《机电传动控制》第四版课后答案文档格式.docx
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速L
折算到电动机轴上的等效转动惯
m
量jNN19003003j1NmNl15
222
JJMJ1jJLj1252916225279kgm
28如图23b所示电动机转速nM950rmin齿轮减
速箱的传动比JJ4卷筒直径D024m滑轮的减速比
12
J32起重负荷力F100N电动机的费轮转距
GDM105Nm齿轮滑轮和卷筒总的传动效率为
083试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩TL
以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z
ω3142n609943rads
提升重物的轴上的角速度ωω
jjj9943442311rads
M123
vωD202423110373ms
T955FVηn9551000373083950045NM
LCM
GD2ZδGDM2GDL2jL2
12510510002432
1318NM2
29一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种
类型的负载
可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直
线型机械特性4恒功率型机械特性4种类型的负载
210反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别各有什么特
点
反抗转矩的方向与运动方向相反方向发生改变时负载转矩的
方向也会随着改变因而他总是阻碍运动的位能转矩的作用方向
恒定与运动方向无关它在某方向阻碍运动而在相反方向便
促使运动
211在题211图中曲线1和2分别为电动机和负载的机械
特性试判断哪些是系统的稳定平衡点哪些不是
交点是系统的稳定平衡点交点是系统的平衡点
交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点
交点是系统的平衡点
31为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压
而成
直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成
是因为要防止电涡流对电能的损耗
32并励直流发电机正传时可以自励反转时能否自励
不能因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩
余磁场方向相反这样磁场被消除所以不能自励
33一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL常数当电
枢电压附加电阻改变时能否改变其稳定运行状态下电
枢电流的大小为什么这是拖动系统中那些要发生
变化
TKφIuEIR
taaa
当电枢电压或电枢附加电阻改变时电枢电流大小不变
转速n与电动机的电动势都发生改变
34一台他励直流电动机在稳态下运行时电枢反电势E
E如负载转矩T常数外加电压和电枢电路中的电
1L
阻均不变问减弱励磁使转速上升到新的稳态值后电
枢反电势将如何变化是大于小于还是等于E1
TIKφφ减弱T是常数I增大根据EU-IR所
ataNNaa
以E减小小于E
N1
35一台直流发电机其部分铭牌数据如下PN180kW
U230Vn1450rminη895试求
NNN
①该发电机的额定电流
②电流保持为额定值而电压下降为100V时原动机的
输出功率设此时ηηN
PUI
180KW230IN
I7826A
该发电机的额定电流为7826A
PIN100ηN
P874KW
36已知某他励直流电动机的铭牌数据如下PN75KW
U220Vn1500rminη885试求该电机的额
定电流和转矩
PUIη
NNNN
7500W220VIN0885
IN385A
T955Pn
4775Nm
37一台他励直流电动机PN15KWUN220VIN635A
n2850rminR025Ω其空载特性为
Na
U0V115184230253265
IfA04420802121686210
今需在额定电流下得到150V和220V的端电压问其
励磁电流分别应为多少
由空载特性其空载特性曲线
E
265
253
230
220
184
150
115
04420710802108121686210
I
f
当U150V时I071A
当U220V时If108A
38一台他励直流电动机的铭牌数据为PN55KW
UN110VIN62AnN1000rmin试绘出它的固有机
械特性曲线
R0500751-PUIUI
aNNNNN
061-55001106211062
0206Ω
nnUU-IR
0NNNNa
1131rmin
TN95555001000
52525Nm
1131
52525
39一台并励直流电动机的技术数据如下PN55KWU
N110VIN61A额定励磁电流Ifn2AnN1500rmin电
枢电阻Ra02Ω若忽略机械磨损和转子的铜耗铁损
认为额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转
矩试绘出它近似的固有机械特性曲线
nUnU-IRT955Pn
0NNNNaNNN
1101500110-610295555001500
1687rmin35Nm
1687
310一台他励直流电动机的技术数据如下PN65KWU
N220VI344An1500rminR0242Ω试计算出
NNa
此电动机的如下特性
①固有机械特性
②电枢服加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性
③电枢电压为UN2时的人为机械特性
