最全的華中科大機電傳動控制(第五版)課后習題答案解析全集.ppt

2 1從運動方程式怎樣看出系統(tǒng)是加速的 減速的 穩(wěn)定的和靜止的各種工作狀態(tài) 答 運動方程式 Td 0時 系統(tǒng)加速 Td 0時 系統(tǒng)穩(wěn)速 Td 0時 系統(tǒng)減速或反向加速 2 2說明機電傳動系統(tǒng)運動方程式中的拖動轉(zhuǎn)矩 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩的概念 答 拖動轉(zhuǎn)矩 電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩Tm或負載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n相同時 就是拖動轉(zhuǎn)矩 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 電動機軸上的負載轉(zhuǎn)矩TL 它不隨系統(tǒng)加速或減速而變化 動態(tài)轉(zhuǎn)矩 系統(tǒng)加速或減速時 存在一個動態(tài)轉(zhuǎn)矩Td 它使系統(tǒng)的運動狀態(tài)發(fā)生變化 2 3試列出以下幾種情況下系統(tǒng)的運動方程式 并說明系統(tǒng)的運行狀態(tài)是加速 減速還是勻速 圖中箭頭方向表示轉(zhuǎn)矩的實際作用方向 答 a勻速 b減速 c減速 d加速 e減速 f勻速 2 4多軸拖動系統(tǒng)為什么要折算成單軸拖動系統(tǒng) 轉(zhuǎn)矩折算為什么依據(jù)折算前后功率不變的原則 轉(zhuǎn)動慣量折算為什么依據(jù)折算前后動能不變的原則 答 在多軸拖動系統(tǒng)情況下 為了列出這個系統(tǒng)運動方程 必須先把各傳動部分的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量或直線運動部分的質(zhì)量都折算到電動機軸上 由于負載轉(zhuǎn)矩是靜態(tài)轉(zhuǎn)矩 所以可根據(jù)靜態(tài)時功率守恒原則進行折算 由于轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩與運動系統(tǒng)動能有關 所以可根據(jù)動能守恒原則進行折算 2 5為什么低速軸轉(zhuǎn)矩大 調(diào)速軸轉(zhuǎn)矩小 答 忽略磨擦損失的情況下 傳動系統(tǒng)的低速軸和調(diào)速軸傳遞的功率是一樣的 即P1 P2 而P1 T1 1 P2 T2 2 所以T1 1 T2 2 當 1 2時 T1 T2 2 6為什么機電傳動系統(tǒng)中低速軸的GD2比高速軸的GD2大得多 答 因為低速軸的轉(zhuǎn)矩大 所設計的低速軸的直徑及軸上的齒輪等零件尺寸大 質(zhì)量也大 所以GD2大 而高速軸正好相反 答 j1 M 1 nM n1 900 300 3 2 7如圖所示 電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量JM 2 5kg m2 轉(zhuǎn)速nM 900r mim 中間傳動軸的轉(zhuǎn)動慣量J1 2kg m2 轉(zhuǎn)速n1 300r mim 生產(chǎn)機械軸的慣量JL 16kg m2 轉(zhuǎn)速nL 60r mim 試求折算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量 jL M L nM nL 900 60 15 2 8如圖所示 電動機轉(zhuǎn)速nM 950r mim 齒輪減速箱的傳動比J1 J2 4 卷筒直徑D 0 24m 滑輪的減速比J3 2 起重負荷力F 100N 電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩GDM2 1 05N m 齒輪 滑輪和卷筒總的傳動效率為0 83 試求提升速度v和折算到電動機軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TL以及折算到電動機軸上整個拖動系統(tǒng)的飛輪慣量GDZ2 答 TL 9 55Fv 1nM 9 55 100 0 37 0 83 950 0 45N m 2 9一般生產(chǎn)機械按其運動受阻力的性質(zhì)來分可有哪幾種類型的負載 答 恒轉(zhuǎn)矩型 泵類 直線型 恒功率型 2 10反抗靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與位能靜態(tài)轉(zhuǎn)矩有何區(qū)別 各有什么特點 答 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載恒與運動方向相反 位能性恒轉(zhuǎn)矩負載作用方向恒定 與運動方向無關 2 11如圖所示 曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性 試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點 哪些不是 答 d 不是穩(wěn)定運動點 其余都是穩(wěn)定運行點 3 1為什么直流電機的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成 答 轉(zhuǎn)子在主磁通中旋轉(zhuǎn) 要產(chǎn)生渦流和磁滯損耗 采用硅鋼軟磁材料 可減少磁滯損耗 而采用 