機(jī)電傳動(dòng)控制課后習(xí)題答案

1、第二章機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.1說明機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程中的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩是有電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生用來克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩就是由生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩減去靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。2.2從運(yùn)動(dòng)方程式怎樣看出系統(tǒng)是處于加速，減速，穩(wěn)態(tài)的和靜態(tài)的工作狀態(tài)。TM-TL0說明系統(tǒng)處于加速，TM-TLvO說明系統(tǒng)處于減速，TM-TL=0說明系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài) （即靜態(tài)）的工作狀態(tài)。2.3試列出以下幾種情況下（見題 2.3圖）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式，并說明系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(shí)際作用方向）TM=TLTM 0說明系統(tǒng)處于加速。TM

2、-TLvOTMTLTM說明系統(tǒng)處于減速TM TLTM TL系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是減速系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是加速TMTLTM= TL系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是減速TMTM= TL系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是勻速2.7 如圖2.3 (a)所示，電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM=2.5kgm2,轉(zhuǎn)速nw=900r/min;中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL=16kgm,轉(zhuǎn)速nl=60 r/min。試求折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效專慣量。折算到電動(dòng)機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ：j=Nm/N1=900/300=3 ,j仁Nm/NI=15J=JM+J1/j2+ JL/j1 2=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2.2.8 如圖2.3 (b)所示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

3、nm=950 r/min，齒輪減速箱的傳動(dòng)比J1= J2=4，卷筒直徑D=0.24m,滑輪的減速比J3=2,起重負(fù)荷力F=100N,電動(dòng)機(jī)的費(fèi)輪轉(zhuǎn)距GD=1.05Nm,齒輪，滑輪和卷筒總的傳動(dòng)效率為 0.83。試球體勝速度v和折算到電動(dòng)機(jī)軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩T L以及折算到電動(dòng)機(jī)軸上整個(gè)拖動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量gDz.。3 m=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的軸上的角速度3 =3 M/j 1j 2j 3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv= 3 D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTl=9.55FV/ n cnf9.55*100*0.373/0.83*950=

4、0.45NM gDz= S GD+ GDL /j l22=1.25*1.05+100*0.24 2/32 2=1.318NM 22.11 在題 2.11 圖中，曲線 1和 2分別為電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？哪些不是？交點(diǎn)是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn) . 交點(diǎn)是系統(tǒng)的平衡點(diǎn)交點(diǎn)是系統(tǒng)的平衡 交點(diǎn)不是系統(tǒng)的平衡點(diǎn) 交點(diǎn)是系統(tǒng)的平衡點(diǎn)第三章3.10 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下： PN=6.5KW,UN=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min,Ra =0.242 Q ,試計(jì)算出此電動(dòng)機(jī)的如下特性： 固有機(jī)械特性； 電樞服加電阻分別為3Q和5Q時(shí)的人為機(jī)械特

5、性； 電樞電壓為 UN/2 時(shí)的人為機(jī)械特性； 磁通 =0.8 n時(shí)的人為機(jī)械特性；并繪出上述特性的圖形。 n 0=UNnN/(U N-I NRa)=220*1500/220-34.4*0.2423.15 一臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：Pn=2.2KW,LN=U=110V, nN=1500r/mi n, nTN=9.55PN/n N=9.55*6500/1500=41.38Nm n=U/K e -(R a+Rd)T/K eK 2=U/K e -(R a+Rd)T/9.55K 1 2當(dāng) 3Q n=854r/min當(dāng) 5Q n=311 r/min n= U/K e -RaT/9.55K e2

6、 2當(dāng) UN=0.5Un時(shí) n=732 r/minn 0=UNnN/2(U N-I NRa)=780 r/min n= U/0.8K e -RaT/9.55Ke2 20.82 當(dāng) =0.8時(shí) n=1517 r/minn 0=UNnN/0.8K e=1964 r/minn=0.8,R a=0.4 Q , R f =82.7 Q。試求： 額定電樞電流 I An; 額定勵(lì)磁電流 I fN; 勵(lì)磁功率 Pf; 額定轉(zhuǎn)矩 TN; 額定電流時(shí)的反電勢； 直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流； 如果要是啟動(dòng)電流不超過額定電流的 2 倍，求啟動(dòng)電阻為多少歐？此時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩又為多少？ PN=UNI aNn N2200=110*I