④磁通φ08φN时的人为机械特性
并绘出上述特性的图形
①nUnU-IR
2201500220-3440242
1559rmin
95565001500
4138Nm
1559
4138
②nUKφ-RRTKKφ2
eaadet
UKφ-RRT955K2φ2
eaade
当3Ωn854rmin
当5Ωn311rmin
③nUKφ-RT955K2φ2
eae
当U05U时n732rmin
NN
nUn2U-IR
780rmin
④nU08Kφ-RT955Kφ08
当φ08φ时n1517rmin
nUn08Kφ
0NNe
1964rmin
n0
311为什么直流电动机直接启动时启动电流很大
电动机在未启动前n0E0而Ra很小所以将电动机直接
接入电网并施加额定电压时启动电流将很大IUR
stNa
312他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求如何实
现
他励直流电动机直接启动过程中的要求是1启动电流不
要过大2不要有过大的转矩可以通过两种方法来实现
电动机的启动一是降压启动二是在电枢回路内串接
外加电阻启动
313直流他励电动机启动时为什么一定要先把励磁电流加
上若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接
通这是会产生什么现象试从T0和TT两种情况
LLN
加以分析当电动机运行在额定转速下若突然将励
磁绕阻断开此时又将出现什么情况
直流他励电动机启动时一定要先把励磁电流加上使因
为主磁极靠外电源产生磁场如果忘了先合励磁绕阻的
电源开关就把电枢电源接通TL0时理论上电动机转速
将趋近于无限大引起飞车TT时将使电动机电流大
LN
大增加而严重过载
314直流串励电动机能否空载运行为什么
串励电动机决不能空载运行因为这时电动机转速极高
所产生的离心力足以将绕组元件甩到槽外还可能串励
电动机也可能反转运行但不能用改变电源极性的方法
因这时电枢电流Ia与磁通φ同时反响使电瓷转矩T依
然保持原来方向则电动机不可能反转
315一台直流他励电动机其额定数据如下
P22KWUU110Vn1500rminη08R04
NNfNNa
ΩRf827Ω试求
①额定电枢电流IAn
②额定励磁电流IfN
③励磁功率Pf
④额定转矩TN
⑤额定电流时的反电势
⑥直接启动时的启动电流
⑦如果要是启动电流不超过额定电流的2倍求启动
电阻为多少欧此时启动转矩又为多少
①PUIη
NNaNN
2200110IaN08
IaN25A
②URI
fffN
IfN110827
133A
③PUI
1463W
④额定转矩T955Pn
14Nm
⑤额定电流时的反电势EU-IR
NNNa
110V-0425
100V
⑥直接启动时的启动电流IUR
11004
275A
⑦启动电阻2IURR
NNast
Rst168Ω
启动转矩KφU-IRn
eNNaN
0066
IaURRTKIφ
Nastta
529A9550066529
3334Nm
316直流电动机用电枢电路串电阻的办法启动时为什么要
逐渐切除启动电阻如切出太快会带来什么后果
电阻一下全部切除在切除瞬间由于机械惯
性的作用使电动机的转速不能突变在此瞬间转速维持
不变机械特性会转到其他特性曲线上此时冲击电流会
很大所以采用逐渐切除启动电阻的方法如切除太快会
有可能烧毁电机
317转速调节调速与固有的速度变化在概念上有什么区
别
速度变化是在某机械特性下由于负载改变而引起的二
速度调节则是某一特定的负载下靠人为改变机械特性
而得到的
318他励直流电动机有哪些方法进行调速它们的特点是
什么
他励电动机的调速方法
第一改变电枢电路外串接电阻Rad
特点在一定负载转矩下串接不同的电阻可以得到不同
的转速机械特性较软电阻越大则特性与如软稳定
型越低载空或轻载时调速范围不大实现无级调速
困难在调速电阻上消耗大量电量
第二改变电动机电枢供电电压
特点当电压连续变化时转速可以平滑无级调速一般只
能自在额定转速以下调节调速特性与固有特性相互平
行机械特性硬度不变调速的稳定度较高调速范围
较大调速时因电枢电流与电压无关属于恒转矩调速
适应于对恒转矩型负载可以靠调节电枢电压来启动电
机不用其它启动设备
第三改变电动机主磁通
特点可以平滑无级调速但只能弱词调速即在额定转
速以上调节调速特性较软且受电动机换向条件等的
限制调速范围不大调速时维持电枢电压和电流步变
属恒功率调速
319直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何
在
电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向
与转速n的方向相同制动状态特点使电动机所发的转
矩T的方向与转速n的方向相反
320他励直流电动机有哪几种制动方法它们的机械特性
如何试比较各种制动方法的优缺点
1反馈制动
机械特性表达式nUKφ-RRTkKφ
eaadet2
T为负值电动机正转时反馈制动状态下的机械特性是第一
象限电动状态下的机械特性第二象限内的延伸
反馈制动状态下附加电阻越大电动机转速越高为使重物
降速度不至于过高串接的附加电阻不宜过大但即使不串
任何电阻重物下放过程中电机的转速仍过高如果放下的
件较重则采用这种制动方式运行不太安全
2反接制动
电源反接制动
电源反接制动一般应用在生产机械要求迅速减速停车和
向的场合以及要求经常正反转的机械上
倒拉反接制动
倒拉反接制动状态下的机械特性曲线实际上是第一象限
电动状态下的机械特性区现在第四象限中的延伸若电动
反向转在电动状态则倒拉反接制动状态下的机械特性曲
就是第三象限中电动状态下的机械特性曲线在第二象限
延伸它可以积低的下降速度保证生产的安全缺点是若
转矩大小估计不准则本应下降的重物可能向上升机械特
硬度小速度稳定性差
3能耗制动
机械特性曲线是通过原点且位于第二象限和第四象限
的一条直线优点是不会出现像倒拉制动那样因为对TL
