機(jī)電傳動控制答案

1、- 習(xí)題與思考題第二章 機(jī)電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)2.1 說明機(jī)電傳動系統(tǒng)運(yùn)動方程中的拖動轉(zhuǎn)矩，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩。 拖動轉(zhuǎn)矩是由電動機(jī)產(chǎn)生用來克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以帶動生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動的。 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。動態(tài)轉(zhuǎn)矩是拖動轉(zhuǎn)矩減去靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。2.2 從運(yùn)動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-TL0 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)動方程式，并說明系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(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 TL TL

2、 TM N TM=TL TM TLTM-TL0說明系統(tǒng)處于減速。 TM-TL TL TM TL系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)是減速 系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)是減速 系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)是勻速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？ 因?yàn)樵S多生產(chǎn)機(jī)械要求低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，而電動機(jī)一般具有較高的額定轉(zhuǎn)速。這樣，電動機(jī)與生產(chǎn)機(jī)械之間就得裝設(shè)減速機(jī)構(gòu)，如減速齒輪箱或蝸輪蝸桿，皮帶等減速裝置。所以為了列出系統(tǒng)運(yùn)動方程，必須先將各轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量或直線運(yùn)動部分的質(zhì)量這算到

3、一根軸上。轉(zhuǎn)矩折算前后功率不變的原則是P=T, p不變。轉(zhuǎn)動慣量折算前后動能不變原則是能量守恒MV=0.5J22.5為什么低速軸轉(zhuǎn)矩大，高速軸轉(zhuǎn)矩?。?因?yàn)镻= T,P不變越小T越大，越大T 越小。2.6為什么機(jī)電傳動系統(tǒng)中低速軸的GD2比高速軸的GD2大得多?因?yàn)镻=T，T=GD2/375. P=GD2/375. ,P不變 轉(zhuǎn)速越小GD2越大，轉(zhuǎn)速越大GD2 越小。2.7 如圖2.3（a）所示，電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量JM=2.5kgm2, 轉(zhuǎn)速nM=900r/min; 中間傳動軸的轉(zhuǎn)動慣量JL=16kgm2,轉(zhuǎn)速nL=60 r/min。試求折算到電動機(jī)軸上的等效專慣量。 折算到電動機(jī)軸上的等效

4、轉(zhuǎn)動慣量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 . 2.8 如圖2.3（b）所示，電動機(jī)轉(zhuǎn)速nM=950 r/min，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(fù)荷力 F=100N,電動機(jī)的費(fèi)輪轉(zhuǎn)距GD2M=1.05N m2, 齒輪，滑輪和卷筒總的傳動效率為0.83。試球體勝速度v和折算到電動機(jī)軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩T L 以及折算到電動機(jī)軸上整個(gè)拖動系統(tǒng)的飛輪慣量GD2z.。 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的軸上的角速度=M

5、/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv=D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTL=9.55FV/CnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NMGD2Z=GDM2+ GDL2/jL2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM22.9 一般生產(chǎn)機(jī)械按其運(yùn)動受阻力的性質(zhì)來分可有哪幾種類型的負(fù)載？可分為1恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性2離心式通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性3直線型機(jī)械特性4恒功率型機(jī)械特性,4種類型的負(fù)載.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(diǎn)？ 反抗轉(zhuǎn)矩的方向與運(yùn)動方向相反,方向發(fā)生改變時(shí),負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也會隨

6、著改變,因而他總是阻礙運(yùn)動的.位能轉(zhuǎn)矩的作用方向恒定,與運(yùn)動方向無關(guān)，它在某方向阻礙運(yùn)動，而在相反方向便促使運(yùn)動。2.11 在題2.11圖中，曲線1和2分別為電動機(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3.1 為什么直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成？ 答：防止電渦流對電能的損耗.3.2 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)正傳時(shí)可以自勵(lì)，反轉(zhuǎn)時(shí)能否自勵(lì)？不能,因?yàn)榉崔D(zhuǎn)起始勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁場的方向與剩與磁場方向相反,這樣磁場被消除,所以不能自勵(lì). 3.3 一臺他勵(lì)直流電動

