机电传动与控制第五版答案第九章

机电传动与控制第五版答案第九章
机电传动与控制第五版答案第九章

第十一章

11.1何谓开循环控制系统?何谓闭循环系统?两者各有什么优

缺点?

系统只有控制量(输出量)的单向控制作用,而不存在被控制量的影响和联系,这称之为开环控制系统.优点是结构简单能满足一般的生产需要.缺点是不能满足高要求的生产机械的需要.

负反馈控制系统是按偏差控制原理建立的控制系统,其特点是输入量与输出量之间既有正向的控制作用,又有反向的反馈控制作用,形成一个闭环控制系统或反馈控制系统.缺点是结构复杂,优点可以实现高要求的生产机械的需要.

11.2什么叫调速范围、静差度?它们之间有什么关系?怎样才能

扩大调速范围。

电动机所能达到的调速范围,使电动机在额定负载下所许可的最高转速何在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转速之比(D).转速变化率即调速系统的静差度电动机有理想空载到额定负载时转速降与理想空载转速的比值(S) 两者之间的关系时

D=n max S2/Δn N(1-S2),在保证一定静差度的前提下,扩大系统调速范围的方法是提高电动机的机械特性的硬度以减小Δn N

11.3生产机械对调速系统提出的静态、动态技术的指标有哪些?

为什么要提出这些技术指标?

生产机械对调速系统提出的静态技术的指标有静差度,调速范围,调速的平滑性.动态技术指标有最大超调量,过渡过程时间,振荡次数.

因为机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速指标来决定的.

11.4为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性想适

应?两者如何配合才能算适应。

电动机在调速过程中,在不同的转速下运行时,实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其润许长期输出的最大转矩和最大功率,并不决定于电动机本身,而是决定于生产机械在调速过程中负载转矩及负载功率的大小和变化规律,所以,为了使电动机的负载能力得到最充分的利用,在选择调速方案时,必须注意电动机的调速性质与生产机械的负载特性要适合.

负载为恒转矩型的生产机械应近可能选择恒转矩性质的调速方法,且电动机的额定转矩应等于或略大于负载转矩,负载为转矩恒功率型的生产机械应尽可能选用恒功率性质的调速方法,且电动机的额定功率应等于或略大于生产机械的负载转矩.

11.5有一直流调速系统,其高速时理想的空载转速n01=1480r/min,

低速时的理想空载转速n02=157/min,额定负载时的转矩降Δn N=10 r/min,试画出该系统的静特性.求调速范围和静差度。

调速范围D = n01/n02

=1480/157

=9.23

静差度 S=Δn N/ n01

=10/1480

=0.0068

11.6为什么调速系统中加负载后转速会降低,闭环调速系统为什

么可以减少转速降?

当负载增加时,Ia加大,由于IaR∑的作用,所以电动机转矩下降。闭环调速系统可以减小转速降是因为测速发电机的电压U BR下降,是反馈电压U f下降到U f’,但这时给定电压Ug并没有改变,于是偏差信号增加到ΔU‘=Ug- U f’,使放大器输出电压上升到U k’,它使晶闸管整流器的控制角α减小整流电压上升到U d’,电动机转速又回升到近似等于n0。

11.7为什么电压负反馈顶多只能补偿可控整流电源的等效内阻

所引起的调速降?

因为电动机端电压即使由于电压负反馈的作用而维持不变,但负载增加时,电动机电枢内阻Ra所引起的内压降仍然要增大,电动机速度还是要降低。

11.8电流正负反馈在调速系统中起什么作用?如果反馈强度调

得不适当会产生什么后果?

电流正负反馈,是把反映电动机电枢电流大小的量IaRa取出,与电压负反馈一起加到放大器输入端,由于市政反馈,当反馈电流增加时,放大器输入信号也增加,使晶闸管整流输出电压U d增加,以次来补偿电动机电枢电阻所产生的压降,由于这种反馈方式的转降落比仅有电压负反载时小了许多,因此扩大了调速范围。

如果反馈强度调得不适当会产生不能准确的反馈速度,静特性不理想。。

11.9为什么由电压负反馈和电流正反馈一起可以组成转速反馈

调速系统?