片 疊壓成 可減少渦流損耗 3 3一臺他勵直流電動機所拖動的負載轉(zhuǎn)矩TL 常數(shù) 當電樞電壓或電樞附加電阻改變時 能否改變其穩(wěn)定運行狀態(tài)下電樞電流的大小 為什么 這時拖動系統(tǒng)中哪些量必然要發(fā)生變化 答 因為 所以 當改變電樞電壓或電樞串電阻時 Ia均不變 由知n會變化 3 4一臺他勵直流電動機在穩(wěn)定運行時 電樞反電勢E E1 如負載轉(zhuǎn)矩TL 常數(shù) 外加電壓和電樞電路中的電阻均不變 問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)定值后 電樞反電勢將如何變化 是大于 小于還是等于E1 答 因為 當 時 Ia 由U E IaRa E U IaRa 當Ia 時 E 所以 E E1 3 5一臺直流發(fā)電機 其部分銘牌數(shù)據(jù)如下 PN 180kW UN 230V nN 1450r min N 89 5 試求 該發(fā)電機的額定電流 電流保持為額定值而電壓下降為100V時 原動機的輸出功率 設此時 N PN UNIN180KW 230 ININ 782 6A該發(fā)電機的額定電流為782 6AP IN100 NP 87 4KW 3 6已知他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下 PN 7 5kW UN 220V nN 1500r min N 88 5 Ra 0 2 試求該電機的額定電流和額定轉(zhuǎn)矩 答 3 8一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為 PN 5 5kW UN 110V IN 62A nN 1000r min 試繪出它的固有機械特性曲線 答 3 9一臺并勵直流電動機的技術數(shù)據(jù)如下 PN 5 5kW UN 110V IN 61A 額定勵磁電流IfN 2A nN 1500r min 電樞電阻Ra 0 2 若忽略機械磨擦和轉(zhuǎn)子的銅耗 鐵損 認為額定運行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩 試繪出它近似的固有機械特性曲線 答 3 10一臺他勵直流電動機的技術數(shù)據(jù)如下 PN 6 5kW UN 220V IN 34 4A nN 1500r min Ra 0 242 試計算出此電動機的如下特性 固有機械特性 電樞附加電阻分別為3 和5 時的人為機械特性 電樞電壓為UN 2時的人為機械特性 磁通 0 8 N時的人為機械特性 答 3 11為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大 答 因為Tst UN Ra Ra很小 所以Tst很大 會產(chǎn)生控制火花 電動應力 機械動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊 使電網(wǎng)保護裝置動作 切斷電源造成事故 或電網(wǎng)電壓下降等 故不能直接啟動 3 12他勵直流電動機啟動過程中有哪些要求 如何實現(xiàn) 答 要求電流Ist 1 5 2 IN 可采用降壓啟動 電樞回路串電阻進行啟動 3 13直流他勵電動機啟動時 為什么一定要先把勵磁電流加上 若忘了先合勵磁繞組的電源開關就把電樞電源接通 這時會產(chǎn)生什么現(xiàn)象 試從TL 0和TL TN兩種情況加以分析 當電動機運行在額定轉(zhuǎn)速下 若突然將勵磁繞組斷開 此時又將出現(xiàn)什么情況 答 當TL 0啟動時 因為勵磁繞組有一定剩磁 使 0 啟動時 n 0 E 0 根據(jù)UN E IaRa知 UN全加在電阻Ra上 產(chǎn)生很大的Ia 10 20 IN 但因為 0 所以T Kt Ia并不大 因為TL 0 所以動轉(zhuǎn)矩大于0 系統(tǒng)會加速啟動 啟動后 雖有n 使E變大點 但因為 0 所以E仍不大 UN大部分仍要加在電阻Ra上 產(chǎn)生很大Ia和不大的T 使系統(tǒng)不斷加速 當系統(tǒng)達到 飛車 時 在相當大的某一n穩(wěn)速運行時 T Kt Ia TL 0 所以Ia 0 此時 E相當大 UN幾乎和E平衡 當TL TN啟動時 n 0 E 0 根據(jù)UN E IaRa知 UN全加在電阻Ra上 產(chǎn)生很大的Ia 10 20 IN 但因為 0 所以T Kt Ia并不大 因為TL TN 所以系統(tǒng)無法啟動 當電動機運行在額定轉(zhuǎn)速下 T Kt NIaN TL TN n nN 此時斷開勵磁 0 雖然仍有n nN 但E 0 根據(jù)UN E IaRa知 UN全加在電阻Ra上 產(chǎn)生很大的Ia 但因為 0 所以T Kt Ia并不大 因為TL TN 所以T TL 系統(tǒng)逐漸減速到停車 3 15一臺直流他勵電動機 其額定數(shù)據(jù)如下 PN 2 2kW UN Uf 110V nN 1500r min N 0 8 Ra 0 4 Rf 82 7 試求 額定電樞電流IaN 額定勵磁電流IfN 勵磁功率Pf 額定轉(zhuǎn)矩TN 額定電流時的反電勢 直接啟動時的啟動電流 如果要使啟動電流不超過額定電流的2倍 求啟動電阻為多少 此時啟動轉(zhuǎn)矩又為多少 答 3 16直流電機用電樞電路串電阻的辦法啟動時 為什么要逐漸切除啟動電阻 切除太快 會帶來什么后果 答 見書上圖3 23 如果只一段啟動電阻 當啟動后 把電阻一下切除 則電流會超過2IN 沖擊大 所以應采用逐級切除電阻辦法 切除太快 也會產(chǎn)生電流沖擊大 