7、aN*0.8I aN=25A Uf= RfI fNIfN=110/82.7=1.33A Pf= UfI fN=146.3W額定轉(zhuǎn)矩 TN=9.55 P N/ n N=14Nm 額定電流時(shí)的反電勢 EN=UN-I NRa=110V-0.4*25=100V 直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流 I st=UN/Ra=110/0.4=275A 啟動(dòng)電阻 2I N UN/ (R a+Rst)R st 1.68 Q啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ke =(Un-I R)/n n=0.066Ia= U N/ (R a+Rst)T=K tI a=52.9A=9.55*0.066*52.9=33.34Nm3.21 臺(tái)直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，

8、在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)重物勻速上升時(shí)講電樞電源突然反接，試?yán)脵C(jī)械特性從機(jī)電過程上說明： 從反接開始到系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了幾種運(yùn)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(diǎn)？ 各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機(jī)電過程怎樣？ 從反接開始到系統(tǒng)到達(dá)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了電動(dòng)機(jī)正向電動(dòng)狀態(tài),反接制動(dòng)狀態(tài)，反向電動(dòng)狀態(tài)，穩(wěn)定平衡狀態(tài).電動(dòng)機(jī)正向電動(dòng)狀態(tài)由a到b特性曲線轉(zhuǎn)變；反接制動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)速逐漸降低，到達(dá)c時(shí)速度 為零，反向電動(dòng)狀態(tài)由c到f速度逐漸增加.穩(wěn)定平衡狀態(tài)，反向到達(dá)f穩(wěn)定平衡點(diǎn), 轉(zhuǎn)速不再變化.第四章4.6有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。滿載時(shí)lst/1NTsTma)Z

9、Tn型號PN/kWUN/V-1nMr -min 1 n/An nX 100 cost/TnY132S-220/396012.8/7.2836.52.2.036800.750試求:線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)如何接法? 求 no,p,S n,Tn,Tst ,T max 和 I st ； 額定負(fù)載時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸入功率是多少? 線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)為 丫型接法. TN=9.55Pn N=9.55*3000/960=29.8NmTst/ T n=2Tst=2*29.8=59.6 NmTmaJ T n=2.0Tmax=59.6 NmI st/I n=6.5Ist=46.8A一般 nn=

10、(0.94-0.98)n 0 n0=n(0.96=1000 r/minSN= (n 0-n n)/ n。=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n 0=60*50/1000=3n =FN/P輸入P 輸入=3/0.83=3.614.11有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下:FN/kWnMr -min-1u/vn nX 100COS nI st/I NTst/TTmaXT N接N法401470380900.96.51.22.0當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250Nm時(shí)，試問在U=U和U=0.8Un兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)?T 尸9.55 P n/ nN=9.55*40000/1470=260NmTs

11、t/Tn=1.2Tst=312NmTst=KR2山（F22+X2q2）=312 Nm312 Nm250 Nm所以U=U時(shí) 電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)。當(dāng) U=0.8U 時(shí) Tst=（ 0.82）KRU7（ F22+X2q2）=0.64*312=199 NmTstvTL所以電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng) 欲采用丫- 換接啟動(dòng),當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 Tn和0.35 Tn兩種情況下,電動(dòng)機(jī)能否 啟動(dòng)？Tst Y=Tst /3=1.2* T N /3=0.4 T N當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 T n時(shí)電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35 T n時(shí)電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng) 若采用自耦變壓器降壓啟動(dòng)，設(shè)降壓比為 0.64 ，求電源線路中通過的啟動(dòng)電流和

12、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。I n= P n/ U n n n COS nV3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AI st /I N=6.5I st=487.5A降壓比為 0.64 時(shí)電流 =K2 I st2=0.642*487.5=200A22 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T= K2 Tst=0.64 2312=127.8 Nm第五章5.13有一臺(tái)直流伺服電動(dòng)機(jī)，當(dāng)電樞控制電壓Uc=110V時(shí)，電樞電流lai=0.05A，轉(zhuǎn)速m=3000r/min;加負(fù)載后，電樞電流I a2=1A,轉(zhuǎn)速n2=1500r/min。試做出其機(jī)械特性 n=f (T)。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為 T=BlaNLD/2,5.