因为由于电压反馈调速系统对电动机电枢电阻压降引起的转速降落不能与以补偿,因而转速降落较大,静特性不够理想,使润许的调速范围减小。为了补偿电枢电阻压降IaRa,就需要在电压反馈的基础上再增加一个电流正负反馈环节。

11.10电流截止负反馈的作用是什么?转折点电流如何选?堵转电

流如何选?比较电压如何选?

电流负反馈会使ΔU随着负载电流的增加而减小,会使电动机的速度迅速降低,可是这种反馈却可以人为地造成阻转,防止电枢电流过大而烧坏电动机。堵转电流I Ao=(2—2.5)I An一般转折电流I0为额定电流I An的1.35倍.且比较电压越大,则电流截止负载的转折点电流越大,比较电压小,则转折点电流小.一般按照转折电流I0=KI An选取比较电压.

11.11某一有静差调速系统的速度调节范围为75r/min~1500r/min,

要求静差度S=2%,该系统允许的静态速降是多少?如果开环系统的静态速降是100r/min,则闭环系统的开环放大倍数应有多大?S=Δn N/n0

0.02=Δn N/1500

Δn N=30

闭环系统的开环放大倍数为K=γK P K S/Ce

11.12某一直流调速系统调速范围D=10,最高额定转速

n max=1000r/min,开环系统的静态速降是100r/min。试问该系统的静差度是多少?若把该系统组成闭环系统,保持n02不变的情况下,是新系统的静差度为5%,试问闭环系统的开环放大倍数为多少?D=n max/n min

10=1000/ n min

n min=100 r/min

D =n max S2/Δn N(1-S2)

10=1000S2/100(1- S2)

S2=0.5 该系统的静差度是0.5

11.13X2010A型龙门铣床进给拖动系统的移相触发器有哪几个部分

组成?试说明各个部分的作用和工作原理。

X2010A型龙门铣床进给拖动系统的移相触发器是矩齿波形成器,移相控制,脉冲形成三个环节组成. 矩齿波形成器的作用是为了扩大移相范围,U2滞后U160度,增加灵活和增加线性度, U1超前晶闸管阳极电

压u c30度.移相控制环节的主要作用是利用u1c与控制电压Uco相比较,去控制晶体管1VT的通断而实现得.脉冲输出环节主要由晶闸管4VT 和脉冲变压器T组成.当u1c刚大于控制电压Uco1时,二极管7V和电阻9R充电,4VT导通,在2C充电为饱合和或脉冲变压器铁心未饱和前,T负边绕阻感应出平顶脉冲电压.在2C充电完毕, T负边绕阻感应平顶脉冲电压消失

11.14积分调节器在调速系统中为什么能消除静态系统的静态偏

差?在系统稳定运行时,积分调节器输入偏差电压△U=0,其输出电压决定于什么?为什么?

因为在积分调节器系统中插入了PI调节器是一个典型的无差元件,它在系统出现偏差时动作以消除偏差.当偏差为零时停止动作.可控整流电压U d等于原晶态时的数值U d1加上调节过程进行后的增量(ΔU d1+ ΔU d2),在调节过程结束时,可控整流电压U d稳定在一个大于U d1的新的数值U d2上.增加的那一部分电压正好补偿由于负载增加引起的那部分主回路压降.

11.15在无静差调速系统中,为什么要引入PI调节器?

因为无差系统必须插入无差元件,它在系统出现偏差时动作以消除偏差.当偏差为零时停止工作. PI调节器是一个典型的无差元件.所以要引入.

11.16无静差调速系统的稳定精度是否受给定电源和测速发电机精

度的影响?为什么?

无静差调速系统的稳定精度受给定电源和测速发电机精度的影响,因

为给定电源的信号要与速度反馈信号比较,速度调节信号要经过测速

发电机转化为电压信号.

11.17由PI调节器组成的单闭环无静差调速系统的调速性能以相当

理想,为什么有的场合还要采用转速、电流双闭环调速系统呢?

