機電傳動各章習題與解答

1、各章習題及解答第2章 習題2.1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：與機電傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速n方向相同的轉(zhuǎn)矩，既可以是電動機的轉(zhuǎn)矩TM，也可以是負載轉(zhuǎn)矩TL；靜態(tài)轉(zhuǎn)矩：即負載轉(zhuǎn)矩TL；動態(tài)轉(zhuǎn)矩：定義為 TdTMTL2.2從運動方程式怎樣看出系統(tǒng)是處于加速的、減速的、穩(wěn)定的和靜止的各種工作狀態(tài)?2.3試出以下幾種情況下(見題2.3圖)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) TdTMTL0， 穩(wěn)態(tài)，勻速(b) TdTMTL<0， 減速(c) TdTMTL<0， 減速(d) Td

2、TMTL>0， 加速(e) TdTMTL<0，減速(f) TdTM+TL0，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)動慣量折算為桿么依據(jù)折算前后動能不變的原則?答：1）因為機電傳動系統(tǒng)運動方程式是針對單軸拖動系統(tǒng)建立的，為了將該運動方程應(yīng)用于多軸系統(tǒng)，必須進行折算；2）因為如果忽略傳動損失，傳動系統(tǒng)所傳遞的功率是守恒的，而傳遞功率P=Tw，即與轉(zhuǎn)矩T相關(guān)，所以應(yīng)依據(jù)功率不變的原則；3）同理，根據(jù)動能守恒原則，E=1/2Jw2=Const，所以應(yīng)遵守動能不變原則。2.5為什么低速軸轉(zhuǎn)矩大?高速軸轉(zhuǎn)矩小?答：根據(jù)功率守恒原則，有 P

3、L=PH而：PL=TL´wLPH=TH´wH因為：wH >wL故有：TH <TL即，低速軸轉(zhuǎn)矩大于高速軸轉(zhuǎn)矩。也可以按以下方法回答：在傳動系統(tǒng)中，傳遞效率：可得：TMjh因為：<1所以：TMj < TL又因為j>1，所以，TM < TL，即高速軸轉(zhuǎn)矩小于低速軸轉(zhuǎn)矩。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：根據(jù)動能守恒原則，有因為：wH >wL故有：JH <JL而：即，低速軸的GD2比高速軸的GD2大得多。2.7如圖2.5(a)所示，電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量JM2.5 kg×m2，轉(zhuǎn)速nM=90

4、0r/min；中間傳動劫的轉(zhuǎn)動慣量Jl2 kg×m2，轉(zhuǎn)速nl300r/min；生產(chǎn)機械軸的轉(zhuǎn)動慣量JL=16kg.m2，轉(zhuǎn)速nL60r/min。試求折算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量。解：已知，JM=2.5kg×m2，nM=900r/min；J1=2 kg×m2，n1=300r/minJL=16 kg×m2，nL=60r/min依據(jù)，可求得：=2.5+2/9+16/225=2.79 kg×m22.8如圖2.3(b)所示，電動機轉(zhuǎn)速nM950r/min，齒輪減速箱的傳動比j1=j24，卷筒直徑D=0.24m，滑輪的減速比j32，起重負荷力F100N

5、，電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩GD21.05N·m2，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GD2Z已知，nM=950r/min，齒輪減速箱：j1=j2=4，卷筒：D=0.24m；滑輪：j3=2，起重負荷力F=100N，電動機飛輪轉(zhuǎn)矩=1.05Nm2，齒輪、滑輪和卷筒的總效率h=0.83。求：1) 提升速度v；2) 折算到電動機軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TL3) 折算到電動機軸上解：1) 參考題圖，可知重物提升的速度取決于滑輪的轉(zhuǎn)速，易知：29.7r/min所以：0.37m/s2) 根據(jù)，可求得=0.45N×

6、m3) 根據(jù)對勻速運動的負載而言，可求得G=mg=F100N將中間減速器的GD2按一定比例折算，即：取d1.21.27 Nm22.9 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：可分為反抗負載與位能負載；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?答：反抗靜態(tài)轉(zhuǎn)矩也稱摩擦轉(zhuǎn)矩，是因摩擦、非彈性體的壓縮、拉伸與扭轉(zhuǎn) 等作用所產(chǎn)生的負載轉(zhuǎn)矩，反抗轉(zhuǎn)矩方向與運動方向始終相反，總是阻礙運動。位能靜態(tài)轉(zhuǎn)矩是由物體的重力和彈性體的壓縮、拉伸與扭轉(zhuǎn)等作用所產(chǎn)生的負載轉(zhuǎn)矩。位能轉(zhuǎn)矩的作用方向恒定，與運動方向無關(guān)。2.11在題2.1l圖中，曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性