的大小估计错误而引起重物上升的事故运动速度也较
反接制动时稳定
321一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构在电动机拖动
重物匀速上升时讲电枢电源突然反接试利用机械特性
从机电过程上说明
①从反接开始到系统新的稳定平衡状态之间电动机经
历了几种运行状态最后在什么状态下建立系统新的
稳定平衡点
②各种状态下转速变化的机电过程怎样
①从反接开始到系统到达新的稳定平衡状态之间电动
机经历了电动机正向电动状态反接制动状态反向电
动状态稳定平衡状态
②
ba
c
电动机正向电动状态由a到b特性曲线转变反接制动状态
转速逐渐降低到达c时速度为零反向电动状态由c到f速度
逐渐增加稳定平衡状态反向到达f稳定平衡点转速不再变
化
什么叫过渡过程什么叫稳定运行过程试举例说明之
当系统中的转矩或负载转矩发生改变时系统就要由一个稳定的
运转状态变化到另一个稳定运转状态这个变化过程称为过渡过程
如龙门刨床的工作台可逆式轧钢机的启动制动反转和调速
当系统中德福在转矩和拖动转矩相等时没有动态转矩系统恒
速运转这个过程叫稳定运行过程如不经常启动制动而长期运行的
工作机械
研究过渡过程有什么实际意义试举例说明之
为了满足启动制动反转和调速的要求必须研究过渡过程的基
本规律研究系统各参数对时间的变化规律如转速转矩电流等对
时间的变化规律才能正确的选择机电传动装置为电机传动自动控
制系统提供控制原则设计出完善的启动制动等自动控制线路以求
改善产品质量提高生产率和减轻劳动强度这就是研究过渡过程的
目的和实际意义如造纸机要求衡转矩
若不考虑电枢电感时试将电动机突加电枢电压启动的过渡过程
曲线Iaftnft和R-C串联电路突加输入电压充电过程的过
渡过程曲线iftuft加以比较并从物理意义上说明它
cc
们的异同点
机电时间常数的物理意义是什么它有那些表示形式各种表
示式各说明了哪些关系
机电时间常数的物理意义是n-nGDndn375Tdt
s0st
τGDn375T是反映机电传动系统机械惯性的物理量表达形
m0st
式有τ222
GDn375T和τΔnGD375T和τGDn375T
m0stmLLmsd
直流他励电动机数据如下
P21kU220I115n980rminR01系统折算到电
NNNNa
动机轴上的总飞轮转矩GD22
647m
①求系统的机电时间常数τm
②若电枢电路串接1的附加电阻则τm变为多少
③若在上述基础上在将电动机励磁电流减小一半又变为多少
设磁路没有饱和
①NnUU-IRT955Pn
1034rmin95521000980
205Nm
经过计算T3926NmτGDn375T
stm0st
64710343753926
004
系统的机电时间常数τm0045
②当电枢电路串接1的附加电阻时
ΔnRRTKKtφKφU-IRn
adaLeeNNaN
0212
τΔnGD375T
mLL
RRGD375Kφ955
adae
0438
③若在上述基础上在将电动机励磁电流减小一半
RRGD375Kφ4955
1752s
加快机电传动系统的过渡过程一般采用哪些方法
加快机电传动系统的过渡过程一般采用1减少系统GD22增加动
态转矩Td
为什么大惯量电动机反而比小惯量电动机更为人们所采用
大惯量电动机电枢作的粗短GD2较大但它的最大转矩约为额定
转矩的5到10倍快速性能好且低速时转矩大电枢短粗散热性好
过载持续时间可以较长
试说明电流充满系数的概念
充满系数是电流曲线与衡坐标所包围的面积除以矩形曲线的面
积
具有矩形波电流图的过渡过程为什么称为最优过渡过程它为
什么能加快机电传动系统的过渡过程
充满系数越接近1越好说明整个动态过程中电流保持在最大值
不变整个过渡过程终电流越大加快过渡过程从而可获得最短
的过程
第五章
51有一台四极三相异步电动机电源电压的频率为50H满载时电动机的转差率为002
Z
求电动机的同步转速转子转速和转子电流频率
n60fpSn-nn
000
605020021500-n1500
1500rminn1470rmin
电动机的同步转速1500rmin转子转速1470rmin
转子电流频率fSf002501H
21Z
52将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调此电动机是否会反转为什
么
如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调例如将BC两根线对调即使
B相遇C相绕组中电流的相位对调此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π
3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转与未对调的旋转方向相反
53有一台三相异步电动机其n1470rmin电源频率为50H设在额定负载下运行试
NZ
求
①定子旋转磁场对定子的转速
1500rmin
②定子旋转磁场对转子的转速
30rmin
③转子旋转磁场对转子的转速
④转子旋转磁场对定子的转速
⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速
0rmin
54当三相异步电动机的负载增加时为什么定子电流会随转子电流的增加而增加
因为负载增加n减小转子与旋转磁场间的相对转速n0-n增加转子导体被磁感线切割
的速度提高于是转子的感应电动势增加转子电流特增加定子的感应电动使因为转子的电
流增加而变大所以定子的电流也随之提高
55三相异步电动机带动一定的负载运行时若电源电压降低了此时电动机的转矩电流
及转速有无变化如何变化
若电源电压降低电动机的转矩减小电流也减小转速不变
56有一台三相
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- 机电传动控制 机电 传动 控制 第四 课后 答案