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行业应用

电力拖动系统的运动学方程式介绍

2016-11-05

今天小编给大家介绍电力拖动系统的运动学方程式,希望这对大家有帮助。

电动机拖动工作机构时,有些部件是做直线运动的,如起重机的吊钩、直线电动机等;有些部件是做旋转运动的,如旋转电动机、齿轮机构等,所以,其运动方程式也有两种不同的形式。对于直线运动,其方程式为式中:F为拖动力,单位为N;FL为阻力,单位为N;m为部件的质量,单位为kg;v为部件运动的线速度,单位为m/s。对于旋转运动,其方程式为式中:Tem为电动机产生的电磁转矩,一般为拖动转矩,单位为Nm;TL为负载转矩,一般为制动转矩,单位为Nm;Ω为转动部分的机械角速度,单位为为转动部分的机械角加速度,单位为rad/s2;J为转动部分的转动惯量,J=mρ2,单位为为电动机轴系统的惯性转矩,或称加速转矩。在实际计算和工程应用中,由于系统中转动部分的直径比较便于测量,重量可以称重,转速也可以很方便地测量,所以工程师们常常用飞轮惯量GD2(或称飞轮矩)来代替转动惯量J,用转速n来代替角速度。于是根据以及机械角速度和转速的关系将式(3-3)和式(3-4)代入式(3-2),即得到比较实用的运动方程式式中:m与G分别为旋转部分的质量和重量,单位分别为kg和N;ρ与D分别为旋转部分的半径和直径,单位为m;g为重力加速度,g=9.81m/s2。GD2=4gJ,称为飞轮矩,单位为N·m2;375是一个具有加速度量纲的系数,即m/s2。

电力拖动系统的运动学方程式介绍
特别需要指出的是,GD2是代表旋转物体惯性的一个整体物理量。在实际应用中,不论是在计算还是在书写时,GD2都要写在一起,不能分开,因为分开后,每个符号所代表的物理量就是另外一种内容了。关于GD的求法,可参看工程力学教材,电动机和生产机械的GD2可在相应的产品目录和有关资料中找到。式(3-5)中,Tem、TL和n都是有方向的量。一般情况下,其正负号取法为:规定转速n的旋转方向为系统的正方向,当拖动转矩的方向与转速n的正方向相同时,为正,反之为负;负载转矩TL与转速n的正方向相反时,为正,反之为负。转速的正方向可以任意选取,选逆时针或顺时针方向均可。
如果Tem、TL、n均为正时,则由式(3-5)分析电动机的工作状态,可知:
(1)当Tem>TL,加速转矩,电力拖动系统处于加速状态,即处于过渡过程中。
(2)当Tem<TL,加速转矩,电力拖动系统处于减速状态,也处于过渡过程中。
(3)当Tem=TL,加速转矩,所以n=0或n=常数,电力拖动系统处于静止状态或稳定运转状态。