見書上圖3 24 3 17轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 調(diào)速 與固有的速度變化在概念上有什么區(qū)別 答 調(diào)速 在一定負載條件下 人為地改變電動機的電路參數(shù) 以改變電動機的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 速度變化 由于電動機負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化而引起的電動機轉(zhuǎn)速變化 3 18他勵直流電動機有哪些方法進行調(diào)速 它們的特點是什么 答 改變電樞電路外串電阻調(diào)速 機械特性較軟 穩(wěn)定度低 空載或輕載時 調(diào)速范圍不大 實現(xiàn)無級調(diào)速困難 電阻上消耗電能大 用于起重機 卷揚機等低速運轉(zhuǎn)時間不長的傳動系統(tǒng) 改變電動機電樞供電電壓調(diào)速 電源電壓連續(xù)變化時 轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)節(jié) 在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào) 特性與固有特性平行 硬度不變 穩(wěn)定度高 調(diào)速范圍大 屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 適合拖動恒轉(zhuǎn)矩負載 可以靠調(diào)電樞電壓啟動電機 不用其它設備 改變電機主磁通調(diào)速 可無級調(diào)速 額定轉(zhuǎn)速以上調(diào) 弱磁升速 特性軟 最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1 2倍 調(diào)速范圍不大 屬恒功率調(diào)速 適合于恒功率負載 往往和調(diào)壓調(diào)速配合使用 3 19直流電動機的電動與制動兩種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在 答 電動 電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相同 制動 T與n相反 3 20他勵直流電動機有哪幾種制動方法 它們的機械特性如何 試比較各種制動方法的優(yōu)缺點 答 反饋制動 運行在二 四象限 轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速 用于起重機調(diào)速下放重物 電網(wǎng)吸收電能 運行經(jīng)濟 電源反接制動 制動迅速 能量靠電阻吸收 但容易反向啟動 倒拉反接制動 可得較低下降速度 對TL大小估計不準 本應下降 也許會上升 特性硬度小 穩(wěn)定性差 電阻消耗全部能量 能耗制動 用于迅速準確停車及恒速下放重物 電阻消耗全部能量 3 21一臺直流他勵電動機拖動一臺卷揚機構 在電動機拖動重物勻速上升時將電樞電源突然反接 試利用機械特性從機電過程上說明 1 從反接開始到系統(tǒng)達到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間 電動機經(jīng)歷了幾種運行狀態(tài) 最后在什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點 2 各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機電過程怎樣 答 1 經(jīng)歷反接制動 反向電動 反向回饋制動 最后在反向回饋制動運行狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點 2 當電壓反向時 n不變 電壓平衡方程式 U E Ia Ra Rad Ia U E Ra Rad 0 T 0 產(chǎn)生制動 當T TL時 還會 反向n E Ia T 達到T TL 達到e點 穩(wěn)速運行 5 1有一臺四極三相異步電動機 電源電壓的頻率為50Hz 滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為0 02 求電動機的同步轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率 答 5 2將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào) 此電動機是否會反轉(zhuǎn) 為什么 答 會反轉(zhuǎn) 因為三相繞組中電流的相序發(fā)生改變 5 3有一臺三相異步電動機 其nN 1470r min 電源頻率為50Hz 當在額定負載下運行 試求 1 定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速 2 定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 3 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 4 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速 5 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 答 5 4當三相異步電動機的負載增加時 