機(jī)電傳動控制課后習(xí)題答案《第五版》

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-TL>0說明系統(tǒng)處于加速,TM-TLVO說明系統(tǒng)處于減速,TM-TL=O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)矩的實際作用方向）

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

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？

因為許多生產(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)量這算到一根

軸上。轉(zhuǎn)矩折算前后功率不變的原則是P=T3,p不變。轉(zhuǎn)動慣量折算前后動能不變原則是

能量守恒MV=0.5Ja2

2.5為什么低速軸轉(zhuǎn)矩大，高速軸轉(zhuǎn)矩??？

因為P=T3,P不變3越小T越大，3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GD?大得多？

因為p=T3,T=G5D2/375.P=3GdD?/375.,P不變轉(zhuǎn)速越小GD?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)動慣量九=/6儂/,拓遂'“LGOr/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)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量：j=Nm/Nl=900/300=3,jl=Nm/Nl=15

J=JM+JI/j2+JL/j12=25+2/9+16/225=2.79kgn?

.2.8如圖2.3(b)所示，電動機(jī)轉(zhuǎn)速nM=950r/min,齒輪減速箱的傳動比J產(chǎn)J?=4,卷筒

2

直徑D=0.24m,滑輪的減速比卜=2,起重負(fù)荷力F=100N,電動機(jī)的費(fèi)輪轉(zhuǎn)距GDM=1.05N

n?,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

2

態(tài)轉(zhuǎn)矩TL以及折算到電動機(jī)軸上整個拖動系統(tǒng)的飛輪慣量GDZ?

3M=3.14*2n/60=99.43rad/s.

提升重物的軸上的角速度3=3汕|同3=99.43/4*4*2=3.1Irad/s

v=3D/2=0.24/2*3.1l=0.373m/s

TL=9.55FV/ncnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM

2222

GDZ=8GDM+GDL/jL

=1.25*1,05+100*0.242/322

=1.318NM2

2.9一般生產(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，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也會隨著改變，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并勵直流發(fā)電機(jī)正傳時可以自勵，反轉(zhuǎn)時能否自勵？

不能，因為反轉(zhuǎn)起始勵磁電流所產(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.

3.3一臺他勵直流電動機(jī)所拖動的負(fù)教轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓附加電阻改變時.，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=K(6Iau=E+IaRa

當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時，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.

3.4一臺他勵直流電動機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時，電樞反電勢E=E”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

T=1以巾，減弱,T是常數(shù),1a增大.根據(jù)EN=UN-IaRa,所以EN減小.，小于E1.

3.5?臺直流發(fā)電機(jī)，其部分銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,n

N=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，原動機(jī)的輸出功率(設(shè)此時口=。”

解：①PN=UNIN

180KW=230*M

IN=782.6A

該發(fā)電機(jī)的額定電流為782.6A

@P=IN100/nN

P=87.4KW

3.6已知某他勵直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5KW,UN=220V,nN=1500r/min,n

N=88.5%,試求該電機(jī)的額定電流和轉(zhuǎn)矩。

PN=UN【NnN

7500W=220V*IN*0.885

IN=38.5A

TN=9.55PN/nN

=47.75Nm

一臺他勵直流電動機(jī)：其

3.7PN=15KW,UN=220V,/N=63.5A,nN=2850r/min,Ra=0.25Q,

空載特性為:

U?/V115184230253265

It/A0.4420.8021.21.6862.10

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？

由空載特性其空載特性曲線.

當(dāng)u=i5ovn寸yo.71A

當(dāng)U=220V時If=1.08A

3.8—臺他勵直流電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5KW,UN=UOV,/N=62A,n

N=1OOOr/min,試?yán)L出它的固有機(jī)械特性曲線。

Ra=(0.50~0.75)(l-PN/UNIN)UN/IN

=0.6(1-5500/110*62)*110/62

力.206Q

no=nNUN/(UN-INRU)

=1131r/min

TN=9.55*5500/1000

=52.525Nm

3.9一臺并勵直流電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=5.5KW,UN=UOV,/N=61A,額定勵磁電流/

m=2A,nN=1500r/min,電樞電阻R；1=0.2C,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。

no=UNHN/(UN-IN^a)TN=9.55PN/HN

=110*1500/(110-61*0.2)=9.55*5500/1500

=1687r/min=35Nm

=0.242Q，試計算出此電動機(jī)的如下特性:

