电力拖动系统的负载特性

  在运动方程式中，负载转矩与转速的关系称为负载转矩特性。负载转矩的大小和多种因素有关。以车床主轴为例，当车床切削工件时切削速度.切削量大小.工件直径.工件材料及刀具类型等都有密切关系。大多数生产机械的负载转矩特性可归纳为三种类型，恒转矩负载特性.恒功率负载特性和风机.泵类负载特性。

    1、恒转矩负载特性

    所谓恒转矩负载特性，就是指负载转矩与负载转速无关的特性，当转速变化时，转矩保持常值。恒转矩负载特性多数是反抗性的，也有位能性的。

    反抗性恒转矩负载特性的特点是，恒值转矩总是与运动方向相反。根据第二章第一节中对正负符号的规定，当正转时为正，转矩为反向，应取正号，即为（）；而反转时为负，转矩为正向，应变为（）；如图1所示。显然，反抗性恒转矩负载特性应在第一与第三象限内。皮带运输机.轧钢机.机床的刀架平移和行走机构等由摩擦力产生转矩的机械，都是反抗性恒转矩负载。

    位能性恒转矩负载特性则与反抗性恒转矩负载特性不同，它由拖动系统中某些具有位能的部件(如起重类型负载中的重物)造成。其特点是转矩具有固定的方向，不随转速方向改变而改变。如图2所示，不论重物被提升(为正)或下放(为负)，负载转矩始终为反方向（）。特性在第一与第四象限内，表示恒值特性的直线是连续的。

    　－

    图1　反抗性恒转矩负载特性图  图2　位能性恒转矩负载特性

    实际中的机床刀架等机构在平移时，负载的性质基本上是反抗性恒转矩负载，但从静止状态起动及当转速还很低时，由于润滑油没有散开，静摩擦系数较动摩擦系数大，摩擦阻力较大。另外，当传动机构在旋转时，有一些油或风的阻力，带通风机负载的性质，导致在转速较高时，负载转矩会略见增高。考虑到这些因素后，机床平移机构的实际负载特性如图3所示。

    

    图3　机床平移机构的实际负载特性

    2、恒功率负载特性

    一些机床，如车床，在粗加工时，切削量大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，切削量小，切削力小，往往开高速。在不同转速下，负载转矩基本上与转速成反比，切削功率基本不变，即　

    （1）

    式中，为常数；为负载(切削)功率()。

    可见，负载转矩与转速呈反比，切削功率基本不变，特性曲线呈恒功率的性质。恒功率负载特性如图4所示。从图中可以看出A点所对应的阴影面积与B点所对应的相等。　

    

    图4　恒功率负载特性

    3、泵类负载特性

    风机.泵类负载的转矩与转速大小有关，基本上与转速的平方成正比

    　（2）

    式中，为比例常数。

    风机.泵类负载特性如图5所示。属于通风机负载的生产机械有通风机.水泵.油泵等，其中空气.水.油等介质对机器叶片的阻力基本上和转速的平方成正比。

    

    图5　风机.泵类负载特性　图6　实际风机.泵类负载特性

    实际生产机械的负载转矩特性可能是以上几种典型特性的综合。例如，实际通风机除了主要是通风机负载特性外，由于其轴承上还有一定的摩擦转矩，因而实际通风机负载特性为，如图6所示。

    除了上述几种类型的生产机城外，还有一些生产机械具有各自的负载特性，如带曲柄连杆机构的生产机械，它们的负载转矩随转角而变化；而球磨机，碎石机等生产机械，其负载转矩则随时间作无规律的随机变化等等。