為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加 答 當負載增加時 轉(zhuǎn)子電流增加 因為轉(zhuǎn)子相當于變壓器的副邊 而定子相當于變壓器的原邊 所以當轉(zhuǎn)子電流增加時 定子電流也會增加 5 5三相異步電動機帶動一定的負載運行時 若電源電壓降低了 此時電動機的轉(zhuǎn)矩 電流及轉(zhuǎn)速有無變化 如何變化 TN b a c c點和a點比 因為U 而且s cos 2 根據(jù)T Km I2cos 2 TL 常數(shù) 知 I2 答 原來運行在a點 當電壓減小時 運行在b點 因為n不變 s不變 所以cos 2不變因為U E1 4 44Kf1N1 所以當U I2 時 根據(jù)T Km I2cos 2知 T 此后 n s I2 T 直到c點 5 6有一臺三相異步電動機 其技術數(shù)據(jù)如下表所示 試求 1 線電壓為380V時 三相定子繞組應如何接法 2 求n0 p SN TN Tst Tmax Ist 3 額定負載時電動機的輸入功率是多少 答 1 Y接法 5 7三相異步電動機正在運行時 轉(zhuǎn)子突然被卡住 這時電動機的電流如何變化 對電動機有何影響 答 電動機電流增大 燒壞電機 5 8三相異步電動機斷了一根電源線后 為什么不能啟動 而在運行時斷了一線 為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動 這兩種情況對電動機將產(chǎn)生什么影響 答 斷了一根電源線后 變成單相異步電動機 沒有旋轉(zhuǎn)磁場 所以不能啟動 但仍能繼續(xù)運轉(zhuǎn) 啟動時 脈動磁場使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生交變電流 發(fā)熱 運轉(zhuǎn)時 因為斷了一相 變成單相 而單相產(chǎn)生的脈動磁場 分解成兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場后 存在 Bm1 Bm2 Bm 2與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)磁場的 比三相運轉(zhuǎn)時的 要小 所以I2增大 另外 與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場的 使T減小 所以 斷了一根電源線后 如果較大的TL還不變 當穩(wěn)定運行時 不但n下降 面且I2相當大 會燒壞電機 如果電流 iA Imcos t 則電流 iB Imcos t 180 即iB為流出 與iA相位相反 5 9三相異步電動機在相同電源電壓下 滿載和空載啟動時 啟動電流是否相同 啟動轉(zhuǎn)矩是否相同 答 啟動電流一樣 啟動轉(zhuǎn)矩相同 5 10三相異步電機為什么不運行在Tmax或接近Tmax的情況下 答 一般Tmax是TN的2 2 5倍 在Tmax或接近Tmax運行時 I2大很多 電機會被燒壞 5 11有一臺三相異步電動機 其銘牌數(shù)據(jù)如下 當負載轉(zhuǎn)矩為250N m時 試問在U UN和U1 0 8UN兩種情況下電動機能否啟動 欲采用Y 換接啟動 問當負載轉(zhuǎn)矩為0 45TN和0 35TN兩種情況下 電動機能否啟動 若采用自耦變壓器降壓啟動 設降壓比為0 64 求電源線路中通過的啟動電流和電動機的啟動轉(zhuǎn)矩 答 答 5 13線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時 所串電阻愈大 啟動轉(zhuǎn)矩是否也愈大 答 不是 串電阻大到一定程度后 啟動轉(zhuǎn)矩會變小 因為雖然cos 2增大 但I2減小太多 5 14為什么線繞式異步電動機在轉(zhuǎn)子串電阻啟動時 啟動電流減少而啟動轉(zhuǎn)矩反而增大 答 因為適當串入電阻后 雖然I2減少 但cos 2增大很多 所以啟動轉(zhuǎn)矩增加 5 15異步電動機有哪幾種調(diào)速方法 各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點 答 調(diào)壓調(diào)速 可無級調(diào)速 但減小U時 T按U2減少 所以調(diào)速范圍不大 轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速 只適于線繞式 啟動電阻可兼作調(diào)速電阻 簡單 可靠 但屬有級調(diào)速 隨轉(zhuǎn)速降低 特性變軟 低速損耗大 用在重復短期運轉(zhuǎn)的機械 如起重機 變極對數(shù)調(diào)速 多速電動機 體積大 價貴 有級調(diào)速 結構簡單 效率高 調(diào)速附加設備少 用于機電聯(lián)合調(diào)速 變頻調(diào)速 用于一般鼠籠式異步電動機 采用晶閘管變頻裝置 5 16什么叫恒功率調(diào)速 什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 答 在調(diào)速過程中 無論速度高低 當電動機電流保持不變時 電磁轉(zhuǎn)矩也不變 這種調(diào)速叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 在調(diào)速過程中 無論速度高低 當電動機電流保持不變時 功率也不變 叫恒功率調(diào)速 5 17異步電動機變極調(diào)速的可能性和原理是什么 其接線圖是怎樣的 答 使每相定子繞組中一半繞組內(nèi)的電流改變方向 即可改變極對數(shù) 