因为采用PI调节器组成速度调节器ASR的但闭环节调速范围,既能得

到无静差调节,又能获得较快的动态相应,速度调节系统基本满足要

求.但在生产机械经常处于正反转工作状态,为了提高生产率,要求尽

量缩短启动,制动和反转过渡过程的时间,当然可用加大过渡中的电

流即加大动态转矩来时间,但电流不能超过晶闸管和电动机的许可值,

为了解决这个矛盾可以采用电流截止负反馈,这样就要求由一个电流

调节器.

11.18双闭环调速系统稳态运行时,两个调节器的输入偏差(给定与

反馈之差)是多少?它们的输出电压是多少?为什么?

来自速度给定电位器的信号Ugn与速度反馈信号Ufn比较后,偏差Δ

Un=Ugn-Ufn,送到速度调节器ASR的输入端,速度调节器的输入Ugi与

速度反馈信号Ufi比较后,偏差为ΔUi=Ugi-Ufi,送到电流调节器ACR

的输入端,电流调节器的输入Uk送到触发器,以控制可控整流器,整

流器为电动机提供直流电压Ud.

11.19在双闭环调速系统中转速调节器的作用是什么?它的输出限

副值按什么来整定?电流调节器的作用是什么?它的限副值按什

么来整定?

转速调节器的作用是产生电压负反馈(速度反馈信号U fn),与给定电位

器的信号U gn.相比较. 它的输出限副值按电压整定,电流调节器的作用是把速度调节器的输出作为电流调节器ACR的给定信号,与电流反馈信号U fi比较.它的限副值按电流整定.

11.20欲改变双闭环调速系统的转速,可调节什么参数?改变转速反

馈系数γ行不行?为改变最大允许电流(堵转电流),则应调节什么参数?

欲改变双闭环调速系统的转速,可调节电压参数和电流参数,改变转速反馈系数γ行,未改变最大许可电流,则应调节U fi .

11.21直流电动机的调速系统可以采取哪些办法组成可逆系统。

直流电动机的调速系统可以采取1;利用接触器进行切换的可逆线路,2利用晶闸管切换的可逆线路3采用两套晶闸管变流器的可逆线路.

11.22试论述三相半波反并联可逆线路逻辑控制无环流工作的基本

工作原理。

电动机要正转时,应控制供养机组的α1角由90度逐渐减小,与此同时封锁供养机组的触发脉冲.共阴极组输出直流电压U dα1由零逐渐增加,电动机启动并正转加速.若欲使电动机制动应利用逻辑电路封锁共阴极组触发脉冲使之停止给电动机供电,电动机由于惯性转速瞬间降不下来,其反电动势的极性为上正下负,开放共阳极阻使之投入工作,控制共阳极组的α2角由180度逐渐减小,共阳极组输出直流电压平均值U dβ2的极性为上正下负,且使U dβ2<=E,以产生足够的制动电流,使电动机转速很快制动到零,当电动机转速制动为零时,若使共阳极组电路

的α2角在0-90度范围变化,则输出电压U dβ2逐渐增加,即行为上负下正,电动机启动并反转加速,电动机工作在反转电动状态.

11.23试简述直流脉宽调速系统的基本工作原理和主要特点。

基本工作原理:三相交流电源经整流滤波变成电压恒定的直流电压,VT1~VT4为四只大功率晶体三极管,工作在开关状态,其中,处于对角线上的一对三极管的基极,因接受同一控制信号而同时导通或截止。若VT1和VT4导通,则电动机电枢上加正向电压;若VT2和VT3导通,则电动机电枢上加反向电压。

主要特点:(1)主电路所需的功率元件少。(2)控制电路简单。(3)晶体管脉宽调制(PWM)放大器的开关频率一般为1KHZ~3KHZ,有的甚至可达5KHZ。它的动态响应速度和稳速精度等性能指标比较好。晶体管脉宽调制放大器的开关频率高,电动机电枢电流容易连续,且脉动分量小。因而,电枢电流脉动分量对电动机转速的影响以及由它引起的电动机的附加损耗都小。(4)晶体管脉宽调制放大器的电压放大系数不随输出电压的改变而变化,而晶闸管整流器的电压放大系数在输出电压低时变小。

11.24双极性双极式脉宽调节放大器是怎样工作的?

