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1、电气传动第一章本讲稿第一页，共二十五页第一章：绪论第一章：绪论1.1 1.1 电气传动在国民经济中的作用及发展概电气传动在国民经济中的作用及发展概 况况1.2 1.2 电气传动的动力学基础电气传动的动力学基础本讲稿第二页，共二十五页1.1 1.1 电气传动在国民经济中的作用及发展概电气传动在国民经济中的作用及发展概况况1.1.1 1.1.1 电气传动相关基本概念电气传动相关基本概念1.1.2 1.1.2 电气传动在国民经济中的作用电气传动在国民经济中的作用1.1.3 1.1.3 电气传动的发展概况电气传动的发展概况本讲稿第三页，共二十五页1.1.1 1.1.1 电气传动相关基本概念电气传动相关
2、基本概念（1 1）电气传动：是以电动机作为原动机驱动生产）电气传动：是以电动机作为原动机驱动生产机械的系统的总称，又称为电力拖动。机械的系统的总称，又称为电力拖动。以机械运动的驱动设备以机械运动的驱动设备电机为控制对电机为控制对象象,以控制器为核心以控制器为核心,以电力电子功率变换装以电力电子功率变换装置为执行机构的控制系统，是一种典型的自置为执行机构的控制系统，是一种典型的自动控制系统动控制系统本讲稿第四页，共二十五页1.1.1 1.1.1 电气传动相关基本概念电气传动相关基本概念传动系统的控制包括传动系统的控制包括稳稳态态：控控制制精精度度动动态态：启启动动、制制动动 调调速速电气传动自动
3、控制系统基本结构电气传动自动控制系统基本结构电气传动自动控制系统基本结构电气传动自动控制系统基本结构图图1.1 1.1 电气传动自动控制系统基本结构电气传动自动控制系统基本结构本讲稿第五页，共二十五页1.1.1 1.1.1 电气传动相关基本概念电气传动相关基本概念例例1 1图图1.2 1.2 旋转变流机组供电的直流调速系统旋转变流机组供电的直流调速系统 本讲稿第六页，共二十五页1.1.1 1.1.1 电气传动相关基本概念电气传动相关基本概念（2 2）电气传动系统的组成部分：电动机、控制装置、被拖）电气传动系统的组成部分：电动机、控制装置、被拖动的生产机械动的生产机械(3)(3)电气传动的种类电
4、气传动的种类 按驱动电机的类型按驱动电机的类型:直流传动直流传动直流传动直流传动-由直流电动机驱动的传动系统。由直流电动机驱动的传动系统。交流传动交流传动交流传动交流传动-由交流电动机驱动的传动系统。由交流电动机驱动的传动系统。直流电动机的调速方法中，以调压调速方法最好。直流电动机的调速方法中，以调压调速方法最好。交流电动机的调速方法中，以变频调速方法最好交流电动机的调速方法中，以变频调速方法最好本讲稿第七页，共二十五页1.1.2 1.1.2 电气传动在国民经济中的作用电气传动在国民经济中的作用电气传动的特点：（1）功率范围极大；（2）调速范围极宽；（3）适用范围极广。广泛用于冶金、机械、轻工
5、、矿山、航空等各个行业以及日常生活中。是促进国民经济不断发展的重要因素。本讲稿第八页，共二十五页1.1.3 1.1.3 电气传动的发展概况电气传动的发展概况1.1.电力电子技术的发展概况电力电子技术的发展概况2.2.直流电机的发展概况直流电机的发展概况3.3.交流电机的发展概况交流电机的发展概况本讲稿第九页，共二十五页1.2 1.2 电气传动的动力学基础电气传动的动力学基础1.2.1 1.2.1 基本运动方程式基本运动方程式 1.2.2 1.2.2 转矩、飞轮矩的折算转矩、飞轮矩的折算1.2.3 1.2.3 电动机的机械特性和负载转矩特性电动机的机械特性和负载转矩特性本讲稿第十页，共二十五页1