7、，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點?；哪些不是?解：根據(jù)機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件，a、b、c、d、e都有交點，但在干擾消除后，有a) n1<nN時，TM>TL； n2>nN時，TM<TL；符合穩(wěn)定條件b) n1<nN時，TM>TL； n2>nN時，TM<TL；符合穩(wěn)定條件c) n1<nN時，TM>TL； n2>nN時，TM<TL；符合穩(wěn)定條件d) n1<nN時，TM>TL； n2>nN時，TM>TL；不符合穩(wěn)定條件e) n1<nN時，TM>TL； n2>nN時，TM<TL；符合

8、穩(wěn)定條件所以a, b, c ,e 均為穩(wěn)定平衡點，而d 不是。第3章習題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)子在定子磁場中旋轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生渦流和磁滯損耗，采用硅鋼片材料，可以減少磁滯損耗，而用硅鋼片疊壓，則可以減小渦流。3.2 并勵直流發(fā)電機正轉(zhuǎn)時可以自勵，反轉(zhuǎn)時能否自勵？為什么？答：反轉(zhuǎn)時不能自勵。這是因為此時感生電勢所產(chǎn)生的磁場方向與剩磁的磁場方向相反，根據(jù)直流發(fā)電機的啟動條件，這兩個磁場的方向相同才能自勵，相反則不能自勵。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??？為什么？這時拖

9、動系統(tǒng)中那些量必然要發(fā)生變化？答：改變電樞電壓，U¯，則n ¯；但穩(wěn)定運行：T=TLTL=C；F不變，I=T/(kF)，不變。改變附加電阻，R­，則n ¯；同樣，穩(wěn)定運行T=TL =C，此時，F(xiàn)不變，I=T/(kF)，不變。拖動系統(tǒng)中變化的量：對U變化，n0 ,n, P對R變化，n, Dn (S), P3.4 一臺他勵直流電動機在穩(wěn)態(tài)下運行時，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)態(tài)值后，電樞反電勢將如何變化？是大于、小于、還是等于E1？解：TL常數(shù)；電動機從一個穩(wěn)態(tài)到另一個穩(wěn)態(tài)(而不涉及

10、瞬態(tài)過程)，電樞反電勢是穩(wěn)態(tài)值。 3.5 直流發(fā)電機PN=180kW， UN=230V， nN=1450r/min，hN=89.5%求：(1) IN, (2) 電流保持I=IN，電壓下降U=100V；原動機P輸出解：(1) (2) 3.6 已知某他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW，UN=220V，nN=1500r/min，hN=88.5%，試求該電動機的額定電流和額定轉(zhuǎn)矩。解：根據(jù)PN =IN UNhN有：IN =PN/ UNhN=7500/(2200.885)=38.52A而：TN=9.55 PN / nN =9.557500/1500=47.75Nm3.7 一臺他勵直流發(fā)電機：

11、PN=15kW，UN=230V，IN=65.3A，nN=2850r/min，Ra=0.25，其空載特性為：U0/V115184230253265If/A0.4420.8021.21.6862.1今需在額定電流下得到150V和220V的端電壓，問其勵磁電流分別應(yīng)為多少？解：根據(jù)給定數(shù)據(jù)，作空載特性曲線如圖。對于他勵發(fā)電機，其電路關(guān)系為：給定I=IN=65.3A，U=150V，則=150+65.3´0.25=166.33V由空載曲線觀察求得，當E=166.33V時，If=0.75A用線性差值：If=51.33´0.36/69+0.442=0.71A給定I=IN=65.3A，U=

12、220V，則=220+65.3´0.25=236.33V由空載曲線觀察求得，當E=236.33V時，If=1.3A用線性差值：(取(230V,1.2A)，(253V,1.666A)兩點)If=6.33´0.486/23+1.2=1.33A3.8 一臺他勵直流電動機銘牌數(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。解：TN=9.55PN/nN=9.55´5500/1000=52.525N×m估算Ra 求：0.0993求no62=110/0.0993=1107r/min3.9一臺并勵直流電動機的

13、技術(shù)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=0.2W，若忽略機械磨損和轉(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。解：只要求得n0，TN，就能繪出固有機械特性（直線）在額定運行狀態(tài)下，由可得：0.0652和：=110/0.0652=1687r/minTN=9.55PN/nN=9.55´5500/1500=35N×m由此，可繪出固有機械特性曲線如下：3.10一臺他勵直流電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=6.5kW，UN=220V，IN=34.4A，

