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2.2单轴电力拖动系统运动方程式
• 单轴：生产机械与电动机同轴，即:
nMnL或 ML
• 2.2.1 单轴电力拖动系统运动方程式
由牛顿第二定律知作直线运动的物体存在：
dv
F1
F2
m ma dt
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转动方程式
同理，对于作旋转运动的物体：
T
TL
J
d dt
（2-1）
J为电动机轴上总转动惯量单位kg·m2
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。
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2.1.2典型生产机械运动形式及转矩
• 电力拖动系统：单轴（重点介绍）、多轴（ 可折算成单轴）。
• 运动形式：旋转、平移、升降。 • 机械转矩形式：摩擦力产生、重力产生。
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。
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2.电力拖动系统组成
控制系统
电源 电动机
传动机构
生产机械
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图2-1 电力拖动系统
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
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本章教学基本要求
1.了解电力拖动基本概念； 2.熟悉电力拖动系统运动方程式； 3.掌握拖动转矩和负载转矩的概念。 重点：
运动方程式和负载转矩。
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2.1典型生产机械的运动形式及转矩
2.1.1电力拖动系统的基本概念 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。
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2.3多轴电力拖动系统转矩及飞轮矩 折算
• 工程上为了节省材料，电动机转速都较高。输出 功率一定时，即P=TΩ=常数，当Ω↓ → T ↑ ，由于 T=CTΦIa ，则 Ia ↑ 和Φ ↑ ， Ia ↑ →导线粗； Φ ↑ → 铁磁材料多。
• 一般设计电动机速度高，通过Fra bibliotek高 Ω →降低 T , 节省材料。
反抗性恒转矩负载
当转速n=0时，外加 转矩不足以使系统运动。 根据作用力与 反作用力原 理，这时反抗力负载转矩 大小和方向取决于外加转 矩的大小和方向。即与外 加转矩大小相等，方向相 反。负载转矩特性应与横 轴重合。例如轧机，机床 刀架2020平/5/8 移机构等。
2.位能性恒转矩负载特性
• 特点： TL的方向与n的方向无关。 TL具有
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实用公式
• 将运动方程式中，转动惯量 J 用飞轮矩 GD2表示，角速度 Ω 用转速 n 表示，由于J 与GD2的关系为
•
Jm2
GD2
GD 2
g2 4g
• •
所以
TTL
G37D25ddntTg
（2-2） （2-3）
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说明
375 4g2 60 单:位 米 秒 分
• 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。关于 ρ 或 D 的物理概念可参见课本第39页。
• 生产机械要求低速，而电动机设计的转速较高， 二者之间必有减速装置，故一般电力多动系统多 为多轴拖动系统。
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2.3.1多轴系统
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2.3.2多轴系统折算
分析多轴系统采用的方法是：用一个等 效的单轴系统代替原来实际的多轴系统。这 种方法称为“折算”。
折算原则：折算前后系统传递功率不 变，系统的动能不变。
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2.4.3风机泵类负载
• 阻力与转速平方成正 比，即有：
T Lk2n或 T L n2
• 如水泵，油泵等，如 图所示，虚线是在考 虑了轴承上的摩擦转 矩后得出的实际鼓风 机负载转矩。
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本章小结
•
电力拖动系统由电动机、传动机构、
生产机械、控制设备等组成，它的运行状
态与电动机机械特性及负载特性有关。电
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运动方程式的分析
• 各转矩正方向的规定： • n的正方向：顺时针； • T的正方向：当T与 n（+）相同时为正； • TL的正方向：当TL 与n（+）方向相反时为
正； • 惯性转矩 Tg的方向：由 T 与 TL的代数和来
决定。 • （讨论）
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各量表示法
上述各量可用轴的剖面图或直角坐标系来表示
固定不变的方向。 • 例如：起重机的提升机构，不论是提升重
物还是下放重物，重力的作用总是方向朝 下的，即重力产生的负载转矩方向固定。
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位能性恒转矩负载
例如：起重机的提升 机构，不论是提升重物 还是下放重物，重力的 作用总是方向朝下的。 即重力产生的负载转矩 方向固定不变，故在第 一和第四象限。
折算方向：一般是从生产机械轴向电动 机轴折算。原因是研究对象是电动机。且电 动机轴一般是高速。根据传送功率不变的原 则，高速轴上的负载转矩数值小。
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2.4负载的机械特性
负载的机械特性是指生产机械的转矩与 转速之间的关系即：n=f(TL) • 2.4.1恒转矩负载特性
恒转矩负载是指负载转矩为常数，其大 小与转速n无关。
动机的典型负载分：位能性和反抗性恒转
矩负载、恒功率负载以及通风机类负载。
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第二章作业：Problems
• 思考题：P48 2-1、2-2、2-3、2-4、 2-7
• 作业： P48 2-9。
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2.4.2. 恒功率负载转矩特性
• 特点：当转速n变化时，负载功率基本不变。
•
根据
P2TL常数 TL
1
P2 P2
60
2n
TL n
• 如车床的主轴机构和轧钢机的主传动。
• 适用于金属切削车床。
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恒功率负载转矩
• 适用于金属切削车 床。 粗加工时，n 低， T 大； 精加工时，n 高， T小。
恒转矩负载分：反抗性负载特性和位能 性负载特性。
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1.反抗性恒转矩负载特性
• 特点：恒值负载转矩TL总是与转速n的方向 相反，即作用方向总是阻碍运动的方向。
•
当正转时n为正， TL与n方向相反，应
为正，即在第一象限
•
当反转时n为负， TL与n方向相反，应
为负，即在第三象限。
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