机电传动控制_第四版-邓星钟-主编-各章课后习题及答案.pdf

机 电 传 动 控 制 邓 星 钟 第 四 版 课 后 答 案 第 二 章 机 电 传 动 系 统 的 动 力 学 基 础 2.1 说 明 机 电 传 动 系 统 运 动 方 程 中 的 拖 动 转 矩，静 态 转 矩 和 动 态 转 矩。拖 动 转 矩 是 有 电 动 机 产 生 用 来 克 服 负 载 转 矩，以 带 动 生 产 机 械 运 动 的。静 态 转 矩 就 是 由 生 产 机 械 产 生 的 负 载 转 矩。动 态 转 矩 是 拖 动 转 矩 减 去 静 态 转 矩。2.2 从 运 动 方 程 式 怎 样 看 出 系 统 是 处 于 加 速，减 速，稳 态 的 和 静 态 的 工 作 状 态。TM-TL0说 明 系 统 处 于 加 速，TM-TL0说 明 系 统 处 于 减 速，TM-TL=O说 明 系 统 处 于 稳 态（即 静 态）的 工 作 状 态。2.3 试 列 出 以 下 几 种 情 况 下（见 题 2.3 图）系 统 的 运 动 方 程 式，并 说 明 系 统 的 运 动 状 态 是 加 速，减 速，还 是 匀 速？（图 中 箭 头 方 向 表 示 转 矩 的 实 际 作 用 方 向）TM TL TM TLTM=TL TM0说 明 系 统 处 于 加 速。TM-TL0说 明 系 统 处 于 减 速 系 统 的 运 动 状 态 是 减 速 系 统 的 运 动 状 态 是 加 速 系 统 的 运 动 状 态 是 减 速 系 统 的 运 动 状 态 是 匀 速 2.4 多 轴 拖 动 系 统 为 什 么 要 折 算 成 单 轴 拖 动 系 统？转 矩 折 算 为 什 么 依 据 折 算 前 后 功 率 不 变 的 原 则？转 动 惯 量 折 算 为 什 么 依 据 折 算 前 后 动 能 不 变 的 原 则？因 为 许 多 生 产 机 械 要 求 低 转 速 运 行，而 电 动 机 一 般 具 有 较 高 的 额 定 转 速。这 样，电 动 机 与 生 产 机 械 之 间 就 得 装 设 减 速 机 构，如减 速 齿 轮 箱 或 蜗 轮 蜗 杆，皮 带 等 减 速 装 置。所 以 为 了 列 出 系 统 运 动 方 程，必 须 先 将 各 转 动 部 分 的 转 矩 和 转 动 惯 量 或 直 线 运 动 部 分 的 质 量 这 算 到 一 根 轴 上。转 矩 折 算 前 后 功 率 不 变 的 原 则 是 P=T 3,p 不 变。转 动 惯 量 折 算 前 后 动 能 不 变 原 则 是 能 量 守 恒 MV=0.5Jw22.5 为 什 么 低 速 轴 转 矩 大，高 速 轴 转 矩 小？因 为 P=T a,P不 变 川 越 小 T 越 大，/越 大 T 越 小。2.6 为 什 么 机 电 传 动 系 统 中 低 速 轴 的 GD?逼 高 速 轴 的 GD?大 得 多？因 为 P=T3,T=G5D2/375.P=3 G a)2/375.,P 不 变 转 速 越 小 GD?越 大，转 速 越 大 GD2越 小。2.7 如 图 2.3(a)所 示，电 动 机 轴 上 的 转 动 惯 量 为=2.5kgnA转 速 nM=900r/m in;中 间 传 动 轴 的 转 动 惯 量 JL=16kgm2f转 速 m=60 r/mino试 求 折 算 到 电 动 机 轴 上 的 等 效 专 惯 量。折 算 到 电 动 机 轴 上 的 等 效 转 动 惯 量:j=NMN 1=900/300=3,j l=Nm/Nl=15J=JM+J l/j2+JL/j 12=25+2/9+16/225=2.79kgm2.2.8 如 图 2.3(b)所 示，电 动 机 转 速 nM=950 r/m in,齿 轮 减 速 箱 的 传 动 比 J尸 J2=4,卷 筒 直 径 D=0.24m,滑 轮 的 减 速 比 J3=2,起 重 负 荷 力 F=100N,电 动 机 的 费 轮 转 距 GD2M=1.05N m2,齿 轮，滑 轮 和 卷 筒 总 的 传 动 效 率 为0.83。