7、機(jī)所拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓附加電阻改變時(shí)，能否改變其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下電樞電流的大小？為什么？這是拖動系統(tǒng)中那些要發(fā)生變化？T=KtIa u=E+IaRa 當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時(shí),電樞電流大小不變.轉(zhuǎn)速n與電動機(jī)的電動勢都發(fā)生改變. 3.4 一臺他勵(lì)直流電動機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時(shí)，電樞反電勢E= E1，如負(fù)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(lì)磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢將如何變化? 是大于，小于還是等于E1？T=IaKt, 減弱,T是常數(shù),Ia增大.根據(jù)EN=UN-IaRa ,所以EN減小.,小于E1.3.5 一臺直流發(fā)電機(jī)，其部分銘牌數(shù)據(jù)如下：

8、PN=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,N=89.5%，試求： 該發(fā)電機(jī)的額定電流；電流保持為額定值而電壓下降為100V時(shí)，原動機(jī)的輸出功率（設(shè)此時(shí)=N） 解： PN=UNIN 180KW=230*IN IN=782.6A該發(fā)電機(jī)的額定電流為782.6AP= IN100/N P=87.4KW3.6 已知某他勵(lì)直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, N=88.5%, 試求該電機(jī)的額定電流和轉(zhuǎn)矩。PN=UNINN 7500W=220V*IN*0.885 IN=38.5A TN=9.55PN/nN =47.75Nm 3

9、.7一臺他勵(lì)直流電動機(jī)：PN=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,Ra =0.25，其空載特性為：U 0/ V115 184 230 253 265 I f/A0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在額定電流下得到150V 和220 V的端電壓，問其勵(lì)磁電流分別應(yīng)為多少？由空載特性其空載特性曲線. 當(dāng)U=150V時(shí) If=0.71A當(dāng)U=220V時(shí) If=1.08A3.8 一臺他勵(lì)直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5KW, U N=110V, I N=62A, n N=1000r/min,試?yán)L出它的固有機(jī)械特性曲線。 Ra=(0.

10、500.75)(1-PN/UNIN)UN/IN =0.6(1-5500/110*62)*110/62 =0.206 n0=nNUN/(UN-INRa) =1131r/min TN=9.55*5500/1000 =52.525Nm 1131 52.5253.9 一臺并勵(lì)直流電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=5.5KW,U N=110V, I N=61A,額定勵(lì)磁電流I fn=2A, n N=1500r/min,電樞電阻Ra =0.2,若忽略機(jī)械磨損和轉(zhuǎn)子的銅耗，鐵損，認(rèn)為額定運(yùn)行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩，試?yán)L出它近似的固有機(jī)械特性曲線。n0=UNnN/(UN-INRa) TN=9.55PN

11、/nN =110*1500/(110-61*0.2) =9.55*5500/1500 =1687 r/min =35Nm 16873.10一臺他勵(lì)直流電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242,試計(jì)算出此電動機(jī)的如下特性： 固有機(jī)械特性；電樞服加電阻分別為3和5時(shí)的人為機(jī)械特性；電樞電壓為U N/2時(shí)的人為機(jī)械特性； 磁通=0.8N時(shí)的人為機(jī)械特性；并繪出上述特性的圖形。 n0=UNnN/(UN-INRa) =220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/minTN=9.55PN/nN=9

12、.55*6500/1500=41.38Nm 1559 41.38 n=U/Ke-(Ra+Rad)T/KeKt2 = U/Ke-(Ra+Rad)T/9.55Ke22當(dāng)3 n=854r/min當(dāng)5 n=311 r/min n= U/Ke-RaT/9.55Ke22當(dāng)UN=0.5UN時(shí) n=732 r/min n0=UNnN/2(UN-INRa) =780 r/min n= U/0.8Ke-RaT/9.55Ke220.82 當(dāng)=0.8時(shí)n=1517 r/min n0=UNnN/0.8Ke =1964 r/min n03.11為什么直流電動機(jī)直接啟動時(shí)啟動電流很大？電動機(jī)在未啟動前n=0,E=0,而Ra