双极性双极式脉宽调制放大器中四只晶体管分为两组,VT1和VT4为一组,VT2和VT3为另一组。同一组中的两只三极管同时导通,同时关断,且两组三极管之间可以是交替地导通和关断。11.25 电动机停止不动,但电枢电压U的瞬时值不等于零,而

是正、负脉冲电压的宽度相等,即电枢电路中流过一个交变的电流i a。这个电流一方面增大了电动机的空载损耗,但另一方面它使电动机发生高频率微动,可以减小静摩擦,起着动力润滑的作用。

11.25在直流脉宽调速系统中,当电动机停止不动时,电枢两端是否

还有电压,电枢电路中是否还有电流?为什么?

电动机停止不动,但电枢电压U的瞬时值不等于零,而是正、负脉冲电压的宽度相等,即电枢电路中流过一个交变的电流i a。这个电流一方面增大了电动机的空载损耗,但另一方面它使电动机发生高频率微动,可以减小静摩擦,起着动力润滑的作用。11.26试论述脉宽调速系统中控制电路各部分的作用和工作原理。控制电路由(1)速度调节器ASR和电流调节器ACR (2)三角波发生器由运算放大器N1和N2组成,N1在开环状态下工作,它的输出电压不是正饱和值就是负饱和值,电阻R3和稳压管VZ组成一个限幅电路,限制N1输出电压的幅值。N2为一个积分器,当输入电压U1为正时,其输出电压U2向负方向变化;当输入电压U1为负时,其输出电压U2向正方向变化。当输入电压U1正负交替变化时,它的输出电压U2就变成了一个三角波。(3)电压-脉冲变换器当运算放大器N工作在开环状态。当它的输入电压极性改变时,其输出电压总是在正饱和值和负饱和值之间变化,这样,它就可以实现把连续的控制电压U K转换成脉冲电压,再经限幅器(由电阻R4和二极管V组成)削去脉冲电

压的负半波,在BU的输出端形成一串正脉冲电压U4。(4)脉冲

分配器及功率放大

脉冲分配器其作用是把BU产生的矩形脉冲电压U4(经光电隔离器和功率放大器)分配到主电路被控三极管的基极。当U4为高电平时,门1输出低电平,一方面它使门5的输出U C1,4为高电平,V1截止,光电管B1也截止,则U R1=0,经功率放大电路,其输出U b1,4为低电平,使三极管VT1、VT4截止;另一方面门2输出高电平,其后使门6的输出U C2,3为低电平,V2导通发光,使光电管B2导通,则U R2为高电平,经功率放大后,其输出U b2,

为高电平,使三极管VT2、VT3可以导通。反之,当U4为高电3

平时,U C2,3为高电平,B2截止,U b2,3为低电平,使VT2、VT3截止;而U C1,4为低电平,B1导通,U b1,4为高电平,使VT1、VT4可以导通。随着电压U4的周期性变化,电压U b1,4与U b2,3正、负交替变化,从而控制三极管VT1、VT4与VT2、VT3的交替导通与截止。功率放大电路的作用是把控制信号放大,使能驱动大功率晶体三极管。(5)其他控制电路过流失速保护环节。当电枢电流过大和电动机失速时,该环节输出低电压,封锁门5和门6,其输出U C1,4和U C2,3均为高电平,使U b1,4和U b2,

均为低电平,从而关断三极管VT1~VT4,致使电动机停转。

3

*11.27 微型计算机控制的直流传动系统有哪些主要特点?

微型机算计机控制的直流传动系统这种系统的控制规律主要由软件实现,只需配备少量的接口电路就能形成一个完整的控制系

统;其硬件结构简单,可以通过容易更改的软件来实现不同的控制规律或不同的性能要求。此外单片微机除了能实现系统的控制外,还具有系统的保护、诊断和自检等功能。

机电传动控制课后习题答案

第二章机电传动系统的动力学基础 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。 T M-T L>0说明系统处于加速,T M-T L<0 说明系统处于减速, T M-T L=0说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。 试列出以下几种情况下(见题图)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) T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L

T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小? 因为P= Tω,P不变ω越小T越大,ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω,T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大,转速越大GD2越小。 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. 在题图中,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. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点