试 球 体 胜 速 度 v 和 折 算 到 电 动 机 轴 上 的 静 态 转 矩 TL 以 及 折 算 到 电 动 机 轴 上 整 个 拖 动 系 统 的 飞 轮 惯 量 GD2Z3 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提 升 重 物 的 轴 上 的 角 速 度 3=3M/j J J3=99.43/4*4*2=3.1 lrad/sv=a D/2=0.24/2*3.1 l=0.373m/sTL=9.55FV/ncnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NMGD2Z=6 GDM2+GDL2/jL2=1.25*1.05+100*0.242/322=1.318NM22.9 一 般 生 产 机 械 按 其 运 动 受 阻 力 的 性 质 来 分 可 有 哪 几 种 类 型 的 负 载？可 分 为 1恒 转 矩 型 机 械 特 性 2 离 心 式 通 风 机 型 机 械 特 性 3 直 线 型 机 械 特 性 4 恒 功 率 型 机 械 特 性,4种 类 型 的 负 载.2.1 0 反 抗 静 态 转 矩 与 位 能 静 态 转 矩 有 何 区 别，各 有 什 么 特 点？反 抗 转 矩 的 方 向 与 运 动 方 向 相 反,，方 向 发 生 改 变 时，负 载 转 矩 的 方 向 也 会 随 着 改 变，因 而 他 总 是 阻 碍 运 动 的.位 能 转 矩 的 作 用 方 向 恒 定，与 运 动 方 向 无 关，它 在 某 方 向 阻 碍 运 动，而 在 相 反 方 向 便 促 使 运 动。2.1 1 在 题 2.1 1图 中，曲 线 1 和 2 分 别 为 电 动 机 和 负 载 的 机 械特 性，试 判 断 哪 些 是 系 统 的 稳 定 平 衡 点？哪 些 不 是?交 点 是 系 统 的 稳 定 平 衡 点.交 点 是 系 统 的 平 衡 交 点 不 是 系 统 的 平 衡 点 交 点 是 系 统 的 平 衡 点第 三 章 3.1 为 什 么 直 流 电 记 得 转 子 要 用 表 面 有 绝 缘 层 的 硅 钢 片 叠 压 而 成？直 流 电 机 的 转 子 要 用 表 面 有 绝 缘 层 的 硅 钢 片 叠 加 而 成 是 因 为 要 防 止 电 涡 流 对 电 能 的 损 耗.3.2 并 励 直 流 发 电 机 正 传 时 可 以 自 励，反 转 时 能 否 自 励？不 能,因 为 反 转 起 始 励 磁 电 流 所 产 生 的 磁 场 的 方 向 与 剩 与 磁 场 方 向 相 反，这 样 磁 场 被 消 除，所 以 不 能 自 励.3.3 一 台 他 励 直 流 电 动 机 所 拖 动 的 负 载 转 矩 TL二 常 数，当 电 枢 电 压 附 加 电 阻 改 变 时，能 否 改 变 其 运 行 其 运 行 状 态 下 电 枢 电 流 的 大 小？为 什 么？这 是 拖 动 系 统 中 那 些 要 发 生 变 化？T=K 6 Ia u=E+IaRa当 电 枢 电 压 或 电 枢 附 加 电 阻 改 变 时，电 枢 电 流 大 小 不 变.转 速 n 与 电 动 机 的 电 动 势 都 发 生 改 变.3.4 一 台 他 励 直 流 电 动 机 在 稳 态 下 运 行 时，电 枢 反 电 势 E=E 1,如 负 载 转 矩 TL=常 数，外 加 电 压 和 电 枢 电 路 中 的 电 阻 均 不 变，问 减 弱 励 磁 使 转 速 上 升 到 新 的 稳 态 值 后，电 枢 反 电 势 将 如 何 变 化？是 大 于，小 于 还 是 等 于 E?T=IaKt 6,6 减 弱,T 是 常 数 增 大.根 据 EN=UN-IaRa，所 以 EN减 小.，小 于 Ei.3.5 一 台 直 流 发 电 机，其 部 分 铭 牌 数 据 如 下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,nN=8 9.5%,试 求：该 发 电 机 的 额 定 电 流；电 流 保 持 为 额 定 值 而 电 压 下 降 为 100V时，原 动 机 的 输 出 功 率（设 此 时 n=n。PN=UNIN180KW=230*ININ=782.6A该 发 电 机 的 额 定 电 流 为 782.6Ap=iNio o/nNP=87.4KW3.6 已 知 某 他 励 直 流 电 动 机 的 铭 牌 数 据 如 下：PN=7.5KW,U N=220V,n N=1500r/min,nN=88.5%,试 求 该 电 机 的 额 定 电 流 和 转 矩。PN=UN【N n N7500W=220V*IN*0.885IN=38.5ATN=9.55PN/nN=47.75Nm33 一 台 他 励 直 流 电 动 机:PN=15KW,U N=220V,/N=63.5A,nN=2850r/min,Ra=0.25。