直流电拖--第一、二章.ppt

电机与拖动基础 直流电机部分 绪论 电动机是自动控制的重要控制对象之一,机是当前产生电能和产生机械动力的最主要的设备. 发电机完成电能的生产。通过它，火力，水力，风力以及原子能，机械能转化为干净的，传递方便的电能。 电动机把电能转化为机械力，称之为电力拖动。 电力拖动是各种生产机械的主要动力，在自动控制系统中大量应用控制电动机。由于控制方便，效率高，经济，特别适合远距离控制。 所谓电机就是：电动机与发电机的总称。 本课程介绍电动机与发电机的基本工作原理，电动机拖动分析，计算和设计以及电力变压器。 本课程常用的物理概念 一。磁感应强度（磁通密度） 通电的导线产生磁场，磁感应强度B是描述磁场强度的强弱与方向的物理量。 二。磁感应通量（磁通） 穿过某一截面的磁感应强度B的通量。 如果采用磁力线来表示磁场的分布，则穿过单位面积的磁力线代表了磁感应强度B，某一截面的平均磁感应强度B越大，则磁感应通量也大。 表达式： 在均匀磁场中： 在电机和变压器中常用磁通密度或磁密来表示磁感应强度B，单位名称为特斯拉T，1T=1Wb/m2 第二章 电力拖动系统动力学 §2-1电力拖动系统转动方程式 一.电力拖动系统的组成： (1) 电动机： 作为动力源，拖动生产机械运转。通常由定子，转子组成。电动机通电后产生磁场（或静止的，或旋转的），转子槽内线圈受到感应电势，产生电磁转矩，导致旋转。 （2）控制设备： 对电动机进行启动、制动、调速的控制。 （3）传动机构： 实际运用时，往往感到电动机的转速太高，电动机的转矩太小。因此需要采用机械的方法，降低转速提高转矩。另外还有将旋转运动变换为直线运动，都需要采用机械构件来实现。 （4）工作机构： 又称负载，是电动机拖动的对象。 二.单轴电力拖动系统： 电动机拖动负载所需了解的主要参数有: n:转速, T:电动机电磁转矩, T0:电动机空载转矩, TF: 工作机构转矩. 电动机运行时,转子本身存在损耗, 如风阻,摩擦等称空载损耗. 空载损耗发生在电动机运转. 过程中,与负载有否无关;电 动机输出转矩往往比电磁转 矩小,相差一个空载转矩 T2=T-T0=TL 为了分析方便: 通常 TL=TF+T0称为负载转矩, 若TF>>T0时, TF≈TL. 单轴电力拖动系统: T-TL=J(dΩ/dt) 实际工程计算中常用的是转速n,而非Ω. 简化为: 称转动方程式. （T - TL）称为动转矩: >0:加速过程; <0: 减速过程; =0:恒速运转. 实际上，大多数拖动系统需要通过传动机构与工作机构连接， 常见的是减速齿轮组.将多轴拖动系统简化为单轴拖动系统，把负载转矩与飞轮矩折算到电动机轴上，变多轴系统为单轴系统。 折算原则是： 保持系统的功率传递及系统的存储动能折算前后不变。 §2-2 多轴电力系统的简化 一．工作机构为转动情况时，转矩与飞轮矩的折算 1．转矩折算： 根据折算的功率前后不变原则： TF Ω = TfΩf 其中,Tf Ωf为负载实际转矩与角速度； TF：负载折算到电动机的转矩 ;Ω：电动机的转速。 （j=n/nf传动机构的总速比）? 若考虑传动效率：TF = Tf/jη η=η1.η2.η3…; j=j1.j2.j3…? 传送效率取决于空载转矩的大小: ΔT= Tf/jη －Tf/j 2．飞轮矩的折算： 飞轮矩是运动物体机械惯性的大小体现. 旋转物体的动能: 根据折算的存储动能前后不变原则： 将工作机构的飞轮矩以动能形式表示： 折算到电动机转轴上： 在多轴拖动系统中，传动机构大多有旋转物，每个环节都存在飞轮矩： GDa2 ,GDb2, GDF2 参见图，折算到电动机转轴上的总飞轮矩： 二．工作机构为平移运动时，转矩与飞轮矩的折算 1．转矩折算： 通过齿轮与齿条