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)2.2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-TL>0說明系統(tǒng)處于加速,TM-TL<0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TMTLTMTLNTM=TLTM<TLTM-TL>0說明系統(tǒng)處于加速。TM-TL<0說明系統(tǒng)處于減速TMTLTMTLTM>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TMTLTMTLTM=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)是勻速2.5為什么低速軸轉(zhuǎn)矩大,高速軸轉(zhuǎn)矩??？因?yàn)镻=Tω,P不變?chǔ)卦叫越大,ω越大T越小。2.6為什么機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中低速軸的GD2逼高速軸的GD2大得多?因?yàn)镻=Tω,T=G?D2/375.P=ωG?D2/375.,P不變轉(zhuǎn)速越小GD2越大,轉(zhuǎn)速越大GD2越小。2.9一般生產(chǎn)機(jī)械按其運(yùn)動(dòng)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.2.11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3.1為什么直流電記得轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成？直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊加而成是因?yàn)橐乐闺姕u流對(duì)電能的損耗..3.5一臺(tái)直流發(fā)電機(jī),其部分銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,ηN=89.5%,試求：①該發(fā)電機(jī)的額定電流；②電流保持為額定值而電壓下降為100V時(shí),原動(dòng)機(jī)的輸出功率〔設(shè)此時(shí)η=ηNPN=UNIN180KW=230*ININ=782.6該發(fā)電機(jī)的額定電流為782.6P=IN100/ηNP=87.4KW3.6已知某他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5KW,UN=220V,nN=1500r/min,ηN=88.5%,試求該電機(jī)的額定電流和轉(zhuǎn)矩。PN=UNINηN7500W=220V*IN*0.885IN=38.5ATN=9.55PN/nN=47.75Nm3.11為什么直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大？電動(dòng)機(jī)在未啟動(dòng)前n=0,E=0,而Ra很小,所以將電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時(shí),啟動(dòng)電流將很大.Ist=UN/Ra3.14直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)能否空載運(yùn)行?為什么？串勵(lì)電動(dòng)機(jī)決不能空載運(yùn)行,因?yàn)檫@時(shí)電動(dòng)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(dòng)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φ同時(shí)反響,使電瓷轉(zhuǎn)矩T依然保持原來方向,則電動(dòng)機(jī)不可能反轉(zhuǎn).第四章4.1有一臺(tái)四極三相異步電動(dòng)機(jī),電源電壓的頻率為50HZ,滿載時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。n0=60f/pS=<n0-n>/n0=60*50/20.02=<1500-n>/1500=1500r/minn=1470r/min電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速1500r/min.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470r/min,轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1HZ4.5三相異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一定的負(fù)載運(yùn)行時(shí),若電源電壓降低了,此時(shí)電動(dòng)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小,電流也減小.轉(zhuǎn)速不變.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。型號(hào)PN/kWUN/V滿載時(shí)Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r·min-1IN/AηN×100cosφY132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0試求：①線電壓為380V時(shí),三相定子繞組應(yīng)如何接法？②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；③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Y型接法.TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2Tst=2*29.8=59.6NmTmax/TN=2.0Tmax=59.6NmIst/IN=6.5Ist=46.8A一般nN=<0.94-0.98>n0n0=nN/0.96=1000r/minSN=<n0-nN>/n0=<1000-960>/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3η=PN/P輸入P輸入=3/0.83=3.614.7三相異步電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)子突然被卡住,這時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)如何變化？對(duì)電動(dòng)機(jī)有何影響？電動(dòng)機(jī)的電流會(huì)迅速增加,如果時(shí)間稍長電機(jī)有可能會(huì)燒毀.4.8三相異步電動(dòng)機(jī)斷了一根電源線后,為什么不能啟動(dòng)？而在運(yùn)行時(shí)斷了一線,為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)？這兩種情況對(duì)電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生什么影響？三相異步電動(dòng)機(jī)斷了一根電源線后,轉(zhuǎn)子的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的轉(zhuǎn)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(dòng),而在運(yùn)行時(shí)斷了一線,仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩,這兩種情況都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流增加。4.11有一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī),其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r·min-1UN/VηN×100cosφNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0△當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250N·m時(shí),試問在U=UN和U`=0.8UN兩種情況下電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)？TN=9.55PN/nN=9.55*40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/〔R22+X202=312Nm312Nm>250Nm所以U=UN時(shí)電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)。當(dāng)U=0.8U時(shí)Tst=〔0.82KR2U2/〔R22+X202=0.64*312=199NmTst<TL所以電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。欲采用Y-△換接啟動(dòng),當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45TN和0.35TN兩種情況下,電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)？