，其 空 载 特 性 为:U（）/V 115 184 230 253 265If/A 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今 需 在 额 定 电 流 下 得 到 1 5 0 V和 220 V 的 端 电 压，问 其 励 磁 电 流 分 别 应 为 多 少？由 空 载 特 性 其 空 载 特 性 曲 线.当 U=150V 时-1=0.71 A当 U=220V 时 If=L08A3.8 一 台 他 励 直 流 电 动 机 的 铭 牌 数 据 为：PN=5.5KW,U N=110V,I N=62A,n N=1000r/min,试 绘 出 它 的 固 有 机 械 特 性 曲 线。Ra=(0.500.75)(1-PN/UNIN)UN/IN=0.6(1-5500/110*62)*110/62=0.206。n0=nN U N/(UN-hRa)=1131r/minTN=9.55*5500/1000=52.525Nm3.9 一 台 并 励 直 流 电 动 机 的 技 术 数 据 如 下：PN=5.5KW,UN=H0V,/N=61A,额 定 励 磁 电 流/2A,nN=1500r/min,电 枢 电 阻 Ra=0.2Q,若 忽 略 机 械 磨 损 和 转 子 的 铜 耗，铁 损,认 为 额 定 运 行 状 态 下 的 电 磁 转 矩 近 似 等 于 额 定 输 出 转 矩，试 绘 出 它 近 似 的 固 有 机 械 特 性 曲 线。no=UNnN/(UN-INRa)=110*1500/(110-61*0.2)=1687 r/min1687Tj 9.55Pj/n=9.55*5500/1500=35Nm3.10 一 台 他 励 直 流 电 动 机 的 技 术 数 据 如 下：PN=6.5KW,UN=220Y/N=34.4A,nN=1500r/min,Ra=0.242。，试 计 算 出 此 电 动 机 的 如 下 特 性：固 有 机 械 特 性；电 枢 服 加 电 阻 分 别 为 3。和 5。时 的 人 为 机 械 特 性；电 枢 电 压 为 U N/2 时 的 人 为 机 械 特 性；磁 通 6=0.8 6 N时 的 人 为 机 械 特 性；并 绘 出 上 述 特 性 的 图 形。即=5 阪/（5-卜!）=220*1500/220-34.4*0.242=1559r/minTN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38Nm=U/Ke 6-(Ra+Rad)T/9.55Ke2 6 2当 3 Q n=854r/min n=U/Ke 6-RaT/9.55Ke2 6 2当 UN=0.5UN 时 n=732 r/min即=5 皈/2（小-卜 1）=780 r/min n=U/0.8Ke 4）-RaT/9.55Ke2 6 20.82当 4）=0.8 6 时 n=1517 r/minn（）=Unj/0.8Ke 6=1964 r/minn（）3.1 1为 什 么 直 流 电 动 机 直 接 启 动 时 启 动 电 流 很 大?电 动 机 在 未 启 动 前 n=O,E=O,而 R a很 小，所 以 将 电 动 机 直 接 接 入 电 网 并 施 加 额 定 电 压 时，启 动 电 流 将 很 大.Ist=UN/Ra3.1 2 他 励 直 流 电 动 机 直 接 启 动 过 程 中 有 哪 些 要 求？如 何 实 现？他 励 直 流 电 动 机 直 接 启 动 过 程 中 的 要 求 是 1 启 动 电 流 不 要 过 大,2 不 要 有 过 大 的 转 矩.可 以 通 过 两 种 方 法 来 实 现 电 动 机 的 启 动 一 是 降 压 启 动.二 是 在 电 枢 回 路 内 串 接 外 加 电 阻 启 动.3.1 3 直 流 他 励 电 动 机 启 动 时，为 什 么 一 定 要 先 把 励 磁 电 流 加 上？若 忘 了 先 合 励 磁 绕 阻 的 电 源 开 关 就 把 电 枢 电 源 接 通，这 是 会 产 生 什 么 现 象（试 从 TL=O和 TL=TN两 种 情 况 加 以 分 析）？当 电 动 机 运 行 在 额 定 转 速 下，若 突 然 将 励 磁 绕 阻 断 开，此 时 又 将 出 现 什 么 情 况？