6、.2.1 1.2.1 基本运动方程式基本运动方程式 如如图图1.31.3所所示示,电电动动机机带带动动工工作作机机械械的的电电气气传传动动系系统统的的运运动动规规律律取取决决于于电电机机的的输输出出转转矩矩和和负负载载转转矩矩之之间间的的关关系系,并并符符合合刚刚体体旋旋转的运动定律转的运动定律,即式即式(1.1)(1.1)图图1.3 1.3 电气传动系统电气传动系统（1.11.1）本讲稿第十一页，共二十五页1.2.1 1.2.1 基本运动方程式基本运动方程式省略空载转矩时，旋转运动方程式如省略空载转矩时，旋转运动方程式如(1.2)(1.2)所示。所示。（1.21.2）T Te e电动机的电磁
7、转矩电动机的电磁转矩(N*mN*m)T TL L负载转矩负载转矩(N*mN*m)J J拖动系统折算到电动机轴上的总转动惯量拖动系统折算到电动机轴上的总转动惯量(kg(kg*m*m)电动机的角速度电动机的角速度(rad/(rad/s s)本讲稿第十二页，共二十五页1.2.1 1.2.1 基本运动方程式基本运动方程式（1.41.4）当转动惯量为常数时，式（当转动惯量为常数时，式（1.21.2）可以简化为）可以简化为（1.31.3）工程计算中，往往不用转动惯量工程计算中，往往不用转动惯量J J，而用飞轮惯量，而用飞轮惯量（飞轮矩）（飞轮矩），两者之间的关系如式（，两者之间的关系如式（1.41.4）式
8、中：式中：本讲稿第十三页，共二十五页1.2.1 1.2.1 基本运动方程式基本运动方程式当当T Te eT TL L 时，时，dn/ddn/dt t 0 0，系统加速，系统加速当当T Te eT TL L 时，时，dn/dtdn/dt 0 0，系统减速，系统减速当当T Te eT TL L 时，系统处于加速或减速运动状态（动态）时，系统处于加速或减速运动状态（动态）当当T Te e=T TL L 时，系统以恒速运动，即稳态运动。时，系统以恒速运动，即稳态运动。稳态时，电动机的电磁转矩大小由工作机械即稳态时，电动机的电磁转矩大小由工作机械即电动电动机的负载转矩所决定机的负载转矩所决定。（1.51
9、.5）式（式（1.21.2）的实用表达式如式（）的实用表达式如式（1.51.5）所示）所示本讲稿第十四页，共二十五页1.2.1 1.2.1 基本运动方程式基本运动方程式规定转矩的正方向规定转矩的正方向规定转矩的正方向规定转矩的正方向 电动机电磁转矩的方向与所设定电动机旋转的正方向电动机电磁转矩的方向与所设定电动机旋转的正方向相同时为正，相反时为负。相同时为正，相反时为负。负载转矩与所设定电动机旋转的正方向相同时为负，负载转矩与所设定电动机旋转的正方向相同时为负，相反时为正。相反时为正。图图1.4 1.4 轴端图轴端图本讲稿第十五页，共二十五页1.2.2电动机的机械特性和负载转矩特性电动机的机械
10、特性和负载转矩特性1 1 1 1电动机机械特性电动机机械特性电动机机械特性电动机机械特性 电动机的机械特性是指电动机的转速电动机的机械特性是指电动机的转速n n和电磁转矩和电磁转矩 之间的关系，表示为之间的关系，表示为 =。图图1.5 1.5 电机的机械特性电机的机械特性本讲稿第十六页，共二十五页1.2.2电动机的机械特性和负载转矩特性电动机的机械特性和负载转矩特性 2 2 2 2负载转矩特性负载转矩特性负载转矩特性负载转矩特性 工作机械的负载转矩工作机械的负载转矩 与转速与转速 的关系的关系 =即为负载转矩特性。即为负载转矩特性。（1 1 1 1）恒转矩负载特性）恒转矩负载特性）恒转矩负载特