①固有機(jī)械特性；

②電樞服加電阻分別為3Q和5Q時的人為機(jī)械特性;

③電樞電壓為UN/2時的人為機(jī)械特性;

④磁通*=0.86N時的人為機(jī)械特性；

并繪出上述特性的圖形。

①n()=UNHN/(UN-IN^a)

=220*1500/220-34.4*0.242

=1559r/min

TN=9.55PN/nN

=9.55*6500/1500

222

④n=U/0.8K,..<1)-RaT/9.55Kc*0.8

當(dāng)6=0.86時n=1517r/min

。0=15而"0.8凡6

3.11為什么直流電動機(jī)直接啟動時啟動電流很大？

電動機(jī)在未啟動前n=0,E=0,而風(fēng)很小,所以將電動機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時,

啟動電流將很大J"=UN/Ra

3.12他勵直流電動機(jī)直接啟動過程中有哪些要求？如何實現(xiàn)？

他勵直流電動機(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現(xiàn)電動機(jī)的啟動?是降壓啟動.二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻

啟動.

3.13直流他勵電動機(jī)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=O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，若突然將勵磁繞阻斷開，此時又將出現(xiàn)什么情況？

直流他勵電動機(jī)啟動時，一定要先把勵磁電流加上使因為主磁極靠外電源產(chǎn)生磁場.如

果忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，TL=O時理論上電動機(jī)轉(zhuǎn)速將趨近

于無限大，引起飛車,TL=TN時將使電動機(jī)電流大大增加而嚴(yán)重過載.

3.14直流串勵電動機(jī)能否空載運(yùn)行?為什么？

串勵電動機(jī)決不能空載運(yùn)行，因為這時電動機(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，因這時電

樞電流la與磁通小同時反響，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).

3.15一臺直流他勵電動機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：PN=2.2KW,UN=U1=110V,nN=l500r/min,n

N=0.8,Ra=0.4Q,R尸82.7。。試求：

①額定電樞電流1An；

②額定勵磁電流門；

③勵磁功率Pf;

④額定轉(zhuǎn)矩TN；

⑤額定電流時的反電勢；

⑥直接啟動時的啟動電流；

⑦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？此時啟動轉(zhuǎn)矩

又為多少？

①PN=UNlaNnN

2200=110*3*0.8

IaN=25A

②U（=RflfN

ItN=110/82.7

=1.33A

③Pf=UflfN

=146.3W

④額定轉(zhuǎn)矩TN=9.55PN/nN

=14Nm

⑤額定電流時的反電勢EN=UN?INRU

=110V-0.4*25

=100V

⑥直接啟動時的啟動電流1st二UMRa

=110/0.4

=275A

⑦啟動電阻2片>UN/(Ra+RJ

Rst>1.8Q

啟動轉(zhuǎn)矩

Kee=(UN-INRa)/nN=0.066

Ia=UN/(Ra+RsJT=KL6

=52.9A=9.55*0.066*52.9

=33.34Nm

3.16直流電動機(jī)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？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)教轉(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，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)變化時轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)速，?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)

速時因電樞電流電壓無關(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他勵直流電動機(jī)有哪兒種制動方法？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小-(Ra+Rad)T/keK。2

T為負(fù)值，電動機(jī)正轉(zhuǎn)時，反饋制動狀態(tài)下的機(jī)械特性是第?

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)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

拉制動那樣因為對TL的大小估計錯誤而引起重物上升的事故.運(yùn)動速度也較反接制動時

穩(wěn)定.

3.21一臺直流他勵電動機(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：

①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)？

②各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機(jī)電過程怎樣？

①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).