直 流 他 励 电 动 机 启 动 时，一 定 要 先 把 励 磁 电 流 加 上 使 因 为 主 磁 极 靠 外 电 源 产 生 磁 场.如 果 忘 了 先 合 励 磁 绕 阻 的 电 源 开 关 就 把 电 枢 电 源 接 通，TL=0时 理 论 上 电 动 机 转 速 将 趋 近 于 无 限 大，引 起 飞 车，TL=TN时 将 使 电 动 机 电 流 大 大 增 加 而 严 重 过 载.3.14 直 流 串 励 电 动 机 能 否 空 载 运 行?为 什 么？串 励 电 动 机 决 不 能 空 载 运 行，因 为 这 时 电 动 机 转 速 极 高,所 产 生 的 离 心 力 足 以 将 绕 组 元 件 甩 到 槽 外，还 可 能 串 励 电 动 机 也 可 能 反 转 运 行.但 不 能 用 改 变 电 源 极 性 的 方 法,因 这 时 电 枢 电 流 la与 磁 通 6 同 时 反 响，使 电 瓷 转 矩 T 依 然 保 持 原 来 方 向，则 电 动 机 不 可 能 反 转.3.15 一 台 直 流 他 励 电 动 机，其 额 定 数 据 如 下：PN=2.2KW,UN=Uf=l 1 OV,nN=1500r/min,n N=0.8,Ra=0.4Q,Rf=82.7 Q o 试 求：额 定 电 枢 电 流 1An；额 定 励 磁 电 流 IfN；励 磁 功 率 Pf；额 定 转 矩 TN；额 定 电 流 时 的 反 电 势；直 接 启 动 时 的 启 动 电 流；如 果 要 是 启 动 电 流 不 超 过 额 定 电 流 的 2 倍，求 启 动 电 阻 为 多 少 欧？此 时 启 动 转 矩 又 为 多 少？P N=U N 1 3 N n N2200=110*3*0.8IaN=25A Uf=RflfNIfN=l 10/82.7=1.33A Pf=UflfN=146.3W 额 定 转 矩 TN=9.55 PN/nN=14Nm 额 定 电 流 时 的 反 电 势 EN=UN“NRa=110V-0.4*25=100V 直 接 启 动 时 的 启 动 电 流 Ist=UN/Ra=110/0.4=275A 启 动 电 阻 2IN UN/(Ra+Rst)Rst 1.6 8 Q启 动 转 矩 Ke 6=(U N-【NRa)/nN=0.066Ia=UN/(R a+R j T=KtIa 6=5 2.9 A=9.55*0.066*52.9=33.34N m3.1 6直 流 电 动 机 用 电 枢 电 路 串 电 阻 的 办 法 启 动 时，为 什 么 要 逐 渐 切 除 启 动 电 阻？如 切 出 太 快，会 带 来 什 么 后 果？如 果 启 动 电 阻 一 下 全 部 切 除,，在 切 除 瞬 间，由 于 机 械 惯 性 的 作 用 使 电 动 机 的 转 速 不 能 突 变，在 此 瞬 间 转 速 维 持不 变，机 械 特 性 会 转 到 其 他 特 性 曲 线 上，此 时 冲 击 电 流 会 很 大,所 以 采 用 逐 渐 切 除 启 动 电 阻 的 方 法.如 切 除 太 快，会 有 可 能 烧 毁 电 机.3.1 7 转 速 调 节（调 速）与 固 有 的 速 度 变 化 在 概 念 上 有 什 么 区 别？速 度 变 化 是 在 某 机 械 特 性 下，由 于 负 载 改 变 而 引 起 的，二 速 度 调 节 则 是 某 一 特 定 的 负 载 下,靠 人 为 改 变 机 械 特 性 而 得 到 的.3.1 8 他 励 直 流 电 动 机 有 哪 些 方 法 进 行 调 速？它 们 的 特 点 是 什 么？他 励 电 动 机 的 调 速 方 法：第 一 改 变 电 枢 电 路 外 串 接 电 阻 Rad特 点 在 一 定 负 载 转 矩 下，串 接 不 同 的 电 阻 可 以 得 到 不 同 的 转 速，机 械 特 性 较 软，电 阻 越 大 则 特 性 与 如 软，稳 定 型 越 低，载 空 或 轻 载 时，调 速 范 围 不 大，实 现 无 级 调 速 困 难，在 调 速 电 阻 上 消 耗 大 量 电 量。第 二 改 变 电 动 机 电 枢 供 电 电 压 特 点 当 电 压 连 续 变 化 时 转 速 可 以 平 滑 无 级 调 速，一 般 只 能 自 在 额 定 转 速 以 下 调 节，调 速 特 性 与 固 有 特 性 相 互 平 行，机 械 特 性 硬 度 不 变，调 速 的 稳 定 度 较 高，调 速 范 围 较 大，调 速 时 因 电 枢 电 流 与 电 压 无 关，属 于 恒 转 矩 调 速,适 应 于 对 恒 转 矩 型 负 载。