第三章 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.. 一台直流发电机,其部分铭牌数据如下:P N =180kW, U N =230V,n N =1450r/min, η N =%,试求: ①该发电机的额定电流; ②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η= η N ) P N =U N I N 180KW=230*I N I N =782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N 100/η N P= 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下:P N =, U N =220V, n N =1500r/min, η N =%, 试求该电机的额定电流和转矩。 P N =U N I N η N 7500W=220V*I N * I N =38.5A T N =n N = 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=0,E=0,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.I st =U N /R a 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

机电传动控制试题及答案

1、如图所示,判断哪组是正确的。 (a )L M T T > (b) L M T T = (c) L M T T < A :图(a )M T 为正,是拖动转矩,加速状态 B :图(b )M T =L T ,匀速状态 C :图(c )M T 为正,L T 为负,减速状态 2、关于交流电动机调速方法正确的有: A :变频调速; B :改变磁通调速; C :改变转差率调速; D :定子串电阻调速 3、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 。 A :减少; B :增加; C :等于零。 4、三相鼠笼异步电动机在相同电源电压下,空载启动比满载启动的启动转 矩 。 A :相同; B :大; C :小。 5、如下图所示,曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。试问:电 动机能否在A 点稳定运行 A :能; B :不能; C :不能确定 6.恒功率型机械特性为负载转矩与转速成: A 正比; B 反比。 7、有一台三相异步电动机,正常运行时为?接法,在额定电压下启动,其 N st T T 2.1=,若采用?-Y 换接启动,试问当负载转矩N L T T %35=,电动机能否 启动 A :能; B :不能; C :不能确定 8.三相异步电动机的何种制动又叫发电制动。 A 反接制动; B 反馈制动; C 能耗制动 9.晶体管直流脉宽调速系统比晶闸管直流调速系统动态响应速度: A 高; B 低; C 一样。 10、直流电动机当电枢回路中串接电阻后,其固有的机械特性曲线是: A :由(0,no )出发的一簇向下倾斜的直线; B :一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线; C :;由(0,no )出发的一簇向上倾斜的直线; D :不确定; 11、下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法:

机电传动控制复习题与答案(1)

西南科技大学成教学院德阳教学点 《机电传动控制》练习题 姓名:学号:班级:成绩: 一、单项选择题 1.机电传动的发展大体上经历的阶段顺序是:() A.单电机拖动、双电机拖动、成组拖动 B.成组拖动、单电机拖动、多电机拖动C.单电机拖动、多电机拖动、成组拖动 D.成组拖动、单电机拖动、网络拖动 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M >T L ,电动机旋转方向与T M 相同,转速将产生的变 化是。() A.减速 B.加速 C.匀速 D.停止 3、机电传动系统中如果T M

机电传动控制答案

习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 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。 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-TL>0说明系统处于加速,TM-TL<0 说明系统处于减速,TM-TL=0说明系统处于稳态(即 静态)的工作状态。 试列出以下几种情况下(见题图)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 TL TM N TM=TL TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L M>L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 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=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=ω2 为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小? 因为P= Tω,P不变ω越小T越大,ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω,T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大,转速越大GD2越小。 如图(a)所示,电动机轴上的转动惯量J M=, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。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=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=+2/9+16/225= .如图(b)所示,电动机转速n M=950 r/min,齿轮减速箱的传动比J1= J2=4,卷筒直径D=,滑轮的减速比J3=2,起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M= m2, 齿轮,滑轮和卷筒总的传动效率为。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=*2n/60= rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=4*4*2=s v=ωD/2=2*=s T L=ηC n M=*100**950= GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =*+100*322 = 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. 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。 在题图中,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. 交点是系统的平衡点

机电传动控制课后习题答案1

第二章机电传动系统的动力学基础 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。 T M-T L>0说明系统处于加速,T M-T L<0 说明系统处于减速, T M-T L=0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) T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L

T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.5为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小? 因为P= Tω,P不变ω越小T越大,ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω,T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大,转速越大GD2越小。 2.9 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. 2.11 在题2.11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. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点