②

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，系統(tǒng)就要由?個穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化到另一

個穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),這個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，沒有動態(tài)轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)恒速運(yùn)轉(zhuǎn),這個過程叫穩(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)對時間的變化規(guī)律，如轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩，電流等對時間的變化規(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，試將電動機(jī)突加電樞電壓啟動的過渡過程曲線h=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曲線i,=f(t)、u=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)電時間常數(shù)的物理意義是n「n=GD2n°dn/375T.,dt

2

T產(chǎn)GD2n0/375。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r產(chǎn)GDn0/375Tsl

和T否△n,.GD7375Ti,和T否GD?/375Td

4.5直流他勵電動機(jī)數(shù)據(jù)如下：P、=21kW,UN=220V,L=115A,n、=980r/min,R,=0.1Q,系統(tǒng)折算

到電動機(jī)軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩GD'64.7N/m\

①求系統(tǒng)的機(jī)電時間常數(shù)J；

②若電樞電路串接1。的附加電阻，則a變?yōu)槎嗌伲?/p>

③若在上述基礎(chǔ)匕在將電動機(jī)勵磁電流減小一半，又變?yōu)槎嗌?設(shè)磁路沒有飽和)？

①No=mU，(Ui&)R=9.55P/n、

=1034r/min=9.55*21000/980

=205Nm

=

經(jīng)過計算T“=3926NmTmGD~rio/375Tst

=64.7*1034/375*3926

=0.04

系統(tǒng)的機(jī)電時間常數(shù)T"=0.045

②當(dāng)電樞電路串接1C的附加電阻時

An=(Raa+R..)Ti/KeKt6(母=(US-INR?)/m

=0.212

3=△n,.GD7375Ti.

=(R.“+R,)GD7375(幾小)29.55

=0.438

③若在上述基礎(chǔ)上在將電動機(jī)勵磁電流減小一半,產(chǎn)An,.GD7375Ti.

=(R,d+R,)GD7375(Ke4>/4)29.55

=1.752s

4.6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)GD"2增加動態(tài)轉(zhuǎn)矩上.

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,GD「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,且低速時轉(zhuǎn)矩大，電樞短粗,散熱性好過載持續(xù)時間可以較長.

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，說明整個動態(tài)過程中電流保持在最大值不變，整個過渡過程終

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5OHZ，滿載時電動機(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/pS=(n0-n)/n0

=60*50/20.02=(1500-n)/1500

=1500r/minn=1470r/min

電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速1500r/min.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470r/min,

轉(zhuǎn)子電流頻率f=Sf產(chǎn)0.02*50=1Hz

5.2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：

①定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；

1500r/min

②定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；

30r/min

③轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；

30r/min

④轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速；

1500r/min

⑤轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。

0r/min

5.4當(dāng)三相異步電動機(jī)的負(fù)裁增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？

因為負(fù)載增加n減小，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速（nO-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)電動使因為轉(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，若電源電壓降低了，此時電動機(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。

滿載時Tst/Tmax/

UN/VIsl八N

型號PN/kW1

nN/r,minIN/AnNX100cos<t>TNTN

Y132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0

試求：①線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？

②求n（）,p,SN,TN,Tst,Tmax和kt；

③額定負(fù)載時電動機(jī)的輸入功率是多少？

①線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法.

②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm

Tst/TN=2Tst=2*29.8=59.6Nm

Tmax/TN=2.0Tmax=59.6Nm

IS〃N=6.5Ist=46.8A

一般nN=（0.94-0.98）n（）n（）=nN/0.96=1000r/min

SN=（no-nN）/n（）=（1000-960）/10000.04

P=60f/n（）=60*50/1000=3

③n=PN/P輸入

P穌=3/0.83=3.61

5.7三相異步電動機(jī)正在運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時電動機(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?根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個

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，而在運(yùn)行時斷了一線，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，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，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都相同。

222

Tst=KR2u/（R2+X2o）I=4.44f,N2/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:

n/r,min1Tmax"N接法

PN/kWuN/vnNxiooCOS4)NISJINTSI/TN

401470380900.96.51.22.0△

①當(dāng)負(fù)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(jī)能否啟

動？

TN=9.55PN/nN

=9.55*40000/1470

=260Nm

Tst/TN=l.2

Tst=312Nm

222

Tst=KR2U/(R2+X20)

=312Nm

312Nm>250Nm所以U=UN時電動機(jī)能啟動。

2222

當(dāng)U=0.8U時，Tst=(0.8)KR2U/(R2+X20)

=0.64*312

=199Nm

Tst<TL所以電動機(jī)不能啟動。

②欲采用Y-△換接啟動,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45TN和0.35TN兩種情況下，電動機(jī)能否啟