13、很小,所以將電動機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時(shí),啟動電流將很大.Ist=UN/Ra3.12他勵(lì)直流電動機(jī)直接啟動過程中有哪些要求？如何實(shí)現(xiàn)？ 他勵(lì)直流電動機(jī)直接啟動過程中的要求是1 啟動電流不要過大,2不要有過大的轉(zhuǎn)矩.可以通過兩種方法來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的啟動一 是降壓啟動 .二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動.3.13 直流他勵(lì)電動機(jī)啟動時(shí)，為什么一定要先把勵(lì)磁電流加上？若忘了先合勵(lì)磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，這是會產(chǎn)生什么現(xiàn)象（試從TL=0 和TL=TN兩種情況加以分析）？當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下，若突然將勵(lì)磁繞阻斷開，此時(shí)又將出現(xiàn)什么情況？ 直流他勵(lì)電動機(jī)啟動時(shí),一定要先把勵(lì)磁電流加上使因

14、為主磁極靠外電源產(chǎn)生磁場.如果忘了先合勵(lì)磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，TL=0時(shí)理論上電動機(jī)轉(zhuǎn)速將趨近于無限大,引起飛車, TL=TN時(shí)將使電動機(jī)電流大大增加而嚴(yán)重過載.3.14直流串勵(lì)電動機(jī)能否空載運(yùn)行?為什么？ 串勵(lì)電動機(jī)決不能空載運(yùn)行,因?yàn)檫@時(shí)電動機(jī)轉(zhuǎn)速極高,所產(chǎn)生的離心力足以將繞組元件甩到槽外,還可能串勵(lì)電動機(jī)也可能反轉(zhuǎn)運(yùn)行.但不能用改變電源極性的方法,因這時(shí)電樞電流Ia與磁通同時(shí)反響,使電瓷轉(zhuǎn)矩T依然保持原來方向,則電動機(jī)不可能反轉(zhuǎn).3.15 一臺直流他勵(lì)電動機(jī)，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=

15、82.7 。試求： 額定電樞電流IAn; 額定勵(lì)磁電流IfN; 勵(lì)磁功率Pf; 額定轉(zhuǎn)矩TN; 額定電流時(shí)的反電勢； 直接啟動時(shí)的啟動電流； 如果要是啟動電流不超過額定電流的2倍，求啟動電阻為多少歐？此時(shí)啟動轉(zhuǎn)矩又為多少？ PN=UNIaNN2200=110*IaN*0.8 IaN=25A Uf= RfIfN IfN=110/82.7 =1.33A Pf= UfIfN =146.3W額定轉(zhuǎn)矩TN=9.55 PN/ nN =14Nm 額定電流時(shí)的反電勢EN=UN-INRa=110V-0.4*25=100V 直接啟動時(shí)的啟動電流Ist=UN/Ra =110/0.4 =275A 啟動電阻 2IN U

16、N/ (Ra+Rst) Rst1.8 啟動轉(zhuǎn)矩 Ke=(UN-INRa)/nN=0.066Ia= UN/ (Ra+Rst) T=KtIa =52.9A =9.55*0.066*52.9 =33.34Nm3.16 直流電動機(jī)用電樞電路串電阻的辦法啟動時(shí)，為什么要逐漸切除啟動電阻？如切出太快，會帶來什么后果？ 如果啟動電阻一下全部切除,在切除瞬間,由于機(jī)械慣性的作用使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不能突變,在此瞬間轉(zhuǎn)速維持不變,機(jī)械特性會轉(zhuǎn)到其他特性曲線上,此時(shí)沖擊電流會很大,所以采用逐漸切除啟動電阻的方法.如切除太快,會有可能燒毀電機(jī).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 ？ 速度變化是在

17、某機(jī)械特性下,由于負(fù)載改變而引起的,二速度調(diào)節(jié)則是某一特定的負(fù)載下,靠人為改變機(jī)械特性而得到的.3.18 他勵(lì)直流電動機(jī)有哪些方法進(jìn)行調(diào)速？它們的特點(diǎn)是什么？ 他勵(lì)電動機(jī)的調(diào)速方法： 第一改變電樞電路外串接電阻Rad 特點(diǎn)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，串接不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，機(jī)械特性較軟，電阻越大則特性與如軟，穩(wěn)定型越低，載空或輕載時(shí)，調(diào)速范圍不大，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速困難，在調(diào)速電阻上消耗大量電量。 第二改變電動機(jī)電樞供電電壓 特點(diǎn) 當(dāng)電壓連續(xù)變化時(shí)轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)速，一般只能自在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)，調(diào)速特性與固有特性相互平行，機(jī)械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大，調(diào)速時(shí)因電樞電流與電壓無