TstY=Tst△/3=1.2*TN/3=0.4TN當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45TN時(shí)電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35TN時(shí)電動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)若采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng),設(shè)降壓比為0.64,求電源線路中通過的啟動(dòng)電流和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。IN=PN/UNηNcosφN√3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AIst/IN=6.5Ist=487.5A降壓比為0.64時(shí)電流=K2Ist=0.642*487.5=200A電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=K2Tst=0.642312=127.8Nm4.12線繞式異步電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí),所串電阻愈大,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否也愈大？線繞式異步電動(dòng)機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí),所串電阻愈大,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩愈大4.13為什么線繞式異步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)時(shí),啟動(dòng)電流減小而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而增大？Tst=KR2U2/〔R22+X202當(dāng)轉(zhuǎn)子的電阻適當(dāng)增加時(shí),啟動(dòng)轉(zhuǎn)聚會(huì)增加。4.14異步電動(dòng)機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？調(diào)壓調(diào)速這種辦法能夠無級(jí)調(diào)速,但調(diào)速范圍不大轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速這種方法簡(jiǎn)單可靠,但它是有機(jī)調(diào)速,隨著轉(zhuǎn)速降低特性變軟,轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比,低速時(shí)損耗大。改變極對(duì)數(shù)調(diào)速這種方法可以獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,雖然體積稍大,價(jià)格稍高,只能有機(jī)調(diào)速,但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,效率高特性高,且調(diào)速時(shí)所需附加設(shè)備少。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩,是一種很好的調(diào)速方法。4.15什么叫恒功率調(diào)速？什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？恒功率調(diào)速是人為機(jī)械特性改變的條件下,功率不變。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是人為機(jī)械特性改變的條件下轉(zhuǎn)矩不變。4.16簡(jiǎn)述恒壓頻比控制方式在額定頻率以下,如果電壓一定而只降低頻率,那么氣隙磁通就要過大,造成磁路飽和,嚴(yán)重時(shí)燒毀電動(dòng)機(jī)。因此為了保持氣隙磁通不變,就要求在降低供電頻率的同時(shí)降低輸出電壓,保持u/f=常數(shù),即保持電壓與頻率之比為常數(shù)進(jìn)行控制。這種控制方式為恒壓頻比控制方式,又稱恒磁通控制方式。

在額定頻率以下,磁通恒定時(shí)轉(zhuǎn)矩也恒定,因此,屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。第六章6.2為什么交流電弧比直流電弧容易熄滅？因?yàn)榻涣魇浅烧兓?當(dāng)觸點(diǎn)斷開時(shí)總會(huì)有某一時(shí)刻電流為零,此時(shí)電流熄滅.而直流電一直存在,所以與交流電相比電弧不易熄滅.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(huì)發(fā)生什么問題？若交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源,會(huì)因?yàn)榻涣骶€圈的電阻太小兒流過很大的電流使線圈損壞.直流電器的線圈誤接入同電壓的交流電源,觸點(diǎn)會(huì)頻繁的通短,造成設(shè)備的不能正常運(yùn)行.6.4交流接觸器動(dòng)作太頻繁時(shí)為什么會(huì)過熱？因?yàn)榻涣鹘佑|啟動(dòng)的瞬間,由于鐵心氣隙大,電抗小,電流可達(dá)到15倍的工作電流,所以線圈會(huì)過熱.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(hào)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(hào),根據(jù)輸入的信號(hào)到達(dá)不同的控制目的.6.10為什么熱繼電器不能做短路保護(hù)而只能作長期過載保護(hù)？而熔斷器則相反,為什么？因?yàn)闊崂^電器的發(fā)熱元件達(dá)到一定溫度時(shí)才動(dòng)作,如果短路熱繼電器不能馬上動(dòng)作,這樣就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的損壞.而熔短期,電源一旦短路立即動(dòng)作,切斷電源.6.11自動(dòng)空氣斷路器有什么功能和特點(diǎn)？功能和特點(diǎn)是具有熔斷器能直接斷開主回路的特點(diǎn),又具有過電流繼電器動(dòng)作準(zhǔn)確性高,容易復(fù)位,不會(huì)造成單相運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn).可以做過電流脫扣器,也可以作長期過載保護(hù)的熱脫扣器.6.12時(shí)間繼電器的四個(gè)延時(shí)觸點(diǎn)符號(hào)各代表什么意思？6.13為什么電動(dòng)機(jī)要設(shè)有零電壓和欠電壓保護(hù)？零電壓和欠電壓保護(hù)的作用是防止當(dāng)電源暫時(shí)供電或電壓降低時(shí)而可能發(fā)生的不容許的故障.,6.15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：①能實(shí)現(xiàn)啟停的兩地控制；②能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整；③能實(shí)現(xiàn)單方向的行程保護(hù)；④要有短路和長期過。第七章7.1PLC由哪幾個(gè)主要部分組成？各部分的作用是什么？PLC由中央處理器CPU,存儲(chǔ)器,輸入輸出接口,編程器組成.中央處理器CPU是核心,它的作用時(shí)接受輸入的程序并存儲(chǔ)程序.掃描現(xiàn)場(chǎng)的輸入狀態(tài),執(zhí)行用戶程序,并自診斷.存儲(chǔ)器用來存放程序和數(shù)據(jù),輸入接口采集現(xiàn)場(chǎng)各種開關(guān)接點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài),并將其轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平,輸出接口用于輸出電信號(hào)來控制對(duì)象.編程器用于用戶程序的編制,編輯,調(diào)試,檢查和監(jiān)視.還可以顯示PLC的各種狀態(tài).7.2輸入、輸出接口電路中的光電耦合器件的作用是什么？作用是1實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與plc主機(jī)的電器隔離,提高抗干擾性.2避免外電路出故障時(shí),外部強(qiáng)電侵入主機(jī)而損壞主機(jī).3電平交換,現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)信號(hào)可能有各種電平,光電耦合起降他們變換成PLC主機(jī)要求的標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平.7.3何謂掃描周期？試簡(jiǎn)述的工作過程.。掃描周期是每執(zhí)行一遍從輸入到輸出所需的時(shí)間.工作過程是1輸入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào):在系統(tǒng)的控制下,順序掃描各輸入點(diǎn),讀入的輸入點(diǎn)的狀態(tài).2順序掃描用戶程序中的各條指令,根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算.3并輸出控制信號(hào),根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào).實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能.7.4PLC有哪些主要特點(diǎn)？PLC的主要特點(diǎn)是①應(yīng)用靈活,擴(kuò)展性好.②操作方便準(zhǔn)化的硬件和軟件設(shè)計(jì),通用性強(qiáng).完善的監(jiān)視和診斷功能.適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)