14、nN=1500r/min，Ra=0.242W，試計算出此電動機的如下特征：1) 固有機械特性2) 電樞附加電阻分別為3W和5W時的人為機械特性3) 電樞電壓為UN /2時的人為機械特性4) 磁通=0.8時的人為機械特性并繪出上述特性的圖形。解：(1) 0.1411=220/0.1411=1559r/minTN=9.55PN/nN=9.55´6500/1500=41.38N×m(2) 附加電阻為3W時根據(jù)：可求得：所以，PN、UN、TN、IN保持不變，附加電阻為3W時=770r/min附加電阻為5W時=283r/min(3) 電樞電壓為UN /2=110時的人為機械特性=11

15、0/0.1411=780r/min當TN=41.38N×m=721(4) 磁通=0.8時=220/(0.80.1411)=1949r/min當TN=41.38N×m , =688Rad=3WRad=5W固有特性0.8FNUN/23.11 為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大？答：對直流電動機而言，根據(jù)U=E+IRa可知，電動機未啟動之前n=0，E=0，而Ra很小，所以，將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時，其啟動電流Ist=UN/Ra 將很大，一般情況下能達到額定電流的1020倍。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：他勵直流電動機啟動時不允許直接啟

16、動，要求啟動時限制其電樞電流，保持一定的啟動轉(zhuǎn)矩。限制電樞電流的方法一般有兩種：(1) 降壓啟動，即在啟動瞬間降低供電電壓，隨著n的升高再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓。(2) 在電樞回來中串接恰當?shù)耐饨与娮瑁S著n的升高再逐步撤除外加電阻直到電動機達到要求的轉(zhuǎn)速。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(guān)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，n=0，E=0，勵磁繞組有一定剩磁，F(xiàn)®0。根據(jù)，可知

17、電壓U全部加在電阻Ra上，因此Ia很大，達到(1020)IN，由于沒有加上勵磁電源，即勵磁磁通F®0，所以T=KFIa并不大，但T>TL所以電機會加速啟動；盡管n不斷增加，由于F®0，所以仍很小，Ia很大而T不大，電機會不斷加速，達到”飛車”，在即在很大n下穩(wěn)定運行，T=TL=0，所以Ia=0，而E相當大，U幾乎與E平衡。當TL=TN啟動時，n=0，E=0，根據(jù)，可知電壓U全部加在電阻Ra上，因此Ia很大，達到(1020)IN，T=KFIa并不大<TL，所以電機無法啟動。由于電流很大，如果繼續(xù)，有可能燒毀電動機。直流他勵電動機在額定轉(zhuǎn)速運行時，T=KFIa=TL

18、=TN，n=nN，若勵磁繞組突然斷開，即勵磁磁通F®0，雖然此時n=nN，但=0，根據(jù)，知U全部加在Ra上，電樞電流Ia將會急劇增大，但由于T=KFIa并不大<TL。電機會逐漸減速到停車。3.14 直流電動機能否空載運行？為什么？答：直流電動機能夠空載運行。因為：首先，根據(jù)直流電動機機械特性方程： 可知，空載運行時，由于負載TL=0，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩T=0，電動機將以理想空載轉(zhuǎn)速n0運行，但由于電動機轉(zhuǎn)軸存在阻尼，電動機空載時的轉(zhuǎn)速略小于n0，這是允許的。其次，由于電動機輸出轉(zhuǎn)矩T®0，則，電樞電流Ia®0又因為，n®n0，則，E®KeF

19、n0，與外加電壓UN平衡。綜合以上原因，可知，直流電動機能夠空載運行。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，hN=0.8，Ra=0.4W，Rf=82.7W。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，求啟動電阻為多少歐？此時啟動轉(zhuǎn)矩又為多少？解：由于PN=IaNUNhN有IaN=PN/(hN UN)=2200/(0.8´110)=25A；If=Uf/Rf=110/82.7=1.33APf=IfUf=1.