也就改變了轉(zhuǎn)速 接線圖如書上圖5 40 5 18異步電動機有哪幾種制動狀態(tài) 各有何特點 答 反饋制動 用于起重機高速下放重物 反饋制動時 動能變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng) 較經(jīng)濟 只能在高于同步轉(zhuǎn)速下使用 反接制動 電源反接時 制動電流大 定子或轉(zhuǎn)子需串接電阻 制動速度快容易造成反轉(zhuǎn) 準確停車有一定困難 電能損耗大 當?shù)估苿訒r 用于低速下放重物 機械功率 電功率都消耗在電阻上 能耗制動 比較常用的準確停車方法 制動效果比反接制動差 5 19試說明鼠籠式異步電動機定子極對數(shù)突然增加時 電動機的降速過程 答 見書上圖5 42 原來運行在a點 當p突然 時 n n02 所以T 0 和TL一起使n s絕對值 I2 T 當n n02時 I2 0 T 0 當n n02時 I2反向 I2 0 T 0 變?yōu)殡妱愚D(zhuǎn)矩 但T TL 所以 n s I2 T 直到T TL 系統(tǒng)穩(wěn)定運行在c點 5 20試說明異步電動機定子相序突然改變時 電動機的降速過程 答 見書上圖5 43 原來運行在a點 當相序改變時 旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)方向改變 因為慣性 n不能立即改變 所以運行于b點 因為旋轉(zhuǎn)磁場方向變了 所以I2 0 T 0 為制動轉(zhuǎn)矩 在T和TL作用下 n 此時 s 1 當n 時 s cos 2 T n 更快 5 21如圖5 51所示 為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向 答 QB改變時 就可使電容分別拉入A相可B相繞組 接C的繞組電流在相位上會超前于另一相繞組90度時間電角度 面旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向是由電流的超前相向電流的落后相 所以改變QB接法 就可改變n0的方向 5 23同步電動機的工作原理與異步電動機的有何不同 答 定子繞組通三相交流電后 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 而轉(zhuǎn)子繞組通直流電 產(chǎn)生固定的磁場 極對數(shù)和旋轉(zhuǎn)磁場極對數(shù)一樣 旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子磁極異性相吸 所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 而異步電動機的旋轉(zhuǎn)磁場被轉(zhuǎn)子導體切割 轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應電動勢和感應電流 電流在磁場中產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩 由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)速 5 24一般情況下 同步電動機為什么要采用異步啟動法 答 定子通三相電后 立即產(chǎn)生n0 很快 而轉(zhuǎn)子n 0 有慣性 當S0吸引N N0吸引S時 轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動趨勢 但還沒等轉(zhuǎn)起來 S0對S N0對N又排斥 這樣一吸一斥 轉(zhuǎn)子始終轉(zhuǎn)不起來 所以要用異步啟動法 5 25為什么可以利用同步電動機來提高電網(wǎng)的功率因數(shù) 過勵時 直流勵磁過剩 不需交流供給勵磁電流 而且還向電網(wǎng)發(fā)出電感性電流與電感性無功功率 正好補償電網(wǎng)附近電感性負載需要 使整個電網(wǎng)的功率因數(shù)提高 6 2何謂 自轉(zhuǎn) 現(xiàn)象 交流伺服電動機是怎樣克服這一現(xiàn)象 使其當控制信號消失時 能迅速停止 答 工作原理同單相異步電動機 WC上加Uc WF上加Uf時 兩相繞組便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 當WC上的Uc去掉后 轉(zhuǎn)子仍轉(zhuǎn) 叫自轉(zhuǎn) 消除自轉(zhuǎn)的措施 使轉(zhuǎn)子導條有較大電阻 出現(xiàn)Sm 1 此時 交流伺服電動機當Uc 0時 T總是制動性的 這樣便消除自轉(zhuǎn)且能迅速停止 6 3有一臺直流伺服電動機 電樞控制電壓和勵磁電壓均保持不變 當負載增加時 電動機的控制電流 電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速如何變化 答 當TL T 由T Kt Ia知 Ia 由n f T 方程知 n 6 4有一臺直流伺服電動機 當電樞控制電壓Uc 110V時 電樞電流Ia1 0 05A 轉(zhuǎn)速n1 3000r min 加負載后 電樞電流Ia2 1A 轉(zhuǎn)速n2 1500r min 試作出其機械特性n f T 答 6 5若直流伺服電動勵磁電壓一定 當電樞控制電壓Uc 100V時 理想空載轉(zhuǎn)速n0 3000r min 當Uc 50V時 n0等于多少 答 6 11交流測速發(fā)電機在理想情況為什么轉(zhuǎn)子不動時沒有輸出電壓 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后 