動？

Tsty=TstA/3

=1.2*TN/3

=0.4TN

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45TN時電動機(jī)不能啟動

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35TN時電動機(jī)能啟動

③若采用自耦變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.64,求電源線路中通過的啟動電流和

電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩。

IN=PN/UNHNCOS6NJ3

=40000/1.732*380*0.9*0.9

=75A

ISJIN=6.5

Ist=487.5A

降壓比為0.64時電流=K2Ist

=0.642*487.5=200A

電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩T=K2Tst=0.642312=127.8Nm

5.12雙鼠籠式、深槽式異步電動機(jī)為什么可以改善啟動性能？高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機(jī)

又是如何改善啟動性能的？

因為雙鼠籠式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩個鼠籠繞組,外層繞組的電阻系數(shù)大于內(nèi)層繞組系數(shù),

在啟動時S=l,f2=f,轉(zhuǎn)子內(nèi)外兩層繞組的電抗都大大超過他們的電阻，因此，這時轉(zhuǎn)

子電流主要決定于轉(zhuǎn)子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內(nèi)層繞組的漏電抗，因此外

籠產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩大，內(nèi)層的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動時起主要作用的是外籠。

深槽式異步電動機(jī)的啟動性能得以改善的原理。是基于電流的集膚效應(yīng)。處于深溝槽

中得導(dǎo)體，可以認(rèn)為是沿其高度分成很多層。各層所交鏈漏磁通的數(shù)量不同，底層一層

最多而頂上一層最少，因此，與漏磁通相應(yīng)的漏磁抗，也是底層最大而上面最小，所

以相當(dāng)于導(dǎo)體有效接面積減小，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，使啟動轉(zhuǎn)矩增加。

高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻增大，即可以限制啟動電流，又可以增大啟

動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的電阻率高，使轉(zhuǎn)子繞組電阻加大。

5.13線繞式異步電動機(jī)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？

線繞式異步電動機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩愈大

5.14為什么線繞式異步電動機(jī)在轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩反而增大？

222

TSI=KR2U/（R2+X20）當(dāng)轉(zhuǎn)子的電阻適當(dāng)增加時，啟動轉(zhuǎn)聚會增加。

5.15異步電動機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？

①調(diào)壓調(diào)速這種辦法能夠無級調(diào)速，但調(diào)速范圍不大

②轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速這種方法簡單可靠，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，低速時損耗大。

③改變極對數(shù)調(diào)速這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價格稍

高，只能有機(jī)調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高，且調(diào)速時所需附加設(shè)備少。

④變頻調(diào)速可以實現(xiàn)連續(xù)的改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩，是一種很好的調(diào)速方法。

5.16什么叫恒功率調(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。

5.17異步電動機(jī)變極調(diào)速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？

假設(shè)將?個線圈組集中起來用--個線圈表示，但繞組雙速電動機(jī)的定子每組繞組由兩

各項等閑圈的半繞組組成。半繞組串聯(lián)電流相同，當(dāng)兩個半繞組并聯(lián)時電流相反。他們

分別代表兩中極對數(shù)?？梢姼淖儤O對數(shù)的關(guān)鍵在于使每相定子繞組中…般繞組內(nèi)的電

流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)。

改變即對數(shù)調(diào)速的原理

5.18異步電動機(jī)有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點(diǎn)？

異步電動機(jī)有三種反饋制動，反接制動和能耗制動

.反饋制動當(dāng)電動機(jī)的運(yùn)行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速，即m.>n0時一部電動機(jī)處于發(fā)電

狀態(tài).這時轉(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

時候，例如起重機(jī)放下重物時，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,T=TL系統(tǒng)到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，

能耗制動首先將三項交流電源斷開，接著立即將一個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?，電動機(jī)的降速過程。

No=6Of/pp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，電動機(jī)的降速過程。

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)，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？

定子上有兩個繞組AX,BY,一個是啟動繞組,另一個是運(yùn)行繞組,BY上串有電容.他們都

鑲嵌在定子鐵心中，兩個繞組的軸線在空間上垂直，繞組BY電路中串接行電容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,因為必須調(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實現(xiàn),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-定時總的磁通不變，在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后，同一空

氣隙中，又出現(xiàn)一個大小和極性固定，極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場，這兩

個磁場的相互作用，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，同步電動機(jī)為什么要采用異步啟動法？

因為轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時，加以直流勵磁，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)直流勵磁電流大于正常勵磁電流時,電流勵磁過剩，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=l,試問它的理

