机电传动控制(第五版)课后习题答案.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流机电传动控制(第五版)课后习题答案.精品文档.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。 拖动转矩是由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-TL UN/ (Ra+Rst) Rst1.8 启动转矩 Ke=(UN-INRa)/nN=0.066Ia= UN/ (Ra+Rst) T=KtIa =52.9A =9.55*0.066*52

2、.9 =33.34Nm3.18 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

3、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。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

4、？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ic=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

5、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ns-n=GD2n0dn/375Tstdtm= GD2n0/375Tst是反映机电传动系统机械惯性的物理量,表达形式有m= GD2n0/375Tst和m=nLGD2/375TL和m= GD2ns/375Td4.5 直流他励电动机数据如下：PN=21kW,UN=220V,IN=115A,nN=980r/min,Ra=0.1，系统折算到电动机轴上的总飞轮转矩GD2=64.7N/m2。 求系统的机电时间常数m； 若电枢电路串接1的附加电阻，则m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

6、没有饱和）？ N0=nNUN/(UN-INRa) TN=9.55PN/nN =1034 r/min =9.55*21000/980=205Nm经过计算Tst=3926 Nm m= GD2n0/375Tst =64.7*1034/375*3926 =0.04系统的机电时间常数m=0.045当电枢电路串接1的附加电阻时 n=(Rad+Ra)TL/KeKt Ke=(UN-INRa)/nN =0.212 m=nLGD2/375TL =(Rad+Ra)GD2/375 (Ke)29.55 =0.438 若在上述基础上在将电动机励磁电流减小一半, m= nLGD2/375TL =(Rad+Ra)GD2/37

7、5 (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GD2.2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积.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

8、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.第四章4.1 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=60f/p 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/min. 转子转速1470 r/min, 转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ5.3 有一台三相异步电动机，其nN=1470r/min,电源频率为50HZ。设在额定负载下运行，试求：

9、 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/min5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。型号PN/kWUN/V满载时Ist/INTst/TNTmax/TNnN/rmin-1 IN/A N100 cosY132S-63 220/380960 12.8/7.2 83 0.756.52.02.0 试求：线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？ 求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist

10、； 额定负载时电动机的输入功率是多少？ 线电压为380V时，三相定子绕组应为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=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=3 =PN/P输入 P输入=3/0.83=3.615.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN/k

11、WnN/rmin-1UN/VN100cosNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0 当负载转矩为250Nm时，试问在U=UN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=260Nm Tst/TN=1.2 Tst=312Nm Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm 312 Nm250 Nm 所以U=UN时 电动机能启动。当U=0.8U时 Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312 =199 NmTstTL所以电动机不能启动。 欲采用Y-换接

12、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=Tst/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0.64，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。IN= PN/ UNN cosN3 =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75AIst/IN=6.5 Ist=487.5A降压比为0.64时电流=K2 Ist =0.642*487.5=200A电动机的启动转矩T= K2 Tst=0.642312=127.8 Nm 5.15

13、 异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ 调压调速 这种办法能够无级调速，但调速范围不大 转子电路串电阻调速 这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。 改变极对数调速 这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需附加设备少。 变频调速 可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方法。第六章6.1 有一台交流伺服电动机，若加上额定电压，电源频率为50Hz,极对数P=1，试问它的理想空在转速是多少？n0=60*f/p =60*50/1 =3000r/m

14、in理想空在转速是3000 r/min6.4有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压Uc=110V时,电枢电流Ia1=0.05A，转速n1=3000r/min;加负载后，电枢电流I a2=1A, 转速n2=1500r/min。试做出其机械特性n=f (T)。 电动机的电磁转矩为T=BIaNLD/2, 3000 1500 0.05A 1A T6.5 若直流伺服电动机的励磁电压一定，当电枢控制电压Uc=100V时，理想空载转速n0=3000r/min;当Uc=50V时，n0等于多少？n0=120Uc/NBLD 电压与转速成正比,当Uc=50V时, n0等于1500 r/min6.10 一台磁组式电磁减

15、速同步电动机，定子齿数为46，极对数为2，电源频率为50Hz,转子齿数为50，试求电机的转速。 电动机的旋转角速度为=(Zr-Zs)2f/ZrP =(50-46)*2*3.14*50/50*2 =12.56rad =2n/60 n =60*/2 =120r/min6.13一台直流测速发电机，已知Ra=180,n=3000r/min，RL=2000,U=50V,求该转速下的输出电流和空载输出电压。 Ia=Ua/RL =50/2000 =0.025A Ua=Cen/(1+Ra/RL) 50= Cen/(1+180/2000) Cen=Ua0=54.5V 输出电流是0.025A, 空载输出电压是54.5V6.14某直流测速发电机，在转速3000r/min时，空载输出电压为52V；接上2000的负载电阻后，输出电压为50V。试求当转速为1500r/min，负载电阻为5000时的输出电压。 在转速3000r/min时，空载输出电压为52V时 52= Ce3000 Ce=52/3000 当接上2000的负载电阻后，输出电压为50V时 Ua=Cen/(1+Ra/RL) 50=52 /(1+ Ra/2000) Ra=80 当转速为1500r/min，负载电阻为5000时的输出电压为 Ua= Ce*1500/(1+80/5000) =26/1.016 =25V