最新李发海电机与拖动基础第四版第二章

2. 飞轮矩折算 旋转物体的动能大小为
式中 为飞轮矩。 按折算前后转轴动能不变的原则，对图2.3（a）有
___________________________ _______________________
化简得
（2-4）
飞轮比的折算是按照速比平方的反比进行的。
同理，将 轴折合到电机轴的飞轮矩为
（2-5）
2.2.1 工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算 1. 转矩折算
按折算前后功率不变的原则，有
___________________________ _______________________
（2-2）
式中: 为工作机构转轴的角速度；
为电动机转轴的角速度；
为工作机构的负载转矩；
为工作机构的负载转矩折算到电机轴上的折算值；
TF
图2.2 单轴电力拖动系统
式中：
___________________________ _______________________
其中：m 为系统转动部分的质量，单位为㎏ ; G 为系统转动部分的重力，单位为N ; 为系统转动部分的转动惯量半径，单位为 m； D 为系统转动部分的转动惯量直径，单位为 m； g 为重力加速度，一般取 g=9.80 m /s 2
将上两式代入转动方程，化简后得：
（2-1）
式中：GD 为转动部分的飞轮矩，单位为N•㎡; 系数375为有单位的系数，单位为m/min • s; 转矩的单位为N•m ，转速的单位为r/min 。
___________________________ _______________________
（2-1）式为电力拖动中 而切削力反应到电动机上转 矩为：
图2.4 刨床典礼拖动示意图
___________________________ _______________________
不考虑损耗时，按功率不变的折算原则，有
可推得：
（2-6）
计入传动系统损耗，则
（2-7）
两式之差 为传动机构转矩损耗，由电动机负担。
则整个电力拖动系统折算到电机轴上的总飞轮矩为：
考虑到传动机构的飞轮矩远比电机转子的飞轮矩小，常用以
___________________________ _______________________
下公式估算总飞轮矩。
式中：G D 2 是电动机转子的飞轮矩，δ为系数，δ=0.2～0.3
2.2.2 工作机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算
为传动系统的总速比。图 2.3（a）系统中
。
(2-2) 说明，转矩按速比的反比来折算。
若考虑到传动机构的效率，则有
（2-3）
为传动机构效率。在图2.3 所示系统中，
___________________________ _______________________
式（2-2）与式（2-3）的差为 （为传动机构损耗转矩）
___________________________ _______________________
不计入损耗，折算到电动机轴上的
负载转矩为 计入损耗，折算到电动机轴上的负 载转矩为
传动机构的损耗转矩为
图2.5 升降匀动的店里拖动系统
2. 下放重物时负载转矩的折算 不计入损耗时，下放重物折算到电动机轴上的负载转矩仍为
2. 飞轮矩折算
按照折算前后动能不变的原则，有
___________________________ _______________________
等式左边为平移物体的动能，等式右边为折算到电机轴上 的动能。最后求得
传动机构中其他轴的 的折算与前述相同。
2.2.3 工作机构作提升和下放重物运动时，转矩与飞轮矩的折算 1. 负载转矩的折算 （1）提升重物时负载转矩的折算
但 的归属发生了变化。
___________________________ _______________________
损耗转矩是摩擦性的，其方向永远和转动方向相反。由图2.6 可知：
提升时电动机负担了
折算转矩为
下放时，负载负担了
折算转矩为 即
图2.6 起重机转矩关系 （a）提升重物（b）下放重物
nf
图2.8 反抗性恒转矩负载的转矩特性
(a) 实际特性
(b) 折算后特性
___________________________ _______________________
第二章 电力拖动系统的动力学
2.1 电力拖动系统传动方程式
电力拖动系统一般是由电动机、生产机械的传动机构、工作机 构、控制设备和电源组成 。如图2.1所示。
图2.1 电力系统的组成
最简单的电力拖动系统是单轴电力拖动系统，电动机与负载为
同一轴，同一转速。图 2.2 为同轴电力拖动系统。图中所示的
物理量有：n为电动机转速；
T为电动机电磁转矩；
T
为电动
0
机空载转矩； T F 为工作机构的转矩。 为负载转矩。分析电力系
统通时，所指负载转矩就是 T L 。通 常 T F 》T 0 ，认为 T L = T F 。图中转速的 单位为转/分（r/min）, 转矩的单位为 牛米（N ·M）。 用转动方程式来描绘 图 2.2 中的转矩、转速关系时，有：
称为动
态转矩。动态转矩等于零时，系统 稳态恒速运行；动态转矩不
等于零时，系统处于变速过渡过程中。
2.2 多轴电力拖动电力简化
图2.3 电力拖动系统的简化
___________________________ _______________________
当传动机构带有减速齿轮箱时，形成多轴拖动系统。如图 2.3 (a) 所示。为了简化多轴系统的分析计算，通常把负载转矩 与系统飞轮矩折算到电动机轴上来，变多轴为单轴系统。
若用效率下放转矩损耗，则有
为重物下放时传动___机___构___的___效___率___。_________ _______________________
2.3 负载的转矩特性与电力拖动系统稳定运行的条件
2.3.1负载的转矩特性
1. 恒转矩负载的转矩特性
（1）反抗性恒转矩负载
特点： n f > 0 时，T f > 0 (常数)， n f < 0 时，T f < 0 (常数)， T f 为常数，如图2.8（a） 所示。