13、14若直流伺服電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電壓一定，當(dāng)電樞控制電壓Uc=100V時(shí)，理想空載轉(zhuǎn)速no=3000r/min;當(dāng) Uc=50V時(shí)，no 等于多少？n=120Uc/n NBLD電壓與轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)Uc=50V時(shí)，n 0等于1500 r/min第六章6.7 電磁繼電器與接觸器的區(qū)別主要是什么？接觸器是在外界輸入信號下能夠自動(dòng)接通斷開負(fù)載主回路 .繼電器主要是傳遞信號 ,根 據(jù)輸入的信號到達(dá)不同的控制目的 .6.16要求三臺(tái)電動(dòng)機(jī)1M 2M 3M按一定順序啟動(dòng)：即1M啟動(dòng)后，2M才能啟動(dòng)；2M啟動(dòng) 后3M才能啟動(dòng)；停車時(shí)則同時(shí)停。試設(shè)計(jì)此控制線路。6.16 試設(shè)計(jì)一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)的控制線路。要求： 能實(shí)現(xiàn)

14、啟停的兩地控制；能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整；能實(shí)現(xiàn)單方向的行程保護(hù)； 要有短路和長期過載保護(hù)。8.17 為了限制電調(diào)整時(shí)電動(dòng)機(jī)的沖擊電流， 試設(shè)計(jì)它的電氣控制線路。 要求正常運(yùn)行時(shí)為直接啟動(dòng)，而點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)需輸入限流電阻。6.18 試設(shè)計(jì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的控制線路。要求能正反轉(zhuǎn)并能實(shí)現(xiàn)能耗制動(dòng)。6.20 容量較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)時(shí)電流較大， 應(yīng)在反接制動(dòng)時(shí)在定子回路中串入電阻，試按轉(zhuǎn)速原則設(shè)計(jì)其控制線路。6.23試設(shè)計(jì)一條自動(dòng)運(yùn)輸線，有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)，1M拖動(dòng)運(yùn)輸機(jī)，2M拖動(dòng)寫料及。要求： 1M先啟動(dòng)后，才允許2M啟動(dòng)； 2M先停止，經(jīng)一段時(shí)間后1M蔡自動(dòng)停止，且2M可以單獨(dú)停止； 兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)均有短路、長期

15、過載保護(hù)。6.24題8.26圖為機(jī)床自動(dòng)間歇潤滑的控制線路圖，其中接觸器KM為潤滑油泵電動(dòng)機(jī)啟停 用接觸器（主電路為畫出） ，控制線路可使?jié)櫥幸?guī)律地間歇工作。試分析此線路的工作原理，并說明開關(guān)S和按鈕SB的作用。SB按鈕為人 工的點(diǎn)動(dòng)控制.S自動(dòng)的間歇潤滑,按下后KM得電，電動(dòng)機(jī)工作，1KT得電，經(jīng)過一段時(shí)間后,動(dòng)合觸點(diǎn)閉合K 得電，同時(shí)KM失電，電動(dòng)機(jī)停止工作,2KT得電一段時(shí)間后,動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，K閉合電動(dòng) 機(jī)重新工作 .6.25 試設(shè)計(jì)1M和2M兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟，停的控制線路。要求： 1M啟動(dòng)后，2M立即自動(dòng)啟動(dòng)； 1M停止后，延時(shí)一段時(shí)間，2M才自動(dòng)停止； 2M 能點(diǎn)動(dòng)調(diào)整工作； 兩臺(tái)