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.. 3.5 一台直流发电机,其部分铭牌数据如下:P N=180kW, U N=230V,n =1450r/min,ηN=89.5%,试求: N ①该发电机的额定电流; ②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η =ηN) P N=U N I N 180KW=230*I N I N=782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N100/ηN P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下:P N=7.5KW, U N=220V, n =1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 N P N=U N I NηN 7500W=220V*I N*0.885 I N=38.5A T N=9.55P N/n N =47.75Nm 3.11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=0,E=0,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.I st=U N/R a 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

机电传动控制课后习题答案

习题与思考题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-TL>0说明系统处于加速,TM-TL<0 说明系统处于减速,TM-TL=0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>0说明系统处于加速。 TM-TL<0 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 2.7 如图2.3(a )所示,电动机轴上的转动惯量J M =2.5kgm 2, 转速n M =900r/min; 中间传 动轴的转动惯量J L =16kgm 2,转速n L =60 r/min 。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=Nm/N1=900/300=3 ,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j 2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2 . 2.8 如图2.3(b )所示,电动机转速n M =950 r/min ,齿轮减速箱的传动比J 1= J 2=4,卷 筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J 3=2,起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD 2M =1.05N m 2, 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T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD 2z.。 ωM =3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM /j 1j 2j 3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L =9.55FV/ηC n M =9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD 2Z =δGD M 2+ GD L 2/j L 2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM 2

机电传动控制(全套完整版)

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机电传动控制教案 学院、系:机械电子工程学院机电系 任课教师:任有志 授课专业:机械设计制造及其自动化课程学分: 课程总学时:60学时 课程周学时: 2006年2月20日

机电传动控制教学进程 周次课 次 章节计划学时教学手段教学环境 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 §1.1§1.2§1.3§2.1 §2.3§2.4 §3.1§3.2 §3.3 §3.4§3.5§3.6 §5.1§5.2§5.3§5.4 §5.4§5.5§5.7§5.8 §6.1§6.2§6.3 §6.4 §6.5 §6.7§7.1§7.2 §7.3 §7.4§7.5 §7.6 电动机原理习题讨论课 §8.1 §8.1 §8.2 实验课继电器接触器控 制实验 习题讨论课:§8.3 §8.4 §9.1 §9.2 实验课:可编程序控制器 认识实验 §9.3 §9.3 实验课:可编程序控制器 编程练习 §10.1 §10.2 §10.3§10.5 §10.6 实验课:晶闸管特性及触 发原理 §11.1 §11.2 §11.3 §11.4 §12.1 §13.1 §13.2 §13.3 §13.4 实验课 题讨论课 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 辅导 讲授 讲授 讲授 指导 辅导 讲授 讲授 指导 讲授 指导 讲授 讲授 指导 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 指导 辅导 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室

机电传动控制-1

1 绪论 1.1 机电传动控制的目的和任务 机电传动也称电力拖动或电力传动,是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称。其目的是将电能转变成机械能,实现生产机械的起动/停止和速度调节,以满足生产工艺过程的要求,保证生产过程正常进行。因此,机电传动控制包括用于拖动生产机械的电动机以及电动机控制系统两大部分。 在现代化生产中,生产机械的先进性和电气自动化程度反映了工业生产发展的水平。现代化机械设备和生产系统已不再是传统的单纯机械系统,而是机电一体化的综合系统。机电传动控制已成为现代化机械的重要组成部分。机电传动控制的任务从狭义上讲,是通过控制电动机驱动生产机械,实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低、工人劳动条件的改善以及能源的合理利用;而从广义上讲,则是使生产机械设备、生产线、车间乃至整个工厂实现自动化。 随着现代化生产的发展,生产机械或生产过程对机电传动控制的要求越来越高。例如:一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米,甚至几微米;为了保证加工精度和粗糙度,重型镗床要求在极低的速度下稳定进给,因此要求系统的调速范围很宽;轧钢车间的可逆式轧机及其辅助机械操作频繁,要求在不到1s 的时间内就能完成正反转切换,因此要求系统能够快速起动、制动和换向;对于电梯等提升机构,要求起停平稳,并能够准确地停止在给定的位置上;对于冷、热连轧机或造纸机,要求各机架或各部分之间保持一定的转速关系,以便协调运转;为了提高效率,要求对由数台或数十台设备组成的自动生产线实行统一控制和管理。上述这些要求都要依靠机电传动控制来实现。 随着计算机技术、微电子技术、自动控制理论、精密测量技术、电动机和电器制造业及自动化元件的发展,机电传动控制正在不断创新与发展,如直流或交流无级调速控制系统取代了复杂笨重的变速箱系统,简化了生产机械的结构,使生产机械向性能优良、运行可靠、体积小、重量轻、自动化方向发展。因此,在现代化生产中,机电传动控制具有极其重要的地位。 1.2 机电传动控制的发展 1.2.1 机电传动的发展 机电传动及其控制系统总是随着社会生产的发展而发展的。20世纪初,由于电动机的出现,使得机床的传动方式发生了深刻的变革,电动机替代了蒸汽机。而后,它的发展大体上经历了成组拖动、单电机拖动、多电机拖动和交、直流无级调速四个阶段。 1. 成组拖动 成组拖动是用一台电动机拖动一根天轴,然后再由天轴通过皮带轮和皮带分别拖动各生产机械,这种传动方式生产效率低、劳动条件差,一旦电动机发生故障,将造成成组的生产机械停车。 2. 单电机拖动