可 以 靠 调 节 电 枢 电 压 来 启 动 电机，不 用 其 它 启 动 设 备,第 三 改 变 电 动 机 主 磁 通 特 点 可 以 平 滑 无 级 调 速，但 只 能 弱 词 调 速，即 在 额 定 转 速 以 上 调 节，调 速 特 性 较 软，且 受 电 动 机 换 向 条 件 等 的 限 制，调 速 范 围 不 大，调 速 时 维 持 电 枢 电 压 和 电 流 步 变,属 恒 功 率 调 速。3.1 9 直 流 电 动 机 的 电 动 与 制 动 两 种 运 转 状 态 的 根 本 区 别 何 在？电 动 机 的 电 动 状 态 特 点 是 电 动 机 所 发 出 的 转 矩 T 的 方 向 与 转 速 n 的 方 向 相 同.制 动 状 态 特 点 使 电 动 机 所 发 的 转 矩 T 的 方 向 与 转 速 n 的 方 向 相 反 3.2 0 他 励 直 流 电 动 机 有 哪 几 种 制 动 方 法？它 们 的 机 械 特 性 如 何？试 比 较 各 种 制 动 方 法 的 优 缺 点。1反 馈 制 动 机 械 特 性 表 达 式：n=U/Ke 6-(Ra+Rad)T/keKt 6 2T 为 负 值，电 动 机 正 转 时,反 馈 制 动 状 态 下 的 机 械 特 性 是 第 一 象 限 电 动 状 态 下 的 机 械 特 性 第 二 象 限 内 的 延 伸.反 馈 制 动 状 态 下 附 加 电 阻 越 大 电 动 机 转 速 越 高.为 使 重 物 降 速 度 不 至 于 过 高，串 接 的 附 加 电 阻 不 宜 过 大.但 即 使 不 串 任 何 电 阻,重 物 下 放 过 程 中 电 机 的 转 速 仍 过 高.如 果 放 下 的 件 较 重.则 采 用 这 种 制 动 方 式 运 行 不 太 安 全.2 反 接 制 动电 源 反 接 制 动 电 源 反 接 制 动 一 般 应 用 在 生 产 机 械 要 求 迅 速 减 速 停 车 和 向 的 场 合 以 及 要 求 经 常 正 反 转 的 机 械 上.倒 拉 反 接 制 动 倒 拉 反 接 制 动 状 态 下 的 机 械 特 性 曲 线 实 际 上 是 第 一 象 限 电 动 状 态 下 的 机 械 特 性 区 现 在 第 四 象 限 中 的 延 伸，若 电 动 反 向 转 在 电 动 状 态，则 倒 拉 反 接 制 动 状 态 下 的 机 械 特 性 曲 就 是 第 三 象 限 中 电 动 状 态 下 的 机 械 特 性 曲 线 在 第 二 象 限 延 伸.它 可 以 积 低 的 下 降 速 度，保 证 生 产 的 安 全，缺 点 是 若 转 矩 大 小 估 计 不 准，则 本 应 下 降 的 重 物 可 能 向 上 升,机 械 特 硬 度 小，速 度 稳 定 性 差.3 能 耗 制 动 机 械 特 性 曲 线 是 通 过 原 点,且 位 于 第 二 象 限 和 第 四 象 限 的 一 条 直 线，优 点 是 不 会 出 现 像 倒 拉 制 动 那 样 因 为 对 T L的 大 小 估 计 错 误 而 引 起 重 物 上 升 的 事 故.运 动 速 度 也 较 反 接 制 动 时 稳 定.3.21 一 台 直 流 他 励 电 动 机 拖 动 一 台 卷 扬 机 构，在 电 动 机 拖 动 重 物 匀 速 上 升 时 讲 电 枢 电 源 突 然 反 接，试 利 用 机 械 特 性 从 机 电 过 程 上 说 明：从 反 接 开 始 到 系 统 新 的 稳 定 平 衡 状 态 之 间，电 动 机 经 历 了 几 种 运 行 状 态？最 后 在 什 么 状 态 下 建 立 系 统 新 的 稳 定 平 衡 点？各 种 状 态 下 转 速 变 化 的 机 电 过 程 怎 样？从 反 接 开 始 到 系 统 到 达 新 的 稳 定 平 衡 状 态 之 间，电 动 机 经 历 了 电 动 机 正 向 电 动 状 态，反 接 制 动 状 态,反 向 电 动 状 态，稳 定 平 衡 状 态.电 动 机 正 向 电 动 状 态 由 a 到 b特 性 曲 线 转 变；反 接 制 动 状 态 转 速 逐 渐 降 低，到 达 c 时 速 度 为 零，反 向 电 动 状 态 由 c 到 f 速 度 逐 渐 增 加.