规定相反，即当负载转矩TL的方向与设定的旋转正方向相同时，负载转矩TL前取负号，相反时取正号。本书的计算中，若没有特别说明，则电力拖动系统的正方向均为电动状态时电动机的电磁转矩的转向。 上面的规定也可归纳为：拖动转矩Tem与规定正向相同取正，相反取负；负载转矩TL与规定正向相同取负，相反取正。 惯性转矩Jdn/dt的大小及正负符号由拖动转矩Tem及负载转矩TL的代数和来决定。