第2章电力拖动系统的动力学基础

2 3 第2 章 电力拖动系统的动力学基础 2 .1 概述 在生产实践中广泛采用电动机作为原动机拖动生产机械运转，以完成一定的生产任务。这种以电动机作为原动机拖动生产机械运动的拖动方式称为“电力拖动”。 一般情况下，电力拖动系统是由电动机、控制设备、传动机构、电源及工作机构等五个组成部分，如图 2 -1 所示。电动机作为原动机，通过传动机构拖动生产机械完成某一生产任务。传动机构主要用于电动机和生产机械之间传递功率和转矩，变换运动速度及形式。控制设备是由各种控制电器、工业控制计算机、可编程控制器等组成，用以控制电动机的运行，从而对工作机构的运动实现自动控制。电源部分向电动机及一些电气控制设备供电。 图 2 -1 电力拖动系统示意图 在研究电力拖动系统的运动规律时，一般情况下不考虑电力拖动系统中所用的电动机的种类以及生产机械的性质，而是把电动机、传动机构和生产机械看作是一个运动着的整体进行分析、研究，找出它们所遵循的统一的运动规律，建立电力拖动系统的运动方程。 2 .2 电力拖动系统的运动方程式 2 .2 .1 单轴拖动系统的运动方程式 所谓单轴拖动系统是指电动机输出轴直接拖动生产机械运转的系统。此时电动机、传动机构、机械负载等所有的运动部件均以同一转速运动。这种单轴拖动系统是电力拖动系统中最基本的一种。它是研究复杂电力拖动系统的基础。单轴拖动系统又分为两种形式，一种形式是单轴旋转拖动系统，另一种形式是单轴直线运动的拖动系统。下面分别研究这两种简单电力拖动系统的运动方程式。 1 . 单轴直线运动拖动系统的运动方程式 2 4 根据牛顿第二定律，在电力拖动系统中如果生产机械做直线运动，作用在电动机轴上的电动力F 与阻力LF 以及速度变化时产生的惯性力ma 之间的关系遵循下列基本运动方程式。 maFFL  式中，F —拖动力，单位为 N ； LF —阻力，单位为 N ； m —物体的质量，单位为kg ； a —物体的加速度，单位为2/ sm； 上式也可写成 dtdvmFFL  （2 -1 ） 式中，dtdvm是惯性力，如果质量m 的单位为kg ，速度v 的单位为sm /，时间t 的单位为 s ，则惯性力的单位与F 及LF 的单位相同，为 N 。 2 . 单轴旋转拖动系统的运动方程式 1 ）转动惯量与飞轮矩 转动的物体与直线运动的物体一样，具有保持运动状态的性质，即惯性。在直线运动中表示惯性大小的量是质量；在旋转中，表示惯性大小的量叫做转动惯量...