為什么輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比 答 當n 0時 f1的Uf加在WF上 f1的 f f fmsin t 方向同WF軸線 f在轉(zhuǎn)子 渦流 磁通 阻止 f變化 與 f合成 1 1軸線同WF軸 與WC軸線垂直 所以不在WC上產(chǎn)生感應電動勢 Uc 0 當n 0時 轉(zhuǎn)子切割 1 e2p i2pE2p 1mn 而當Uf一定時 1m基本不變 Uf 4 44f1N1 1m E2p n E2p i2p 脈動磁通 2 正好和CW軸線重合 CW上e0 E0 2 E2p n E0 n或U0 E0 Kn 7 1電動機的溫升與哪些因素有關 電動機銘牌上的溫升值其含義是什么 電動機的溫升 溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關系 答 溫升與負載大小 負載持續(xù)時間 即運行方式 有關 銘牌上的溫升值 指電動機允許的溫度與周圍介質(zhì)溫度 40 之差 電動機溫升 電動機溫度 環(huán)境溫度 7 2電動機在運行中 其電壓 電流 功率 溫升能否超過額定值 是何原因 答 電壓 溫升不許超過額定值 否則燒壞電機 電流 功率可短時超過額定值 因為熱慣性 電動機在短時溫升不能超過允許值 7 3電動機的選擇包括哪些具體內(nèi)容 答 容量 種類 電壓 轉(zhuǎn)速 結構形式 7 4選擇電動機的容量時主要應考慮哪些因素 答 發(fā)熱 應有 max a過載能力 啟動能力 TL stTN 7 3電動機的選擇包括哪些具體內(nèi)容 答 容量 種類 電壓 轉(zhuǎn)速 結構形式 7 4選擇電動機的容量時主要應考慮哪些因素 答 發(fā)熱 應有 max a過載能力 啟動能力 TL stTN 7 5電動機有哪幾種工作方式 當電動機的實際工作方式與銘牌上標注的工作方式不一致時 應注意哪些問題 答 連續(xù)工作制 短時工作制 重復短時工作制 應采用等效功率法進行計算 7 6一臺室外工作的電動機 在春 夏 秋 冬四季其實際允許的使用容量是否相同 為什么 答 容量可以不相同 因為在不同的季節(jié)里 環(huán)境溫度不同 如在冬季 電動機的溫升可以較大 也不會超過允許的溫度 所以容量可以大一些 而在很熱的夏季 如果溫度很高 超過40度時 電動機的容量必須降低使用 7 7有一抽水站的水泵向高度H 10m處送水 排水量Q 500m3 h 水泵的效率 1 0 9 傳動裝置的效率 2 0 78 水的重度 1000kg m3 試選擇一臺電動機拖動水泵 答 7 8有一生產(chǎn)機械的實際負載轉(zhuǎn)矩曲線如題7 8圖所示 生產(chǎn)機械要求的轉(zhuǎn)速nN 1450r min 試選一臺容量合適的交流電動機來拖動此生產(chǎn)機械 答 7 9一生產(chǎn)機械需要直流電動機拖動 負載曲線如題7 9圖所示 試選擇電動機的容量 答 7 10有臺35KW 工作時間30min的短時工作電動機 欲用一臺Th 90min的長期工作制電動機代替 若不考慮其它問題 如過載能力等 試問長期工作制電動機的容量應選多大 答 7 11暫載率 表示什么 當 15 時 能否讓電動機工作15min 休息85min 為什么 試比較 15 30KW和 40 20KW兩個重復短時工作制的電動機 哪一臺容量大一些 答 換算 按 SN折合 7 12有一臺生產(chǎn)機械的功率為10KW 其工作時間tP 0 72min t0 2 28min 試選擇所用電動機的容量 答 10 1晶閘管的導通條件是什么 導通后流過晶閘管的電流決定于什么 晶閘管由導通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是什么 阻斷后它所承受的電壓大小決定于什么 答 導通條件 陽極 控制極同時加控制電壓 導通后 電流決定于主電壓和負載 阻斷 陽極電壓變0或變負 阻斷后 承受電壓大小決定于主電壓 10 2晶閘管能否和晶體管一樣構成放大器 為什么 答 不能 當加上控制電流Ig后 晶閘管有強烈正反饋 立即導通 導通后陽極電流I 由主電壓和負載決定 和Ig無關 10 3試畫出圖中負載電阻R上的電壓波形和晶閘管上的電壓波形 10 4如題10 4圖所示 試問 1 在開關S閉合前燈泡亮不亮 為什么 2 在開關S閉合后燈泡亮不亮 為什么 3 再把開關S斷開后燈泡亮不亮 為什么 答 1 不亮 因為控制極沒加正向電壓 2 亮 因為控制極加正向電壓 當陽極也加正向電壓時 晶閘管導通 3 再把S斷開 不亮 因為U2為交流 當S斷開 且U2為負時 晶閘管關斷 此后 沒有Ug 不會再導通 10 5如題10 5圖所示 若在t1時刻合上開關S t2時刻斷開S 試畫出負載電阻R上的電壓波形和晶閘管上的電壓波形 答 10 6晶閘管的主要參數(shù)有哪些 答 UDRM為斷態(tài)重復峰值電壓 在控制極斷路時 可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓 其數(shù)值規(guī)定比正向轉(zhuǎn)折電壓小100V URRM為反向重復峰值電壓 在控制極斷路時 可以重復加在晶閘管元件上的反向峰值電壓 其數(shù)值規(guī)定比反向擊穿電壓小100V IT為額定通態(tài)平均電流 額定正向平均電流 在環(huán)境溫度不大于40 和標準散熱及全導通條件下 晶閘管元件可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流 在一個周期內(nèi) 的平均值 簡稱額定電流 IH為維持電流 