稳 定 平 衡 状 态，反 向 到 达 f 稳 定 平 衡 点,转 速 不 再 变 化.第 四 章 4.1 什 么 叫 过 渡 过 程？什 么 叫 稳 定 运 行 过 程？试 举 例 说 明 之。当 系 统 中 的 转 矩 或 负 载 转 矩 发 生 改 变 时，系 统 就 要 由 一 个 稳 定 的 运 转 状 态 变 化 到 另 一 个 稳 定 运 转 状 态，这 个 变 化 过 程 称 为 过 渡 过 程.如 龙 门 刨 床 的 工 作 台，可 逆 式 轧 钢 机 的 启 动,制 动,反 转 和 调 速.当 系 统 中 德 福 在 转 矩 和 拖 动 转 矩 相 等 时,没 有 动 态 转 矩，系 统 恒速 运 转,这 个 过 程 叫 稳 定 运 行 过 程,如 不 经 常 启 动,制 动 而 长 期 运 行 的 工 作 机 械.4.2 研 究 过 渡 过 程 有 什 么 实 际 意 义？试 举 例 说 明 之。为 了 满 足 启 动,制 动，反 转 和 调 速 的 要 求,必 须 研 究 过 渡 过 程 的 基 本 规 律,研 究 系 统 各 参 数 对 时 间 的 变 化 规 律,如 转 速,转 矩，电 流 等 对 时 间 的 变 化 规 律，才 能 正 确 的 选 择 机 电 传 动 装 置，为 电 机 传 动 自 动 控 制 系 统 提 供 控 制 原 则.设 计 出 完 善 的 启 动,制 动 等 自 动 控 制 线 路，以 求 改 善 产 品 质 量,提 高 生 产 率 和 减 轻 劳 动 强 度.这 就 是 研 究 过 渡 过 程 的 目 的 和 实 际 意 义.如 造 纸 机 要 求 衡 转 矩.4.3 若 不 考 虑 电 枢 电 感 时，试 将 电 动 机 突 加 电 枢 电 压 启 动 的 过 渡 过 程 曲 线 Ia=f(t),n=f(t)和 R-C串 联 电 路 突 加 输 入 电 压 充 电 过 程 的 过 渡 过 程 曲 线 i,=f(t)、Uc=f(t)加 以 比 较，并 从 物 理 意 义 上 说 明 它 们 的 异、同 点。4.4 机 电 时 间 常 数 的 物 理 意 义 是 什 么？它 有 那 些 表 示 形 式？各 种 表 示 式 各 说 明 了 哪 些 关 系？机 电 时 间 常 数 的 物 理 意 义 是 n-n=GD2nodn/375TstdtT,=GD2n/375。是 反 映 机 电 传 动 系 统 机 械 惯 性 的 物 理 量,表 达 形 式 有 T 产 G D%。/375T.i 和 T=A 4 6口 2/375 和 T 产 G D2ns/375Td4.5 直 流 他 励 电 动 机 数 据 如 下：PN=21kW,UN=220V,IN=115A,nN=980r/min,R=0.1 Q,系 统 折 算 到 电 动 机 轴 上 的 总 飞 轮 转 矩 G D2=64.7N/m2o 求 系 统 的 机 电 时 间 常 数 J;若 电 枢 电 路 串 接 1 Q的 附 加 电 阻，则 J 变 为 多 少？若 在 上 述 基 础 上 在 将 电 动 机 励 磁 电 流 减 小 一 半，又 变 为 多 少(设 磁 路 没 有 饱 和)？NQ-HNUN/(UNIRa)=1034 r/m in经 过 计 算 Tst=3926 N mTN=9.55Ps/nx=9.55*21000/980=205NmT G D2n0/375Tst=64,7*1034/375*3926=0.04系 统 的 机 电 时 间 常 数 T=0.045 当 电 枢 电 路 串 接 1 Q 的 附 加 电 阻 时 A n=(R ad+R a)T,./KeKt 6 K 0 6=(k h R)/nN=0.212T,=A nLGD7375T,.=(Rad+Ra)GD2/375(Kc4)29.55=0.438 若 在 上 述 基 础 上 在 将 电 动 机 励 磁 电 流 减 小 一 半,A 7 3 7 5 7,=+Ra)GD7375(Ke/4)29.55=1.752s4.6 加 快 机 电 传 动 系 统 的 过 渡 过 程 一 般 采 用 哪 些 方 法?加 快 机 电 传 动 系 统 的 过 渡 过 程 一 般 采 用 1减 少 系 统 GD2增 加 动 态 转 矩 Td.4.7 为 什 么 大 惯 量 电 动 机 反 而 比 小 惯 量 电 动 机 更 为 人 们 所 采 用？