11、性）恒转矩负载特性 图图1.6 1.6 恒转矩负载转矩特性恒转矩负载转矩特性（a a）反抗性）反抗性 （b b）位能性）位能性本讲稿第十七页，共二十五页1.2.2电动机的机械特性和负载转矩特性电动机的机械特性和负载转矩特性（2 2 2 2）通风机负载特性（曲线）通风机负载特性（曲线）通风机负载特性（曲线）通风机负载特性（曲线1 1 1 1）（3 3 3 3）恒功率负载转矩特性（曲线）恒功率负载转矩特性（曲线）恒功率负载转矩特性（曲线）恒功率负载转矩特性（曲线2 2 2 2）图图1.7 1.7 通风机和恒功率负载转矩特性通风机和恒功率负载转矩特性本讲稿第十八页，共二十五页1.2.2电动机的机械特
12、性和负载转矩特性电动机的机械特性和负载转矩特性o电气传动系统稳定运行条件电气传动系统稳定运行条件 特特性性 和和特特性性 有有交交点点，并并且且在在该该交交点点对对应应的的转转速速之之上上保保证证 ，而而在在该该交交点点对对应应的的转转速速之之下下则则要求要求 。本讲稿第十九页，共二十五页1.2.2电动机的机械特性和负载转矩特性电动机的机械特性和负载转矩特性图图1.8 1.8 机械特性与负载特性配合的两种情况机械特性与负载特性配合的两种情况（a a）稳定）稳定 （b b）不稳定）不稳定o电气传动系统稳定运行条件电气传动系统稳定运行条件 本讲稿第二十页，共二十五页1.2.3 1.2.3 转矩、飞
13、轮矩的折算转矩、飞轮矩的折算 实际的电气传动系统中实际的电气传动系统中,在电机与工作机械之间往往要经过多轴在电机与工作机械之间往往要经过多轴传动，如图传动，如图1.91.9所示。所示。图图1.9 1.9 多轴传动系统多轴传动系统(a)(a)双轴传动系统双轴传动系统;(b);(b)起重传动系统起重传动系统本讲稿第二十一页，共二十五页1.2.3 1.2.3 转矩、飞轮矩的折算转矩、飞轮矩的折算 按照能量守恒，折算到电机轴上的负载功率应等于工作按照能量守恒，折算到电机轴上的负载功率应等于工作机械的负载功率加上传动机构中的损耗，则：机械的负载功率加上传动机构中的损耗，则：1 1 1 1转矩的折算转矩的
14、折算转矩的折算转矩的折算 两种运动负载折算到电机轴上的转矩为两种运动负载折算到电机轴上的转矩为 （用于直线运动负载）（用于直线运动负载）（用于旋转运动负载）（用于旋转运动负载）式中式中 传动效率，传动效率，1 1 主动轴与从动轴的转速比，主动轴与从动轴的转速比，本讲稿第二十二页，共二十五页1.2.3 1.2.3 转矩、飞轮矩的折算转矩、飞轮矩的折算 2 2 2 2飞轮矩的折算（旋转负载）飞轮矩的折算（旋转负载）飞轮矩的折算（旋转负载）飞轮矩的折算（旋转负载）按照能量守恒按照能量守恒 等效转动惯量和飞轮矩为等效转动惯量和飞轮矩为（1.61.6）（1.71.7）（1.81.8）本讲稿第二十三页，共二十五页1.2.3 1.2.3 转矩、飞轮矩的折算转矩、飞轮矩的折算3.3.3.3.飞轮矩的折算（直线负载）飞轮矩的折算（直线负载）飞轮矩的折算（直线负载）飞轮矩的折算（直线负载）按照能量守恒按照能量守恒等效转动惯量和飞轮矩为等效转动惯量和飞轮矩为（1.91.9）（1.101.10）（1.111.11）本讲稿第二十四页，共二十五页 谢 谢！本讲稿第二十五页，共二十五页