在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路時 維持元件繼續(xù)導通的最小電流 10 7如何用萬用表粗測晶閘管的好壞 答 見書上表10 1 10 8晶閘管的控制角和導通角是何含義 答 控制角 晶閘管元件承受正向電壓起始點到觸發(fā)脈沖的作用點之間的電角度 導通角 晶閘管在一周期內(nèi)導通的電角度 10 9有一單相半波可控整流電路 其交流電源電壓U2 220V 負載電阻RL 10 試求輸出電壓平均值Ud的調(diào)節(jié)范圍 當 3時 輸出電壓平均值Ud 電流平均值Id為多少 并選擇晶閘管 答 輸出電壓平均值 負載電流平均值 當 0時 Ud 99V 當 時 Ud 0V 所以Ud的調(diào)節(jié)范圍是0 99V 當 3時 Ud 74 25V 當 3時 Id 7 425A 考慮晶閘管的安全系數(shù) 一般取1 5 2 所以 IT 1 5 2 8 89 13 335 17 78 A 晶閘管最大反向電壓 考慮安全系數(shù)為2 3 故斷態(tài)和反向重復峰值電壓為 UDRM 2 3 311V 622 933 V 根據(jù)以上IT和UDRM的值查有關資料 選取合適的晶閘管 10 10續(xù)流二極管有何作用 為什么 若不注意把它的極性接反了會產(chǎn)生什么后果 答 當電源電壓變負時 V導通 負載上由電感維持的電流流經(jīng)二極管 VS關斷 電源負電壓不加于負載上 作用 可提高大電感負載時的單相半波可控整流電路整流輸出平均電壓 極性若接反 造成短路 答 見圖10 10 圖10 11 圖10 12 10 11試畫出單相半波可控整流電路帶不同性質(zhì)負荷時 晶閘管的電流波形與電壓波形 77 75 導通角 180 77 75 102 25 10 12 有一電阻性負載 需要直流電壓Ud 60V 電流Id 30A供電 若采用單相半波可控整流電路 直接接在220V的交流電網(wǎng)上 試計算晶閘管的導通角 10 13有一電阻負載 需要可調(diào)直流電壓Ud 0V 60V 電流Id 0A 10A 現(xiàn)選用一單相半控橋式可控整流電路 試求變壓器副邊的電壓和晶閘管與二極管的額定電壓和電流 當 0 時 電壓應達最大 即為60V 所以變壓器副邊電壓 元件承受的最大正反向電壓為 考慮安全系數(shù)為2 3 故斷態(tài)和反向重復峰值電壓 額定電壓 為 UDRM 2 3 94 281V 188 563 282 844 V 額定電流 因 0 所以IT 1 5 2 10 15 20 A 10 14三相半波可控整流電路 如在自然相點之前加入觸發(fā)脈沖會出現(xiàn)什么現(xiàn)象 畫出這時負載側(cè)的電壓波形圖 答 10 15三相半波電阻負載的可控整電路 如果由于控制系統(tǒng)故障 A相的觸發(fā)脈沖丟失 試畫出控制角 0時整流電壓波形 答 10 16三相橋式全控整流電路帶電阻性負載 如果有一只晶閘管擊穿 其它晶閘管會受什么影響 答 見圖10 29 如VS1被擊穿 則VS3 VS5會短路 因為UBA UCA不會加于負載 VS4用不著導通 10 17晶閘管對觸發(fā)電路有哪些要求 觸發(fā)電路主要有哪三個環(huán)節(jié) 每個環(huán)節(jié)的功能是什么 對晶閘管觸發(fā)脈沖的要求主要有 和 足夠大的觸發(fā)電壓和電流 有一定的脈寬度 不觸發(fā)時的輸出電壓小最好為負 前沿要陡 與主電路同步 主要有三個環(huán)節(jié) 同步波形產(chǎn)生 移相控制 脈沖形成三個環(huán)節(jié)組成 同步波形產(chǎn)生 產(chǎn)生與主電路電壓同步的電壓波形 使對應每一主電壓波形的控制角 都一樣 移相控制 為了改變輸出主電壓平均值 需要對同步波形移相 以改變控制角 大小 脈沖形成 把產(chǎn)生的具有一定控制角且可人為改變控制角的同步波形變成觸發(fā)脈沖輸出 10 18單結晶體管自振蕩電路的振蕩頻率是由什么決定的 為獲得較高的振蕩頻率 減小充電電阻R與減小電容C效果是否一樣 R大小受哪些因素限制 為什么 答 振蕩頻率是由充電常數(shù) RC 決定 為了獲得較高的振蕩頻率 減小充電電阻R與減小電容C效果是一樣的 R受以下因素的限制 10 19為什么晶閘管的觸發(fā)脈沖必須與主電路電壓同步 答 如果不同步 由于每個正半周的控制角不同 輸出電壓就會忽大忽小的波動 所以要求在晶閘管承受正向電壓的半周內(nèi) 控制極獲得第一個正向觸發(fā)脈沖的時刻都相同 10 20在單節(jié)晶體管觸發(fā)電路中 改變電阻R為什么能實現(xiàn)移相 移相的目的是什么 答 改變R就改變了電容的充電時間常數(shù) RC 也就改變了電容充電的快慢 也就改變了第一個正向觸發(fā)脈沖的時刻 即實現(xiàn)移相 移相的目的是 改變整流電路輸出直流電壓平均值大小 圖10 31 b 為 2 3的情況 在 t1觸發(fā)VS1 ud uA 且在1 2區(qū)間 ud 0 由式 到2 3區(qū)間 ud 0 但Ud更負 由上式 id L 交流電網(wǎng)吸收能量 電動機輸出能量 id 即eL極性為左正右負 L儲能 交流電網(wǎng) 電動機輸出能量 10 21試簡述有源逆變器的工作原理 逆變的條件和特點是什么 到3點 ud Ud id達最大值 過3點后 ud比Ud更負 id eL左負右正 L 電動機輸出能量 交流側(cè)電流由高電位流向低電位 吸收能量 L釋放能量 維持VS1導通直到觸發(fā)VS2導通為止 ud波形負面積 正面積 故Ud 0 一周期中變流器總的是吸收能量 直流電動機電樞電流由低電位到高電位是輸出能量 特點 直流電變成交流電回送到電網(wǎng) 