18、關(guān)，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適應(yīng)于對恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載?？梢钥空{(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機(jī)，不用其它啟動設(shè)備， 第三改變電動機(jī)主磁通 特點(diǎn)可以平滑無級調(diào)速，但只能弱詞調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)，調(diào)速特性較軟，且受電動機(jī)換向條件等的限制，調(diào)速范圍不大，調(diào)速時(shí)維持電樞電壓和電流步變，屬恒功率調(diào)速。3.19直流電動機(jī)的電動與制動兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在？ 電動機(jī)的電動狀態(tài)特點(diǎn)是電動機(jī)所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同.制動狀態(tài)特點(diǎn)使電動機(jī)所發(fā)的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相反3.20 他勵(lì)直流電動機(jī)有哪幾種制動方法？它們的機(jī)械特性如何？試比較各種制動方法的優(yōu)缺點(diǎn)。1反饋制動機(jī)械特性表達(dá)式:n=U/Ke-(Ra+Ra

19、d)T/keKt2T為負(fù)值,電動機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),反饋制動狀態(tài)下的機(jī)械特性是第一象限電動狀態(tài)下的機(jī)械特性第二象限內(nèi)的延伸.反饋制動狀態(tài)下附加電阻越大電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高.為使重物降速度不至于過高,串接的附加電阻不宜過大.但即使不串任何電阻,重物下放過程中電機(jī)的轉(zhuǎn)速仍過高.如果放下的件較重.則采用這種制動方式運(yùn)行不太安全.2反接制動 電源反接制動 電源反接制動一般應(yīng)用在生產(chǎn)機(jī)械要求迅速減速停車和向的場合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機(jī)械上.倒拉反接制動倒拉反接制動狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線實(shí)際上是第一象限電動狀態(tài)下的機(jī)械特性區(qū)現(xiàn)在第四象限中的延伸,若電動反向轉(zhuǎn)在電動狀態(tài),則倒拉反接制動狀態(tài)下的機(jī)械特性曲就是第三象限中電動狀態(tài)

20、下的機(jī)械特性曲線在第二象限延伸.它可以積低的下降速度,保證生產(chǎn)的安全,缺點(diǎn)是若轉(zhuǎn)矩大小估計(jì)不準(zhǔn),則本應(yīng)下降的重物可能向上升,機(jī)械特硬度小,速度穩(wěn)定性差.3 能耗制動 機(jī)械特性曲線是通過原點(diǎn),且位于第二象限和第四象限的一條直線,優(yōu)點(diǎn)是不會出現(xiàn)像倒拉制動那樣因?yàn)閷L的大小估計(jì)錯(cuò)誤而引起重物上升的事故.運(yùn)動速度也較反接制動時(shí)穩(wěn)定.3.21 一臺直流他勵(lì)電動機(jī)拖動一臺卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，在電動機(jī)拖動重物勻速上升時(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

21、開始到系統(tǒng)到達(dá)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間,電動機(jī)經(jīng)歷了電動機(jī)正向電動狀態(tài),反接制動狀態(tài),反向電動狀態(tài),穩(wěn)定平衡狀態(tài). b a c f 電動機(jī)正向電動狀態(tài)由a到b特性曲線轉(zhuǎn)變; 反接制動狀態(tài)轉(zhuǎn)速逐漸降低,到達(dá)c時(shí)速度為零, 反向電動狀態(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4.1 什么叫過渡過程？什么叫穩(wěn)定運(yùn)行過程？試舉例說明之。當(dāng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩或負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生改變時(shí),系統(tǒng)就要由一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化到另一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),這個(gè)變化過程稱為過渡過程.如龍門刨床的工作臺,可逆式軋鋼機(jī)的啟動,制動,反轉(zhuǎn)和調(diào)速.當(dāng)系統(tǒng)中德福在轉(zhuǎn)矩和拖動轉(zhuǎn)矩相等時(shí),沒有動態(tài)轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)恒速運(yùn)