20、33´110=146.3WTN=9.55´PN/ nN =9.55´2200/1500=14N×m根據(jù)UN=E+IaN Ra得：E=UN- IaN Ra =110-25´0.4=100VIst= UN/ Ra =110/0.4=275A要使Ist=2IaN=2´25=50A根據(jù)Ist=UN/(Rst+Ra)，有Rst=UN/Ist-Ra=110/50-0.4=1.8W根據(jù)有：=0.0667所以Tst=KtKeFIst=9.55´0.0667´50=31.8N×m3.16 直流電動機用電樞電路串電阻的方法啟

21、動時，為什么要逐漸切除啟動電阻？如切除太快，會帶來什么后果？參見如圖所示串電阻啟動過程，此特性曲線表示只有一段啟動電阻。啟動后，若將啟動電阻一下全部切除，由于電阻被切除，工作點將從特性曲線1切換到特性2上，由于在切除電阻的瞬間，機械慣性的作用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，在此瞬間n維持不變，即從a點切換到b點，此時沖擊電流仍會很大，有可能造成機械設(shè)備的損壞，為了避免這種情況，通常采用逐級切除啟動電阻的方法來啟動。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：所謂速度變化是指由于電動機負載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化(增大或減小)，而引起的電動機轉(zhuǎn)速變化(下降或上升)，而速度調(diào)節(jié)則是在某一特定的負

22、載下，靠人為改變機械特性而得到的。下圖表示了這兩種概念的區(qū)別。 3.18 他勵直流電動機有哪些方法進行調(diào)速？他們的特點是什么？直流電動機調(diào)速的方法主要有三種：1）改變電樞電路外串電阻Rad該方法機械特性較軟，電阻愈大則特性愈軟，穩(wěn)定度愈低；在空載或輕載時，調(diào)速范圍不大；實現(xiàn)無級調(diào)速困難；在調(diào)速電阻上消耗大量電能等。此外，啟動電阻不能當作調(diào)速電阻用，否則將燒壞。2）改變電動機電樞供電電壓U這種調(diào)速方法的特點是：(1)當電源電壓連續(xù)變化時，轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)節(jié)，一般只能在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)；(2)調(diào)速特性與固有特性互相平行，機械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大；(3)調(diào)速時，因電樞電流與

23、電壓U無關(guān)，且FFN，故電動機轉(zhuǎn)矩不變，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適合于對恒轉(zhuǎn)矩型負載進行調(diào)速；(4)可以靠調(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機，而不用其他啟動設(shè)備。3）改變電動機主磁通F這種調(diào)速方法的特點是：(1)可以平滑無級調(diào)速，但只能弱磁調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)；(2)調(diào)速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制，普通他勵電動機的最高轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速的1.2倍，所以，調(diào)速范圍不大，若使用特殊制造的“調(diào)速電動機”，調(diào)速范圍可以增加，但這種調(diào)速電動機的體積和所消耗的材料都比普通電動機大得多；(3)調(diào)速時維持電樞電壓U和電樞電流Ia不變，即功率PUIa不變，屬恒功率調(diào)速，所以，這種調(diào)速適合于對恒功率型負載進行調(diào)速，在

24、這種情況下電動機的轉(zhuǎn)矩要隨主磁通F的減小而減小。3.19 直流電動機的電動與制動兩種運動狀態(tài)的根本區(qū)別何在？答：根本區(qū)別在于電動機所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向一致性問題。電動狀態(tài)是電動機最基本的工作狀態(tài)，其特點是電動機所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同；而電動機的制動狀態(tài)時，電動機必須發(fā)出與轉(zhuǎn)速方向相反的轉(zhuǎn)矩。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：根據(jù)直流他勵電動機處于制動狀態(tài)時的外部條件和能量傳遞情況，有反饋制動、反接制動、能耗制動三種制動方法。(1) 反饋制動在反饋制動狀態(tài)下電動機的機械特性表達式不變，但工作點進入第2象限，

25、電動機輸出轉(zhuǎn)矩T改變了符號(即T為負值)。(2) 反接制動反接制動又分為電源反接制動和倒拉反接制動兩種情況。電源反接制動是在制動時將電樞電源反接的制動方法，此時電動機的機械特性曲線發(fā)生改變，電源反接制動一般應(yīng)用在生產(chǎn)機械要求迅速減速、停車和反向的場合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機械上。倒拉反接制動是在電樞電路中附加電阻Rad引起的制動過程，此時，電動機的機械特性曲線的斜率發(fā)生改變，制動工作點進入第4象限。倒拉反接制動常用在控制位能負載的下降速度，使之不致在重物作用下有愈來愈大的加速。(3) 能耗制動能耗制動是在制動是切斷外加電源，同時在電樞電路中串如負責電阻，通過耗能方式實現(xiàn)的制動。能耗制動時電動機的