想空在轉(zhuǎn)速是多少？

no=6O*f/p

=60*50/1

=3000r/min

理想空在轉(zhuǎn)速是3000r/min

6.2何謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？交流伺服電動機(jī)時怎樣克服這一現(xiàn)象，使其當(dāng)控制信號消失時能迅

速停止？

自轉(zhuǎn)是伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動時控制電壓取消,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)計的很大,使電動機(jī)在失去控制信號,

即成單相運(yùn)行時,正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>l的地方.當(dāng)速度n為正時，電磁

轉(zhuǎn)矩T為負(fù)，當(dāng)n為負(fù)時,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)，電樞控制電壓和勵磁電壓均保持不變，當(dāng)負(fù)我增加時，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1n=UJKe中-4小黑①？電磁轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速變慢，根據(jù)n=UJKc中-RJJIQ

中控制電流增大.

6.4有一臺直流伺服電動機(jī)，當(dāng)電樞控制電壓Uc=110V時，電樞電流Ial=0.05A,轉(zhuǎn)速

ni=3000r/min;加負(fù)載后，電樞電流Ia2=lA,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

0.05A1AT

6.5若直流伺服電動機(jī)的勵磁電壓一定，當(dāng)電樞控制電壓Uc=100V時，理想空載轉(zhuǎn)速

n()=3000r/min;當(dāng)Uc=50V時，n()等于多少？

no=12OUc/nNBLD電壓與轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)Uc=50V時,n0等于1500r/min

6.6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=BI,NlD/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BLN1/2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)？

因為在設(shè)計.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，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？

因為永磁式同步駛電動機(jī)剛啟動時，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)時而吸引轉(zhuǎn)子，時而又排斥轉(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)的旋轉(zhuǎn)角速度為3=(Zr-Zs)2nf/ZrP

=(50-46)*2*3.14*50/50*2

=12.56rad

3=2nn/60

n=60*3/2n

=120r/min

6.11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？

因為測速發(fā)電動機(jī)的輸出電壓U=Kn=KKd"dt,所以轉(zhuǎn)子不動時沒有輸出典雅，轉(zhuǎn)子

動時輸出電壓與轉(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),輸出電壓與勵磁電壓之間相位的變化量.

6.13—臺直流測速發(fā)電機(jī)，已知Ra=180Q,n=3000r/min,RL=2000Q,U=50V,求該轉(zhuǎn)速下的輸

出電流和空載輸出電壓。

L=UJRL

=50/2000

=0.025A

U產(chǎn)Ccn/(1+RJR|.)

50=Cen/(1+180/2000)

Cen=Ua0=54.5V

輸出電流是0.025A,空載輸出電壓是54.5V

6.14某直流測速發(fā)電機(jī)，在轉(zhuǎn)速3000r/min時，空載輸出電氏為52V；接上2000。的負(fù)載電

阻后，輸出電壓為50V。試求當(dāng)轉(zhuǎn)速為l500r/min,負(fù)載電阻為5000Q時的輸出電壓。

在轉(zhuǎn)速3000r/min時;空載輸出電壓為52V時.

52=Ce3000

Ce=52/3000

當(dāng)接上2000Q的負(fù)載電阻后，輸出電壓為50V時

Ua=Ccn/(l+RyRL)

50=52/(1+Ra/2000)

Ra=80Q

當(dāng)轉(zhuǎn)速為1500r/min,負(fù)載電阻為5000Q時的輸出電壓為Ua=Ce*1500/(1+80/5000)

=26/1.016

=25V

6.15直流測速發(fā)電機(jī)與交流測速發(fā)電機(jī)各有何優(yōu)缺點(diǎn)？

直流測速發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是沒有相位不波動.沒有剩余電壓，輸出特性的斜率比交流測

速發(fā)動機(jī)的大.缺點(diǎn)是由于有電刷和換向器,因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)不便.摩擦轉(zhuǎn)矩大.有換向火花,

產(chǎn)生無線電干擾信號，輸出特性不穩(wěn)定，且正反轉(zhuǎn)時，輸出部對稱.

交流測速發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是不需要電刷和換向器,因而結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易,慣量小，無

滑動接觸，輸出特性穩(wěn)定,精度高，摩擦轉(zhuǎn)矩小，不產(chǎn)生無線電干擾，工作可靠.正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向時輸

出特性對稱，缺點(diǎn)是存在剩余電壓和相位誤差，切負(fù)載的大小和性質(zhì)會影響輸出電壓的幅值

和相位.