大 惯 量 电 动 机 电 枢 作 的 粗 短,GD2较 大 但 它 的 最 大 转 矩 约 为 额 定 转 矩 的 5 到 10倍,快 速 性 能 好,且 低 速 时 转 矩 大，电 枢 短 粗,散 热 性 好 过 载 持 续 时 间 可 以 较 长.4.8 试 说 明 电 流 充 满 系 数 的 概 念？充 满 系 数 是 电 流 曲 线 与 衡 坐 标 所 包 围 的 面 积 除 以 矩 形 曲 线 的 面 4.9 具 有 矩 形 波 电 流 图 的 过 渡 过 程 为 什 么 称 为 最 优 过 渡 过 程？它 为 什 么 能 加 快 机 电 传 动 系 统 的 过 渡 过 程？充 满 系 数 越 接 近 1 越 好，说 明 整 个 动 态 过 程 中 电 流 保 持 在 最 大 值 不 变,整 个 过 渡 过 程 终 电 流 越 大,加 快 过 渡 过 程.从 而 可 获 得 最 短 的 过 程.第 五 章 5.1有 一 台 四 极 三 相 异 步 电 动 机，电 源 电 压 的 频 率 为 50Hz，满 载 时 电 动 机 的 转 差 率 为 0.02求 电 动 机 的 同 步 转 速、转 子 转 速 和 转 子 电 流 频 率。n0=60f7p S=(n0-n)/n0=60*50/2 0.02=(1500-n)/1500=1500r/min n=1470r/min电 动 机 的 同 步 转 速 1500r/m in.转 子 转 速 1470 r/min,转 子 电 流 频 率.f2=Sfi=0.02*50=l Hz5.2 将 三 相 异 步 电 动 机 接 三 相 电 源 的 三 根 引 线 中 的 两 根 对 调，此 电 动 机 是 否 会 反 转？为 什 么？如 果 将 定 子 绕 组 接 至 电 源 的 三 相 导 线 中 的 任 意 两 根 线 对 调，例 如 将 B,C两 根 线 对 调，即 使 B 相 遇 C 相 绕 组 中 电 流 的 相 位 对 调，此 时 A 相 绕 组 内 的 电 流 导 前 于 C 相 绕 组 的 电 流 2 五/3 因 此 旋 转 方 向 也 将 变 为 A-C-B向 逆 时 针 方 向 旋 转,与 未 对 调 的 旋 转 方 向 相 反.5.3 有 一 台 三 相 异 步 电 动 机，其 nN=1470r/min,电 源 频 率 为 50HZ o设 在 额 定 负 载 下 运 行，试 求：定 子 旋 转 磁 场 对 定 子 的 转 速；1500 r/min 定 子 旋 转 磁 场 对 转 子 的 转 速；30 r/min 转 子 旋 转 磁 场 对 转 子 的 转 速；30 r/min 转 子 旋 转 磁 场 对 定 子 的 转 速；1500 r/min 转 子 旋 转 磁 场 对 定 子 旋 转 磁 场 的 转 速。0 r/min5.4 当 三 相 异 步 电 动 机 的 负 载 增 加 时，为 什 么 定 子 电 流 会 随 转 子 电 流的 增 加 而 增 加？因 为 负 载 增 加 n 减 小，转 子 与 旋 转 磁 场 间 的 相 对 转 速（nO-n）增 加,转 子 导 体 被 磁 感 线 切 割 的 速 度 提 高，于 是 转 子 的 感 应 电 动 势 增 加，转 子 电 流 特 增 加，.定 子 的 感 应 电 动 使 因 为 转 子 的 电 流 增 加 而 变 大,所 以 定 子 的 电 流 也 随 之 提 高.5.5 三 相 异 步 电 动 机 带 动 一 定 的 负 载 运 行 时，若 电 源 电 压 降 低 了，此 时 电 动 机 的 转 矩、电 流 及 转 速 有 无 变 化？如 何 变 化？若 电 源 电 压 降 低，电 动 机 的 转 矩 减 小，电 流 也 减 小.转 速 不 变.5.6 有 一 台 三 相 异 步 电 动 机，其 技 术 数 据 如 下 表 所 示。型 号 PN/kW U N/V满 载 时 IS/I NTst/T NTmax/T N n/r min-1 I N/A n N X 100 cos6Y132S-6 3 220/380 960 12.8/7.2 83 0.75 6.5 2.0 2.0试 求：线 电 压 为 3 8 0 V 时，三 相 定 子 绕 组 应 如 何 接 法?求 n0,p,SN,TN,Tst,Tmax 和 Ist；额 定 负 载 时 电 动 机 的 输 入 功 率 是 多 少？线 电 压 为 3 8 0 V 时-，三 相 定 子 绕 组 应 为 Y 型 接 法.