26、機械特性曲線通過原點。但T與n反向，T變成制動轉(zhuǎn)矩。能耗制動通常應(yīng)用于拖動系統(tǒng)需要迅速而準確地停車及卷揚機重物的恒速下放的場合。3.21 一臺直流他勵電動機拖動一臺卷楊機構(gòu)，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)之前，電動機經(jīng)歷了幾種運動狀態(tài)？最后在什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的平衡點？(2) 各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機電過程怎樣？解：參看下圖。初始時重物勻速上升，電動機工作在特性曲線1的a點。當電樞電源突然反接時，電動機的機械特性曲線將變?yōu)榍€2，但由于電動機的轉(zhuǎn)速不能突變，其轉(zhuǎn)速將從曲線1上a點的na®曲線2

27、上b點的nb，na=nb。這時，電動機的輸出轉(zhuǎn)矩T改變了方向，電動機發(fā)出與轉(zhuǎn)速n方向相反的轉(zhuǎn)矩T(即T為負值)，它與負載轉(zhuǎn)矩共同作用，使電機轉(zhuǎn)速迅速下降，制動轉(zhuǎn)矩將隨n的下降而減小，系統(tǒng)的狀態(tài)沿直線2自b點向c點移動。當n下降到零時，反接制動過程結(jié)束。這時由于電樞還沒有從電源拉開，電動機將反向啟動，進入反向電動過程。隨著電動機轉(zhuǎn)速n反向增大，到達d點時，|T|=|TL|，但由于T與TL反向，系統(tǒng)無法平衡，電動機轉(zhuǎn)速n將繼續(xù)反向增大，電動機轉(zhuǎn)矩T越來越小。當工作點跨過e點時，電動機進入反饋制動過程，此時T與n同向，直到到達f點，此時，T=TL，重物開始以穩(wěn)定的速度下降。第4章習題4.1 有一臺四

28、級三相異步電動機，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。解：已知：p=2，f1=50所以：n0=60f/p=60´50/2=1500r/minn=(1-S)n0=(1-0.02)´1500=1470r/minf2=Sf1=0.02´50=14.2 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，將兩根線對調(diào)后，電動機的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向的方向改變，因此電動機反轉(zhuǎn)。4.3 有一臺三相異步電動機，其nN=1470r/min，電源頻率為50Hz，設(shè)在額定頻率下運行，

29、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)速解：因為 nN=(1-S)n0 (1) 根據(jù)已知條件，可判斷n0=1500r/min，p=2即定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速=1500r/min(2) 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nN=1470r/min所以，定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速=n0-nN=1500-1470=30r/min(3) 因為 f2=Sf1而 S= n0-nN / n0=1500-1470/1500=0.02 f2=0.02´50=1 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 =60 f2/2

30、=30r/min(4) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速=-30r/min(5) 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 =30-1500=-1470r/min4.4 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：轉(zhuǎn)子電流與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。當負載增大時，轉(zhuǎn)速n會降低時，即S增大，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)體被磁力線切割的速度提高，于是轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電勢增加，轉(zhuǎn)子中電流隨之增加。而定子中的感應(yīng)電勢會轉(zhuǎn)子中的電流的增加而增加，因此，定子中的電流也會增加。4.5 三相異步電動機帶動一定的負載運行時，若電源電壓將低了，此時電動機的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？為什么？答：

31、依據(jù)三相異步電動機的人為機械特性可知，在負載一定的情況下，即T=TL時，若電源電壓降低，由于n0取決于電源的頻率，因而n0保持不變，臨界轉(zhuǎn)差率Sm也保持不變，而電動機的轉(zhuǎn)矩即T與U的二次方成正比，所以T有下降的趨勢，又由于，為了平衡負載，使得T=TL，必然要增大I2，由異步電動機的特性可知，要使I2，S應(yīng)增加，即轉(zhuǎn)速n會有所下降。綜合而言，此時電動機的轉(zhuǎn)差率S會增大，最大轉(zhuǎn)矩Tmax會下降，電流會增加，轉(zhuǎn)速也會有所下降。TL4.6 有一臺三相異步電動，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。試求：線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法?求n0，p，SN，TN，Tst，Tmax和Ist額定負載時電動機的輸入功

32、率是多少?解：根據(jù)電動機參數(shù)，三相定子繞組應(yīng)接成D。根據(jù)n=(1-S)n0，已知nN=960r/min，n0=nN/(1-S)=1000r/minp=60f/ n0=60´50/1000=3SN =(n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=4%TN =9.55PN/nN=9.55´3000/960=29.8N×mTst=2TN =2´29.8=59.6 N×mTmax=2TN =2´29.8=59.6 N×mIst=6.5IN=6.5´7.2=46.8A由于PN= PINhN，所以PINPN/hN3/