6.16試簡述控制式自整角機(jī)和力矩式自整角機(jī)的工作原理。

控制式自整角機(jī)的工作原理是當(dāng)發(fā)送機(jī)得力磁繞組通入勵磁電流后，產(chǎn)生交變脈沖磁

通，在相繞組中感應(yīng)出感應(yīng),從而繞組中產(chǎn)生電流，這些電流都產(chǎn)生脈沖磁場，并分別在自整角

變壓器的單相輸出繞組中感應(yīng)出相同的電動勢.

力矩式自整角機(jī)的工作原理是當(dāng)接收機(jī)轉(zhuǎn)子和發(fā)送機(jī)的轉(zhuǎn)子對定子繞組的位置相同，

所以兩邊的每相繞組中的電動勢相等,因此在兩邊的三相繞組中沒有電流.若發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

動一個角度，于是發(fā)送機(jī)和接收機(jī)相應(yīng)的每相定子繞組中的兩個電動勢就不能相互抵消，定

子繞組中就有電流，這個電流和接受激勵此磁通作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩.

6.17力矩式自整角機(jī)與控制自整角機(jī)有什么不同？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。各自應(yīng)用在什么

控制系統(tǒng)中較好。

自整角機(jī)的輸出電壓需要交流放大器放大后去控制交流伺服電動機(jī)，伺服電動機(jī)同時

帶動控制對象和自整角變壓器的轉(zhuǎn)子，它的轉(zhuǎn)動總是要使使調(diào)角減小，指導(dǎo)6=0時為止.

它適合于大轉(zhuǎn)矩的情況.

力矩式自整角機(jī)既可以帶動控制對象，也可以帶動自整角變壓器的轉(zhuǎn)子，由于負(fù)載很輕,

所以不需要用伺服電動機(jī)，而是由自整角機(jī)直接來實現(xiàn)轉(zhuǎn)角隨動.

6.18—臺直線異步電動機(jī)，已知電源頻率為50Hz,極矩T為10cm,額定運(yùn)行時的滑差率為

0.05,試其額定速度。

次級線圈的額定速度是V=(l-S)2fT

=(1-0.05)*2*50*0.1

=9.5m/s

6.19直線電動機(jī)較之旋轉(zhuǎn)電動機(jī)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)。

直線電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是1直線電動機(jī)無需中間傳動機(jī)構(gòu)，因而使整個機(jī)構(gòu)得到簡化，提

高了精度，減少了振動和噪聲.2反應(yīng)快速.3散熱良好，額定值高，電流密度可取大值，對啟動的

限制小.4裝配靈活，往往可將電動機(jī)的定子和動子分別于其他機(jī)體合成一體.

缺點(diǎn)是存在著效率和功率因數(shù)低，電源功率大及低速性能差等.

第七章

7.1電動機(jī)的溫升與哪些因素有關(guān)？電動機(jī)銘牌上的溫升值其含義是什么？電動機(jī)的溫

升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關(guān)系？

電動機(jī)的溫升與銅耗,鐵耗和機(jī)械損耗有關(guān).電動機(jī)銘牌上的溫升值其含義是電動機(jī)

絕緣許可的最高溫度.電動機(jī)的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間是剛工作時電動機(jī)的

溫度與周圍介質(zhì)的溫度之差很小,熱量的發(fā)散是隨溫度差遞增的，少量被發(fā)散法到空氣

中，大量被空氣吸收.，因而溫度升高的較快.隨著電動機(jī)溫度逐漸升高,被電動機(jī)吸收的

減少,而發(fā)散到空氣中的熱量增加..