22、轉(zhuǎn),這個(gè)過程叫穩(wěn)定運(yùn)行過程,如不經(jīng)常啟動,制動而長期運(yùn)行的工作機(jī)械.4.2 研究過渡過程有什么實(shí)際意義？試舉例說明之。 為了滿足啟動,制動,反轉(zhuǎn)和調(diào)速的要求,必須研究過渡過程的基本規(guī)律,研究系統(tǒng)各參數(shù)對時(shí)間的變化規(guī)律,如轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩,電流等對時(shí)間的變化規(guī)律,才能正確的選擇機(jī)電傳動裝置,為電機(jī)傳動自動控制系統(tǒng)提供控制原則.設(shè)計(jì)出完善的啟動,制動等自動控制線路,以求改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)率和減輕勞動強(qiáng)度.這就是研究過渡過程的目的和實(shí)際意義.如造紙機(jī)要求衡轉(zhuǎn)矩.4.3 若不考慮電樞電感時(shí)，試將電動機(jī)突加電樞電壓啟動的過渡過程曲線Ia=f(t),n=f(t)和R-C串聯(lián)電路突加輸入電壓充電過程的過渡過程

23、曲線ic=f(t)、uc=f(t)加以比較，并從物理意義上說明它們的異、同點(diǎn)。4.4 機(jī)電時(shí)間常數(shù)的物理意義是什么？它有那些表示形式？各種表示式各說明了哪些關(guān)系？ 機(jī)電時(shí)間常數(shù)的物理意義是ns-n=GD2n0dn/375Tstdtm= GD2n0/375Tst是反映機(jī)電傳動系統(tǒng)機(jī)械慣性的物理量,表達(dá)形式有m= GD2n0/375Tst和m=nLGD2/375TL和m= GD2ns/375Td4.5 直流他勵(lì)電動機(jī)數(shù)據(jù)如下：PN=21kW,UN=220V,IN=115A,nN=980r/min,Ra=0.1，系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=64.7N/m2。 求系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)m； 若

24、電樞電路串接1的附加電阻，則m變?yōu)槎嗌伲?若在上述基礎(chǔ)上在將電動機(jī)勵(lì)磁電流減小一半，又變?yōu)槎嗌伲ㄔO(shè)磁路沒有飽和）？ N0=nNUN/(UN-INRa) TN=9.55PN/nN =1034 r/min =9.55*21000/980=205Nm經(jīng)過計(jì)算Tst=3926 Nm m= GD2n0/375Tst =64.7*1034/375*3926 =0.04系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)m=0.045當(dāng)電樞電路串接1的附加電阻時(shí) n=(Rad+Ra)TL/KeKt Ke=(UN-INRa)/nN =0.212 m=nLGD2/375TL =(Rad+Ra)GD2/375 (Ke)29.55 =0.438 若

25、在上述基礎(chǔ)上在將電動機(jī)勵(lì)磁電流減小一半, m= nLGD2/375TL =(Rad+Ra)GD2/375 (Ke/4)29.55 =1.752s4.6 加快機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程一般采用哪些方法？ 加快機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程一般采用1減少系統(tǒng)GD2.2增加動態(tài)轉(zhuǎn)矩Td.4.7 為什么大慣量電動機(jī)反而比小慣量電動機(jī)更為人們所采用？大慣量電動機(jī)電樞作的粗短,GD2較大但它的最大轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的5到10倍,快速性能好,且低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大,電樞短粗,散熱性好過載持續(xù)時(shí)間可以較長. 4.8 試說明電流充滿系數(shù)的概念？充滿系數(shù)是電流曲線與衡坐標(biāo)所包圍的面積除以矩形曲線的面積.4.9 具有矩形波電流圖的過渡過

26、程為什么稱為最優(yōu)過渡過程？它為什么能加快機(jī)電傳動系統(tǒng)的過渡過程？ 充滿系數(shù)越接近1越好,說明整個(gè)動態(tài)過程中電流保持在最大值不變,整個(gè)過渡過程終電流越大,加快過渡過程.從而可獲得最短的過程.第五章5.1 有一臺四極三相異步電動機(jī)，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速1500r/min. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470 r/min, 轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ5