33、0.83=3.61kW4.7三相異步電動機正在運行時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時電動機的電流會如何變化?對電動機有何影響?答：轉(zhuǎn)子突然被卡住，即n=0，而旋轉(zhuǎn)磁場仍按n0=60f/p旋轉(zhuǎn)，相當于轉(zhuǎn)子以極高的速度切割磁力線，轉(zhuǎn)子中的感生電流會迅速上升，電動機的溫度隨之迅速上升，如果不及時切斷電源，時間過長有可能燒毀電動機。4.8 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：三相異步電動機斷了一根電源線后，其合成旋轉(zhuǎn)磁場的強度和方向都會受到影響，電動機產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩Tst會大為減小，不足以克服電動機的摩擦轉(zhuǎn)矩，因此不能啟動

34、；而當電動機處于運行狀態(tài)時，雖然斷了一根電源線，其合成旋轉(zhuǎn)磁場的強度和方向也會受到影響，但由于電動機的慣性，其有效的合成磁場強度足以克服電動機的摩擦轉(zhuǎn)矩維持電動機持續(xù)轉(zhuǎn)動。另一方面，在第一種情況下，由于電動機無法啟動，而合成旋轉(zhuǎn)磁場盡管不強，但仍會與轉(zhuǎn)子相互作用而產(chǎn)生感生電動勢，因而產(chǎn)生較大的感生電流，此電流的累積作用會使電動機溫度升高，時間長了可能會造成電動機燒毀；在第二種情況下，電動機輸出轉(zhuǎn)矩會減小，為了維持足夠的輸出轉(zhuǎn)矩，電動機的電流也會增大，影響電動機的正常工作。4.9三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： 三相異步電動機的電流 啟動

35、時，S=1所以，啟動轉(zhuǎn)矩 而 由此可知，在電動機電參數(shù)不變的情況下，啟動電流Ist只與勵磁磁通電源頻率相關(guān)，啟動轉(zhuǎn)矩Tst只與電源電壓U和電源頻率f1相關(guān)，兩者均與負載的大小無關(guān)。所以，無論是滿載還是空載，啟動電流Ist和啟動轉(zhuǎn)矩Tst是不變的。4.10 三相異步電動機為什么不運行在Tmax或接近Tmax的情況下？答：根據(jù)三相異步電動機的機械特性曲線可知，如果將工作點選在Tmax附近，就有，TN>Tst，此時，如果電動機帶負載則無法啟動，即使空載啟動后再加上負載，當負載出現(xiàn)過載時，電動機將無法帶動負載，有可能損壞電動機。此外，根據(jù)機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件可知，Tmax有可能不是一個穩(wěn)定工作點

36、。4.11有一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r/minUN/VhN´100cosjNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0D1) 當負載轉(zhuǎn)矩為250N×m時，試問在U=UN和U¢=0.8UN兩種情況下電動機能否啟動？2) 欲采用U-D接法啟動，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？3) 若采用自耦變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.54，求電源線路中通過的啟動電流和電動機的啟動轉(zhuǎn)矩。解：1) U=UN時，T N=9.55PN/nN=9.55´40000/1470

37、=259.86N×mTst=1.2TN=1.2´259.86=311.8 N×m>250 N×m又：=0.64Tst=199.5 N×m在U=UN時，Tst>250 N×m，所以，能夠啟動而在U¢=0.8UN時，T¢st=199.5 N×m<250 N×m，所以，不能啟動。2) 采用U-D接法啟動時，初始啟動電壓U=220V=0.577UN則，T¢st=0.5772´Tst=0. 5772´311.8=103.8 N×m而負載轉(zhuǎn)矩TL=0

38、.45TN=0.45´259.86=117 N×mTL=0.35TN=0.35´259.86=91 N×m因為：T¢st<0.45TN T¢st>0.35 TN所以，TL=0.45TN時不能啟動，TL=0.35TN時能啟動。3) 經(jīng)降壓后，U¢=0.54UN因為：IN=PN/(UNhN)=40000/(380´0.9)=116.96AIst=6.5 IN =6.5´116.96=760.2AI¢st=T¢st=0.542´Tst=0. 542´311.8