7.2電動機(jī)在運(yùn)行中其電壓、電流、功率、溫升能否超過額定值？是何原因？

電動機(jī)在運(yùn)行中其電壓、電流、功率、溫升能超過額定值因為保證電動機(jī)長期安全運(yùn)

行的必要條件是按發(fā)熱條件選擇電動機(jī)功率的,只要保證emaxW0a

7.3電動機(jī)的選擇包括哪些內(nèi)容？

電動機(jī)的選擇包括：1電動機(jī)容量.2電動機(jī)電壓等級,3電動額定轉(zhuǎn)速.4電動機(jī)結(jié)構(gòu)型

式.5電動機(jī)的種類

7.4選擇電動機(jī)的容量時主要應(yīng)考慮哪些因素？

選擇電動機(jī)容量應(yīng)根據(jù)三相基本原則進(jìn)行：1發(fā)熱：電動機(jī)在運(yùn)行的實際最高工作溫度

等于或小于電動機(jī)的最高工作溫度,2過載能力：短時間內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載功

率時保證OmaxW0a.當(dāng)決定電動機(jī)容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機(jī)的過載能九

即所選電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。”或最大電流1蚪必須大于運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載

電流I人和最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩5“3啟動能力必須使電動機(jī)能可靠啟動Ti<XstL

7.5電動機(jī)有哪幾種工作方式？當(dāng)電動機(jī)的實際工作方式與銘牌上標(biāo)注的工作方式不一致

時，應(yīng)注意哪些問題？

電動機(jī)有連續(xù)工作制,短時工作制，重復(fù)短時工作之三種方式.當(dāng)電動機(jī)的實際工作

方式與銘牌上標(biāo)注的工作方式不一致時.，應(yīng)注意最高工作溫度是否小于電動機(jī)的最高

許可工作溫度,啟動轉(zhuǎn)矩是否大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩.

7.6一臺室外工作的電動機(jī)，在春、夏、秋、冬四季其實際允許的使用容量是否相同？為

什么？

實際允許的使用容量不相同,周圍空氣的溫度發(fā)生了變化,對電動機(jī)的散熱快慢有很大

影響.

7.7有一抽水站的水泵向高度H=10ni處送水，排水量Q=500n?/h,水泵的效率5=0.9,傳

動裝置的效率2=0.78,水的重度LlOOOkg/n?,試選擇一臺電動機(jī)拖動水泵。

Pi.=QYH/102n?q2

-10*1000*500/102*0.9*0.78*3600

=19.4KW

查手冊選擇Y200L2-6,額定功率22KW滿載轉(zhuǎn)速是970r/min,最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=1.8

7.8有一生產(chǎn)機(jī)械的實際負(fù)載轉(zhuǎn)矩曲線如題7.8圖所示，生產(chǎn)機(jī)械要求的轉(zhuǎn)速

n\=1450r/min,試選一臺容量合適的交流電動機(jī)來拖動次生產(chǎn)機(jī)械。

用等勁轉(zhuǎn)矩法,先求初等效轉(zhuǎn)矩

------------------------------------J(4**201工*1014%4017%40+122*6)/116

=6.3Nm

等效功率是Pi=Tdn/9550

=6.3*1450/9550

=0.96KW

查手冊選擇Y90S-4電動機(jī)，額定功率是1.1KW.滿載轉(zhuǎn)速1400r/min,最大主轉(zhuǎn)矩/額定

轉(zhuǎn)矩=2.2

所選電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩為l\=9550P，n、

=9550*1.1/1400

-7.5Nm

電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩是Tmax=2.2L=16.5Nm>6.3Nm

所選電動機(jī)符合要求.

7.9一生產(chǎn)機(jī)械需要直流電動機(jī)拖動，負(fù)載曲線如題7.9圖所示,試選擇電動機(jī)的容量。

電動機(jī)的等效功率P產(chǎn)J(P/ti+Pz%+P，沁》(廿七葉七)------------

=V(52*2+32*3142*5)/10---------------------------

=4KW

電動機(jī)的容量為4KW

7.10有臺35Kw,工作時間30min的短時工作電動機(jī)，欲用一臺Th=90min的長期工作制電動

機(jī)代替。若不考慮其他問題(如過載能力等)，試問長期工作制電動機(jī)的容量應(yīng)選多大？

22

等效功率法Psts-Pptp

352*30=P；*90

P?=20.2Kw

長期工作制電動機(jī)的容量應(yīng)選20.2Kw

7.11暫載率e表示什么？當(dāng)e=15%時，能否讓電動機(jī)工作15min,休息85min?為什么?試比

較e=15%,30kW和e=40%,20kW兩個重復(fù)短時工作制的電動機(jī)，哪一臺容量大些？

暫載率e表示重復(fù)短時工作制的工作情況，即e=工作時間/(工作時

間+停車時間)

=tp/(tp+to)

當(dāng)e