電動機工作于發(fā)電 制動 狀態(tài) 有源逆變條件 Ud及E的極性與整流狀態(tài)相反 且 逆變角 對三相半波逆變電路 有Ud 1 17U2Pcos 當 0 Ud Udmax 當 2 Ud 0 為使逆變電路工作可靠 一般 min 6 故逆變電路 6 2 11 1何謂開環(huán)控制系統(tǒng) 何謂閉環(huán)控制系統(tǒng) 兩者各具有什么優(yōu)缺點 答 只有控制量 輸入量 對被控制量 輸出量 的單向控制作用 而不存在被控制量對控制量的影響和聯(lián)系 這樣的控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)不能滿足高要求的生產(chǎn)機械的需要 調(diào)速范圍小 輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用 又有反向的反饋控制作用 形成一個閉環(huán) 即閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)速范圍大 11 2什么叫調(diào)速范圍 靜差度 它們之間有什么關系 怎樣才能擴大調(diào)速范圍 答 電動機在額定負載下所允許的最高轉(zhuǎn)速和在保證生產(chǎn)機械對轉(zhuǎn)速變化率的要求前提下所能達到的最低轉(zhuǎn)速之比叫調(diào)速范圍 電動機由理想空載到額定負載時的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比叫靜差度 在一個調(diào)速系統(tǒng)中 轉(zhuǎn)速降一定時 在不同的靜差度下就有不同的調(diào)速范圍 靜差度越大 調(diào)速范圍也越大 保證在一定靜差度的前提下 擴大系統(tǒng)調(diào)速范圍的方法是提高電動機機械特性的硬度 以減小轉(zhuǎn)速降 11 3生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)提出的靜態(tài) 動態(tài)技術指標主要有哪些 為什么要提出這些指標 答 靜態(tài)指標 靜差度S 調(diào)速范圍D 調(diào)速的平滑性 動態(tài)指標 過渡過程時間 最大超調(diào)量 振蕩次數(shù) 靜態(tài)指標 靜差度S TL變化時 應使n變化維持在一定范圍 靜差度S表示n穩(wěn)定的程度 即S應小于一定值 一般S 50 普通車床S 30 龍門刨床S 5 冷軋機S 2 熱連軋機S 0 2 0 5 造紙機S 0 1 由式 機械特性愈硬 S愈小 n相對穩(wěn)定性愈高 在一個調(diào)速系統(tǒng)中 如果在nmin運行能滿足S要求 則在其他轉(zhuǎn)速必能滿足要求 調(diào)速范圍D 如式 不同生產(chǎn)機械要求D不相同 如S一定 車床D 20 120 龍門刨床D 20 40 鉆床D 2 12 銑床D 20 30 軋鋼機D 3 15 造紙機D 10 20 機床進給機構D 5 30000 機械 電氣聯(lián)合調(diào)速時 設D 生產(chǎn)機械調(diào)速范圍 Dm 機械調(diào)速范圍 De 電氣調(diào)速范圍 則De D Dm 調(diào)速的平滑性 兩個相鄰調(diào)速級轉(zhuǎn)速差 在一定調(diào)速范圍 n級數(shù)越多 平滑性就越高 若級數(shù) 無窮大 即n連續(xù)可調(diào) 為無級調(diào)速 動態(tài)指標 調(diào)速過程中 從一種穩(wěn)定速度 另一穩(wěn)定速度 電磁慣性 機械慣性 要經(jīng)過一段過渡過程或動態(tài)過程 生產(chǎn)機械對動態(tài)指標要求 過渡過程時間 最大超調(diào)量 振蕩次數(shù) 如圖11 5 系統(tǒng)從n1過渡到n2時 最大超調(diào)量 MP太大 達不到生產(chǎn)工藝要求 MP太小 過渡過程過于緩慢 生產(chǎn)率 一般MP 10 35 過渡過程時間T 從輸入控制開始到被調(diào)量n進入 0 05 0 02 n2區(qū)間為止的一段時間 在T內(nèi) n在其穩(wěn)定值上下擺動的次數(shù) 圖11 5中為1次 振蕩次數(shù) 圖11 6 系統(tǒng)1 T太長 系統(tǒng)2 被調(diào)量雖變化很快 但不能及時停住 要幾次振蕩才能停在新的穩(wěn)定值上 系統(tǒng)3 動態(tài)性能較理想 龍門刨床 軋鋼機允許一次振蕩 而造紙機不許有振蕩 11 4為什么電動機的調(diào)速性質(zhì)應與生產(chǎn)機械的負載特性相適應 兩者如何配合才能算相適應 答 電動機在調(diào)速過程中 在不同的轉(zhuǎn)速下運行時 實際輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率能否達到且不超過其允許長期輸出的最大轉(zhuǎn)矩和最大功率 并不取決于電動機本身 而取決于生產(chǎn)機械在調(diào)速過程中負載轉(zhuǎn)矩TL及負載功率PL的大小和變化規(guī)律 所以 為了使電動機的負載能力得到最充分的利用 在選擇調(diào)速方案時 必須注意電動機的調(diào)速性質(zhì)與生產(chǎn)機械的負載特性要配合恰當 恒轉(zhuǎn)矩型負載應選用恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)調(diào)速方式 且電動機的TN應等于或略大于TL 恒功率型負載應選用恒功率性質(zhì)調(diào)速方式