39、=91 N×m4.12 繞線異步電動機采用轉(zhuǎn)子串接附加電阻啟動時，所串接的電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩是否也愈大答：不是，所串接電阻大到一定程度后，啟動轉(zhuǎn)矩反而會變小，因為而顯然，I2隨電阻的增加下降很多，盡管cosj2會增大，但串電阻達到一定值后，Tst反而會減小。4.13為什么繞線異步電動機在轉(zhuǎn)子串接附加電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩反而增大？答：根據(jù)可知啟動轉(zhuǎn)矩與啟動電流和功率因數(shù)cosj2有關(guān)，而根據(jù)可知，串接附加電阻后，雖然啟動電流下降，而cosj2則是增加的，只要串接電阻合適，就可以使增加cosj2更明顯，因此啟動轉(zhuǎn)矩反而增大。4.18 試分析交流電動機與直流電動機在調(diào)速方法是

40、的異同點。答：相同點：1)都可以采用降壓調(diào)速2)轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速，繞線式異步電動機與直流電動機一樣，轉(zhuǎn)子繞組串接電阻調(diào)速。不同點：直流電機可以采用調(diào)磁通方式調(diào)速；交流電動機還有：變極調(diào)速、變頻調(diào)速第5章習題5.1 通過分析步進電動機的工作原理和通電方式，可得出哪幾點結(jié)論？答：可以得出以下結(jié)論(1) 步進電動機的步距角取決于轉(zhuǎn)子齒數(shù)和定子繞組通電方式；(2) 每來一個電脈沖，步進電動機就轉(zhuǎn)過一個步距角，(3) 步進電動機的角位移量與輸入的電脈沖數(shù)嚴格成正比，(4) 步進電動機的旋轉(zhuǎn)速度與輸入電脈沖的頻率成正比，也取決于繞組通電方式；(5) 改變輸入電脈沖的通電相序可以改變步進電動機的旋轉(zhuǎn)方向即

41、通過控制輸入電脈沖的個數(shù)、頻率和定子繞組中的通電方式，就可以控制步進電機轉(zhuǎn)子的角位移量、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，且運行中不會產(chǎn)生累積誤差。5.4 步進電動機的步距角的含義是什么？一臺步進電動機可以有兩個步距角，例如3°/1.5°，是什么意思？什么是三相單三拍、三相六拍和三相雙三拍？答：定子繞組每來一個電脈沖，步進電動機轉(zhuǎn)過的角度數(shù)稱為步距角；3°/1.5°表示該步進電動機在單節(jié)拍和雙節(jié)拍通電方式下對應(yīng)的步距角分別是3°和1.5°；三相單三拍：指三相步進電動機按每相繞組順序輪流通電方式；三相六拍：指三相步進電動機按每單相->雙相順序輪流通電方

42、式，即A->AB->B->BC->C->CA順序通電方式三相雙三拍：指三相步進電動機按每兩相繞組順序輪流通電方式，即AB->BC->CA順序通電方式5.5一臺五相反應(yīng)式步進電動機，采用五相十拍運行方式時，步距角為1.5°，若脈沖電源的頻率為3000Hz，試問轉(zhuǎn)速是多少?解：根據(jù)有=750r/min答：轉(zhuǎn)速為750r/min。5.6一臺五相反應(yīng)式步進電動機，其步距角為1.5°/0.75°，試問該電機的轉(zhuǎn)子齒數(shù)是多少?解：根據(jù)由于單拍工作時，b=1.5°于是，=48答：轉(zhuǎn)子齒數(shù)為48。第6章習題6.1從接觸器的結(jié)構(gòu)特

43、征上如何區(qū)分交流接觸器與直流接觸器?為什么?答：從接觸器的鐵心的結(jié)構(gòu)可以區(qū)分交流接觸器與直流接觸器。由于交流接觸器易產(chǎn)生渦流損耗，為了減少渦流損耗，交流接觸器的鐵心都用硅鋼片疊鉚而成，并在鐵心的端面上裝有分磁環(huán)(短路環(huán))。直流接觸器的鐵心與交流接觸器不同，它沒有渦流的存在，因此一般用軟鋼或工程純鐵制成圓形。6.3 若交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源，或直流電器的線圈誤接入同電壓的交流電源，會發(fā)生什么問題？為什么？答：交流電器的線圈一般電阻較小，誤接入同電壓的直流電源時，線圈中的電流會很大，這是因為： ，而直流時，X->0，所以I很大，線圈會快速發(fā)熱燒壞。直流電器的線圈電阻一般較大，誤