16、電動(dòng)機(jī)均有短路，長期過載保護(hù)。6.26 試設(shè)計(jì)某機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)控制線路圖。要求： 可正反轉(zhuǎn)，且可反接制動(dòng)； 正轉(zhuǎn)可點(diǎn)動(dòng)，可在兩處控制啟，停； 有短路和長期過載保護(hù)； 有 安 全 工 作 照 明 及 電 源 信 號 燈4SBFR；匚rri3SB5SBT1KM1(31rr2KM2KM 1KMvHD12KMFR6.27 試設(shè)計(jì)一個(gè)工作臺(tái)前進(jìn)一一退回的控制線路。工作臺(tái)有電動(dòng)機(jī)M拖動(dòng)，行程開關(guān)1ST,2ST分別裝在工作臺(tái)的原位和終點(diǎn)。要求： 能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)一一后退一一停止到原位； 工作臺(tái)前進(jìn)到達(dá)終點(diǎn)后停一下在后退； 工作臺(tái)在前進(jìn)中可以人為地立即后退到原位； 有終端保護(hù).第七章7.5試用PLC的一個(gè)8位移

17、位寄存器設(shè)計(jì)循環(huán)移位輸出，具體要求是:(1) 實(shí)現(xiàn)一個(gè)亮燈循環(huán)移位；(2) 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)亮燈循環(huán)移位；(3) 實(shí)現(xiàn)一個(gè)亮一個(gè)滅燈循環(huán)移位。7.7設(shè)計(jì)PLC控制汽車拐彎燈的梯形圖。具體要求是：汽車駕駛臺(tái)上有一開關(guān)，有三個(gè)位置分別控制左閃燈亮、右閃燈亮和關(guān)燈。當(dāng)開關(guān)扳到S1位置時(shí)，左閃燈亮(要求亮、滅時(shí)間各1s);當(dāng)開關(guān)扳到S2位置時(shí)，右閃燈亮(要求亮、滅時(shí)間各1s);當(dāng)開關(guān)扳到SO位置時(shí)，關(guān)斷左、右閃燈；當(dāng)司機(jī)開燈后忘了關(guān)燈，則過 1.5min 后自動(dòng)停止閃燈。7.8試用PLC設(shè)計(jì)按行程原則實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的夾緊-正轉(zhuǎn)-放松-反轉(zhuǎn)-回原位的控制。7.9 圖所示為由三斷組成的金屬板傳送帶，電動(dòng)機(jī) 1、

18、2、 3分別用于驅(qū)動(dòng)三斷傳送帶，傳 感器(采用接近開關(guān)) 1、 2、 3用來檢測金屬板的位置。當(dāng)金屬板正在傳送帶上傳送時(shí)， 其位置由一個(gè)接近開關(guān)檢測， 接近開關(guān)安放在兩斷傳 送帶相鄰接的地方，一旦金屬板進(jìn)入接近開關(guān)的檢測范圍，可編程序控制器便發(fā)出 一個(gè)控制輸出，使下一個(gè)傳送帶的電動(dòng)機(jī)投入工作，當(dāng)金屬板遷出檢測范圍時(shí)，定 時(shí)器開始計(jì)時(shí)，在達(dá)到整定時(shí)間時(shí)，上一個(gè)傳送帶電動(dòng)機(jī)便停止運(yùn)行。即只有載有 金屬板的傳送帶在運(yùn)轉(zhuǎn)， 而未載有金屬板的傳送帶則停止運(yùn)行。 這樣就可節(jié)省能源。試用PLC實(shí)現(xiàn)上述要求的自動(dòng)控制。7.10設(shè)計(jì)一條用PLC控制的自動(dòng)裝卸線。自動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖如題 9.17圖所示。電動(dòng)機(jī)M1驅(qū) 動(dòng)裝料機(jī)加料，電動(dòng)機(jī) M2驅(qū)動(dòng)料車升降，電動(dòng)機(jī) M3驅(qū)動(dòng)卸料機(jī)卸料。裝卸線操作過程是： 料車在原位，顯示原位狀態(tài)，按啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)線開始工作； 加料定時(shí)5s，加料結(jié)束； 延時(shí)1s，料車上升； 上升到位，自動(dòng)停止移動(dòng)； 延時(shí) 1s , 料車自動(dòng)卸料； 卸料10s,料車復(fù)位并下降； 下降到原位，料自動(dòng)停止移動(dòng) .第八章 電力電子學(xué)8.1 晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于什么？晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變 為阻斷的條件是什么？阻斷后它所承受的電壓決定于什么？晶閘管的導(dǎo)通條件是 :（1） 晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓。 （ 2）晶閘管的陽極和 控制極通時(shí)加正相電壓市晶閘管