(2)TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2 Tst=2*29.8=59.6 N mTmax/TN=2.0 Tmax=59.6 N mIst/IN=6.5 Ist=46.8A一 般 nN=(0.94-0.98)n()n()=nN/0.96=1000 r/minSN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n()=60*50/1000=3 n=PN/P 输 入 P 输 入=3/0.83=3.615.7 三 相 异 步 电 动 机 正 在 运 行 时，转 子 突 然 被 卡 住，这 时 电 动 机 的 电 流 会 如 何 变 化？对 电 动 机 有 何 影 响？电 动 机 的 电 流 会 迅 速 增 力 口，如 果 时 间 稍 长 电 机 有 可 能 会 烧 毁.5.8 三 相 异 步 电 动 机 断 了 一 根 电 源 线 后，为 什 么 不 能 启 动？而 在 运 行 时 断 了 一 线，为 什 么 仍 能 继 续 转 动？这 两 种 情 况 对 电 动 机 将 产 生 什 么 影 响？三 相 异 步 电 动 机 断 了 一 根 电 源 线 后，转 子 的 两 个 旋 转 磁 场 分 别 作 用 于 转 子 而 产 生 两 个 方 向 相 反 的 转 矩，而 且 转 矩 大 小 相 等。故 其 作 用 相 互 抵 消，合 转 矩 为 零，因 而 转 子 不 能 自 行 启 动，而 在 运 行 时 断 了 一 线，仍 能 继 续 转 动 转 动 方 向 的 转 矩 大 于 反 向 转 矩，这 两 种 情 况 都 会 使 电 动 机 的 电 流 增 加。5.9 三 相 异 步 电 动 机 在 相 同 电 源 电 压 下，满 载 和 空 载 启 动 时，启 动 电 流 是 否 相 同？启 动 转 矩 是 否 相 同？三 相 异 步 电 动 机 在 相 同 电 源 电 压 下，满 载 和 空 载 启 动 时，启 动 电 流 和 启 动 转 矩 都 相 同。Tst=KR2u2/(R22+X220)I=4.44f,N2/R与 U,R2,X20有 关 5.10 三 相 异 步 电 动 机 为 什 么 不 运 行 在 Tl n a x或 接 近 T m a x的 情 况 下?根 据 异 步 电 动 机 的 固 有 机 械 特 性 在 Tm ax或 接 近 Tm ax的 情 况 下 运 行 是 非 常 不 稳 定 的，有 可 能 造 成 电 动 机 的 停 转。5.11有 一 台 三 相 异 步 电 动 机，其 铭 牌 数 据 如 下:PN/kW H N/F,min1uN/v nNxioo COS4N IS/I N Tst/TNT m ax/N接 法 40 1470 380 90 0.9 6.5 1.2 2.0 当 负 载 转 矩 为 2 5 0 N m 时，试 问 在 U=U N 和 U=0.8UN 两 种 情 况 下 电 动 机 能 否 启 动？TN=9.55 PN/nN=9.55*40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/(R22+X2O2)=312 Nm312N m 250N m所 以 U=U N 时 电 动 机 能 启 动。当 U=0.8U 时 Tst=(0.82)KR2U2/(R22+X202)=0.64*312=199 NmTSX T L所 以 电 动 机 不 能 启 动。欲 采 用 Y-换 接 启 动,当 负 载 转 矩 为 0.45 TN 和 0.35 TN 两 种 情 况 下，电 动 机 能 否 启 动?TstY=TstA/3=1.2*TN/3=0.4 TN当 负 载 转 矩 为 0.45 TN时 电 动 机 不 能 启 动 当 负 载 转 矩 为 0.35 TN时 电 动 机 能 启 动 若 采 用 自 耦 变 压 器 降 压 启 动，设 降 压 比 为 0.6 4,求 电 源 线 路 中 通 过 的 启 动 电 流 和 电 动 机 的 启 动 转 矩。IN=PN，UN n N c o s（1）N J 3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AIst/1N=6.5Ist=487.5A降 压 比 为 0.6 4时 电 流=K21st=0.642*487.5=200A电 动 机 的 启 动 转 矩 T