27、.2 將三相異步電動機(jī)接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動機(jī)是否會反轉(zhuǎn)？為什么？ 如果將定子繞組接至電源的三相導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào),例如將B,C兩根線對調(diào),即使B相遇C相繞組中電流的相位對調(diào),此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流導(dǎo)前于C相繞組的電流2/3因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),與未對調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反.5.3 有一臺三相異步電動機(jī)，其nN=1470r/min,電源頻率為50HZ。設(shè)在額定負(fù)載下運(yùn)行，試求： 定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500

28、 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 0 r/min5.4 當(dāng)三相異步電動機(jī)的負(fù)載增加時(shí)，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？ 因?yàn)樨?fù)載增加n減小,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速( n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增加,轉(zhuǎn)子電流特增加,.定子的感應(yīng)電動使因?yàn)檗D(zhuǎn)子的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.5.5 三相異步電動機(jī)帶動一定的負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若電源電壓降低了，此時(shí)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？ 若電源電壓降低, 電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小, 電流也減小. 轉(zhuǎn)速不變.5.6 有一臺三相異步電動機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。型號PN/kWUN/

29、V滿載時(shí)Ist/INTst/TNTmax/TNnN/rmin-1 IN/A N100 cosY132S-63 220/380960 12.8/7.2 83 0.756.52.02.0 試求：線電壓為380V時(shí)，三相定子繞組應(yīng)如何接法？ 求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist； 額定負(fù)載時(shí)電動機(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Y型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 NmTmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 NmIst/IN=6.5 Ist=46.8A 一般nN=(0

30、.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=3 =PN/P輸入 P輸入=3/0.83=3.615.7 三相異步電動機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時(shí)電動機(jī)的電流會如何變化？對電動機(jī)有何影響？ 電動機(jī)的電流會迅速增加,如果時(shí)間稍長電機(jī)有可能會燒毀.5.8 三相異步電動機(jī)斷了一根電源線后，為什么不能啟動？而在運(yùn)行時(shí)斷了一線，為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動？這兩種情況對電動機(jī)將產(chǎn)生什么影響？ 三相異步電動機(jī)斷了一根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)

31、矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動，而在運(yùn)行時(shí)斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩，這兩種情況都會使電動機(jī)的電流增加。5.9 三相異步電動機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時(shí)，啟動電流是否相同？啟動轉(zhuǎn)矩是否相同？ 三相異步電動機(jī)在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時(shí)，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都相同。Tst=KR2u2/(R22+X220) I=4.44f1N2/R 與U，R2，X20有關(guān)5.10 三相異步電動機(jī)為什么不運(yùn)行在Tmax或接近Tmax的情況下? 根據(jù)異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性在Tmax或接近Tmax的情況下運(yùn)行是非常不穩(wěn)定的，有可能造成電動機(jī)的

32、停轉(zhuǎn)。5.11有一臺三相異步電動機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/rmin-1UN/VN100cosNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250Nm時(shí)，試問在U=UN和U=0.8UN兩種情況下電動機(jī)能否啟動？ TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260Nm Tst/TN=1.2 Tst=312Nm Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm 312 Nm250 Nm 所以U=UN時(shí) 電動機(jī)能啟動。當(dāng)U=0.8U時(shí) Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312

33、=199 NmTstn0時(shí)一部電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài).這時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機(jī)狀態(tài)時(shí)的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向.反接制動 電源反接改變電動機(jī)的三相電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),這種方法容易造成反轉(zhuǎn).倒拉制動出現(xiàn)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)候,例如起重機(jī)放下重物時(shí),機(jī)械特性曲線如下圖,特性曲線由a到b,在降速最后電動機(jī)反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)竭_(dá)d時(shí),T=TL系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài), b a d能耗制動 首先將三項(xiàng)交流電源斷開,接著立即將一個(gè)低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動機(jī)內(nèi)部建立了一個(gè)固定的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電

34、流,該電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降,此時(shí)運(yùn)動系統(tǒng)儲存的機(jī)械能被電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中.5.19 試說明鼠籠式異步電動機(jī)定子極對數(shù)突然增加時(shí)，電動機(jī)的降速過程。 N0=60f/p p增加定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速降低,定子的轉(zhuǎn)速特隨之降低.5.20 試說明異步電動機(jī)定子相序突然改變時(shí)，電動機(jī)的降速過程。 b a 1 2 c 異步電動機(jī)定子相序突然改變,就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電動機(jī)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機(jī)械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不能突變,系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)a只能平移到曲線2的b點(diǎn),電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù)