44、接入同電壓的交流電源時，其阻抗增大，電流I下降，直流電器將無法正常工作。6.4交流接觸器動作太頻繁時為什么會過熱?答：交流接觸器的線圈匝數(shù)較少，純電阻大，因此，在接通電路的瞬間，由于鐵心氣隙大，電抗小，電流可達到15倍的工作電流，如果頻繁啟動，交流接觸器就要經(jīng)常承受極大的過載電流，熱量來不及散發(fā)而累積，造成過熱。6.6 兩個相同的110V交流接觸器線圈能否串聯(lián)接于220V的交流電源上運行？為什么，若是直流接觸器情況又如何？為什么？答：交流接觸器線圈不能串聯(lián)接于220V的交流電源上，這是因為兩個接觸器的銜鐵間隙并不一樣，其工作阻抗不同，因而并不能同時吸合，先吸合的接觸器承受的電壓降超過其額定值，

45、使其燒毀，隨后另一個接觸器將承受全部220V電壓，也將會燒毀。而直流接觸器情況就不一樣了，其電阻較大，可以限流，使得接觸器正常吸合，不會出現(xiàn)問題。6.7電磁繼電器與接觸器的主要區(qū)別是什么？答：接觸器一般用于傳遞電能，接通主電路，觸頭流過的電流較大，線圈較粗，用于主電路（動力回路）；而繼電器主要用于傳遞電路信號，觸頭流過的電流較小，線圈較細，主要用于控制回路。6.8電動機中的短路保護、過電流保護和長期過載(熱)保護有何區(qū)別?答：短路保護：由于電路短路造成電流瞬間急劇增加，為防止電動機損壞而采取的斷路保護措施，采用熔斷器實現(xiàn)；過流保護：由于負載或電網(wǎng)波動造成電路中電流增大，為防止電動機損壞而采取的

46、斷路保護措施，一般采用電流繼電器實現(xiàn)；長期過載（熱）保護：由于負載過大引起電路電流增大，電動機溫度升到一定極限時，為防止電動機損壞而采取的斷路保護措施，一般用熱繼電器實現(xiàn)；6.9 過電流繼電器與熱繼電器有何區(qū)別？各有什么用途？答：熱繼電器是根據(jù)控制對象的溫度變化來控制電流通斷的繼電器，即利用電流的熱效應(yīng)而動作的電器，它主要用來保護電動機的過載，防止電動機因長期過載而造成溫度過高，縮短電動機壽命。過電流繼電器是根據(jù)電流信號來控制電路通斷的，主要用于防止電路電流過大而損壞電器。  D; I5 f1 L, e6.10 為什么熱繼電器不能作短路保護而只能作長期過載保護，而短路器則相

47、反？由于熱繼電器有熱慣性，大電流出現(xiàn)時它不能立即動作，故熱繼電器不能用作短路保護。熔斷器串于被保護的電路中，當電路發(fā)生短路或嚴重過載時，它的熔體能自動迅速熔斷，從而切斷電路，使導(dǎo)線和電氣設(shè)備不致?lián)p壞。6.15 要求三臺電動機M1、M2、M3按一定順序啟動；即M1啟動后M2才能啟動，M2啟動后M3才能啟動，停車時則同時停，試設(shè)計此控制線路。解：如圖所示電路可以滿足設(shè)計要求。6.16試設(shè)計一臺異步電動機的控制線路。要求：能實現(xiàn)啟、停的兩地控制；能實現(xiàn)點動調(diào)整；能實現(xiàn)單方向的行程保護；要有短路和長期過載保護。解：其控制線路如下圖所示6.24 下圖為機床自動間歇潤滑的控制線路圖，其中接觸器KM為潤滑油

48、泵電動機啟停用接觸器(主電路未畫出)，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。答：開關(guān)S為選擇開關(guān)。S閉合時，才能實現(xiàn)間歇潤滑；S斷開時，只能利用點動按鈕SB實現(xiàn)短時點動潤滑。間歇潤滑過程：S閉合接觸器KM線圈得電KM主觸點閉合潤滑電動機開始工作實現(xiàn)潤滑同時，時間繼電器1KT線圈得電，開始定時定時時間到其延時動合觸點閉合中間繼電器K線圈得電，其動合觸點閉合自鎖動斷觸點斷開切斷KM和1KT電路，KM和1KT均失電潤滑電動機停止工作中間繼電器K得電的同時，時間繼電器2KT線圈得電，開始定時定時時間到其延時動斷觸點斷開切斷中間繼電器K的回路K和2KT均失電，而K的動斷觸點重新閉合，又接通KM和1KT回路，潤