第2章 电力传动系统动力学

2.1 电力传动系统的运动方程式

最简单的单轴电力传动系统如图2.1所示。传动系统的负载与电动机转轴直接相连，负载的转速与电动机的转速相同。图中作用在电动机转轴上的转矩有电动机的电磁转矩T（N · m）和负载转矩TL（N·m），电磁转矩T的正方向与转速n（r/min）的正方向相同，而负载转矩TL的正方向与转速n的正方向相反。

图2.1 单轴电力传动系统

根据旋转运动系统的牛顿第二定律，可得

式中，J为旋转系统的转动惯量（N·m·s2）；Ω为转子旋转机械角速度（rad/s）；d为转子旋转机械角加速度（rad/s2）。

由于转动惯量J是物理学中常用的物理量，工程上则常用飞轮矩GD2（N · m2）来表示系统的机械惯性。它们之间的关系为

式中，m为系统转动部分的质量（kg）；ρ为系统转动部分的转动惯性半径（m）；g为重力加速度（9.8m/s2）。

转速n与旋转机械角速度Ω的关系为

将式（2-2）和式（2-3）代入式（2-1）得

式（2-4）通常被称为电力传动系统的运动方程式。

从式（2-4）可以看出，电力传动系统的运动状态是由电动机轴上的两个转矩T和TL来决定的。

（1）当T＞TL时，＞0，系统加速；

（2）当T＜TL时，＜0，系统减速；

（3）当T=TL时，，系统稳速运转（n=常值）或处于静止状态（n=0）

因此，（T-TL）被称为动态转矩或加速转矩。