35、,則轉(zhuǎn)子將在電瓷轉(zhuǎn)矩和服在轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速,在從點(diǎn)b到點(diǎn)c的整個(gè)第二相限內(nèi),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 方向相反,.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(jī)的旋轉(zhuǎn)方向？ 定子上有兩個(gè)繞組AX,BY,一個(gè)是啟動繞組,另一個(gè)是運(yùn)行繞組, BY上串有電容.他們都鑲嵌在定子鐵心中,兩個(gè)繞組的軸線在空間上垂直,繞組BY電路中串接有電容C,當(dāng)選擇合適的參數(shù)使該繞組中的電流iA在相位上超前或滯后iB,從而改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向5.22 單相罩極式異步電動機(jī)是否可以用調(diào)換電源的兩根線端來使電動機(jī)反轉(zhuǎn)？為什么？ 不能,因?yàn)楸仨氄{(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實(shí)現(xiàn)

36、,即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向,從而實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的反轉(zhuǎn),.5.23 同步電動機(jī)的工作原理與異步電機(jī)的有何不同？ 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵(lì)磁,它所需要的全部磁動勢均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動機(jī)必須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動機(jī)運(yùn)行時(shí)所需要的旋轉(zhuǎn)磁場,它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動機(jī)所需要的磁動勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流電源的電壓一定時(shí)總的磁通不變,在轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)一個(gè)大小和極性固定,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵(lì)磁磁場,這兩個(gè)磁場的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖動著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動.5.24 一般情況下，同

37、步電動機(jī)為什么要采用異步啟動法？ 因?yàn)檗D(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時(shí),加以直流勵(lì)磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場,并以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,兩者相吸,定子旋轉(zhuǎn)磁場欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,但由于轉(zhuǎn)子的慣性,它還沒有來得及轉(zhuǎn)動時(shí)旋轉(zhuǎn)又到了極性相反的方向,兩者又相斥,所以平均轉(zhuǎn)矩為零,不能啟動.5.25 為什么可以利用同步電動機(jī)來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？ 當(dāng)直流勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁電流時(shí),電流勵(lì)磁過剩,在交流方面不僅無需電源供電,而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出點(diǎn)感性電流與電感性無功功率,正好補(bǔ)償了電網(wǎng)附近電感性負(fù)載,的需要.使整個(gè)電網(wǎng)的功率因數(shù)提高.第六章6.1 有一臺交流伺服電動機(jī)，若加上額定電壓，電源頻率為50Hz,極對數(shù)P=1，試問它的理想空在轉(zhuǎn)速是多少

38、？n0=60*f/p =60*50/1 =3000r/min理想空在轉(zhuǎn)速是3000 r/min6.2何謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？交流伺服電動機(jī)時(shí)怎樣克服這一現(xiàn)象，使其當(dāng)控制信號消失時(shí)能迅速停止？ 自轉(zhuǎn)是伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)控制電壓取消,轉(zhuǎn)子利用剩磁電壓單相供電,轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動. 克服這一現(xiàn)象方法是把伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻設(shè)計(jì)的很大,使電動機(jī)在失去控制信號,即成單相運(yùn)行時(shí),正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm1的地方.當(dāng)速度n 為正時(shí),電磁轉(zhuǎn)矩T為負(fù),當(dāng)n為負(fù)時(shí),T為正,即去掉控制電壓后,單相供電似的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反,所以是一個(gè)制動轉(zhuǎn)矩.可使轉(zhuǎn)子迅速停止不會存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象6.3有一臺直流伺服電動機(jī)，電

39、樞控制電壓和勵(lì)磁電壓均保持不變，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，電動機(jī)的控制電流、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速如何變化？ 當(dāng)副在增加時(shí), n=Uc/Ke-RT/KeKt2電磁轉(zhuǎn)矩增大,轉(zhuǎn)速變慢,根據(jù) n=Uc/Ke-RaIa/Ke控制電流增大. 6.4有一臺直流伺服電動機(jī)，當(dāng)電樞控制電壓Uc=110V時(shí),電樞電流Ia1=0.05A，轉(zhuǎn)速n1=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)。 電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為T=BIaNLD/2, 3000 1500 0.05A 1A T6.5 若直流伺服電動機(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n

40、0=3000r/min;當(dāng)Uc=50V時(shí)，n0等于多少？n0=120Uc/NBLD 電壓與轉(zhuǎn)速成正比,當(dāng)Uc=50V時(shí), n0等于1500 r/min6.6 為什么直流力矩電動機(jī)要做成扁平圓盤狀結(jié)構(gòu)？ 直流力矩電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為T=BIaNlD/2在電樞體積相同條件下,電樞繞組的導(dǎo)線粗細(xì)不變,式中的BIaNl/2緊思維常數(shù),故轉(zhuǎn)矩T與直徑D近似成正比.電動機(jī)得直徑越大力矩就越大.6.7 為什么多數(shù)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)宜采用大慣量直流電動機(jī)？ 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì).制造商保證了電動機(jī)能造低速或阻轉(zhuǎn)下運(yùn)行,在阻轉(zhuǎn)的情況下,能產(chǎn)生足夠大的力矩而不損壞,加上他精度高,反應(yīng)快,速度快線性好等優(yōu)點(diǎn).因此它常用在低俗,

41、需要轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和需要一定張力的隨動系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件.6.8 永磁式同步電動機(jī)為什么要采用異步啟動？ 因?yàn)橛来攀酵今傠妱訖C(jī)剛啟動時(shí),器定子長生旋轉(zhuǎn)磁場,但轉(zhuǎn)子具有慣性,跟不上磁場的轉(zhuǎn)動,定子旋轉(zhuǎn)時(shí)而吸引轉(zhuǎn)子,時(shí)而又排斥轉(zhuǎn)子,因此作用在轉(zhuǎn)子的平均轉(zhuǎn)矩為零,轉(zhuǎn)子也就旋轉(zhuǎn)不起來了. 6.9 磁阻式電磁減速同步電動機(jī)有什么突出的優(yōu)點(diǎn)？ 磁阻式電磁減速同步電動機(jī)無需加啟動繞組,它的結(jié)構(gòu)簡單,制造方便.,成本較低,它的轉(zhuǎn)速一般在每分鐘幾十轉(zhuǎn)到上百專職踐踏是一種常用的低速電動機(jī).6.10 一臺磁組式電磁減速同步電動機(jī)，定子齒數(shù)為46，極對數(shù)為2，電源頻率為50Hz,轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50，試求電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 電動機(jī)的

42、旋轉(zhuǎn)角速度為=(Zr-Zs)2f/ZrP =(50-46)*2*3.14*50/50*2 =12.56rad =2n/60 n =60*/2 =120r/min6.11 交流測速發(fā)電機(jī)在理想情況下為什么轉(zhuǎn)子不動時(shí)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？ 因?yàn)闇y速發(fā)電動機(jī)的輸出電壓U=Kn=KKd/dt,所以轉(zhuǎn)子不動時(shí)沒有輸出典雅,轉(zhuǎn)子動時(shí)輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比.6.12 何謂剩余電壓、線性誤差、相位誤差？剩余電壓是只當(dāng)測速發(fā)電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩為零時(shí)的輸出電壓. 線性誤差是指嚴(yán)格的說輸出電壓和轉(zhuǎn)速不是直線關(guān)系,由非線性引起的誤差稱為線性誤差.相位誤差;是指在規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),輸出電壓與勵(lì)磁電壓之間相位的變化量.6.13一臺直流測速發(fā)電機(jī)，已知Ra=180,n=3000r/min，RL=2000,U=50V,求該轉(zhuǎn)速下的輸出電流和空載輸出電壓。 Ia=Ua/RL =50/2000 =0.025A Ua=Cen/(1+Ra/RL) 50= Cen/(1+180/2000) Cen=Ua0=54.5V 輸出電流是0.025A, 空載輸出電壓是54.5V6.14某直流測速發(fā)電機(jī)，在轉(zhuǎn)速3000r/min時(shí)，空載輸