华中科大机电传动控制(第五版)课后习题答案解析(DOC)

机电传动控制 冯清秀 邓星钟 等编著 第五版 课后习题答案详解 2.1 说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动态转矩的概念。 答:拖动转矩:电动机产生的转矩Tm 或负载转矩TL 与转速n 相同时,就是拖动转矩。 静态转矩:电动机轴上的负载转矩TL ,它不随系统加速或减速而变化。 动态转矩:系统加速或减速时,存在一个动态转矩Td ,它使系统的运动状态发生变化。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态? dt d J T T L M ω =- 答:运动方程式: d L M T T T =- Td>0时:系统加速; Td=0 时:系统稳速;Td<0时,系统减速或反向加速 2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式,并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)

答:a 匀速,b 减速,c 减速,d 加速,e 减速,f 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? 答:在多轴拖动系统情况下,为了列出这个系统运动方程,必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。 由于负载转矩是静态转矩,所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。 由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关,所以可根据动能守恒原则进行折算。 2.5 为什么低速轴转矩大?调速轴转矩小? 答:忽略磨擦损失的情况下,传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的,即P1=P2 而P1=T1ω1,P2=T2ω2 所以T1ω1=T2ω2,当ω1>ω2时, T1<T2 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 答:因为低速轴的转矩大,所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大,质量也大,所以GD2大,而高速轴正好相反。 2.7 如图所示,电动机轴上的转动惯量JM =2.5kg.m2,转速nM =900r/mim ;中间传动轴的转动惯量J1=2kg.m2,转速n1=300r/mim ;生产机械轴的惯量JL =16kg.m2,转速nL =60r/mim 。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。 答: j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3 jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15 )(8.21516 325.2222211m kg j J j J J J L L M Z ?=++=++= 2.8 如图所示,电动机转速nM =950r/mim ,齿轮减速箱的传动比J1= J2 =4,卷筒直径D =0.24m ,滑轮的减速比J3 =2,起重负荷力F =100N ,电动机的飞轮转矩GDM2=1.05N.m ,齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度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GDZ2。

机电传动控制-作业参考答案

参考答案 第2章机电传动系统的动力学基础 解:已知,传动比j 1=3,j 2=2,,η=。 根据公式()可得等效负载转矩T L 为 =m 根据公式()等效飞轮转矩 为 =m 2 解:(a )、(c )、(d )、(e )稳定系统;(b )不稳定系统。 第3章电动机的工作原理及机械特性 解:(1)根据公式()电枢电阻R a 为 = =~(Ω) 在此,取Ra=(Ω) (2)理想空载转速n 0为 (3)额定转矩T N 为 T N =52.5-n N =-1000-n 0=-1127 O n (r/min)T (N·m) -T N =-52.5n N =1000 n 0=1127

解:(1)额定电枢电流I aN为 (2)额定励磁电流I fN为 (3)励磁功率P f为 (4)额定转矩T N为 (5)额定电流时的反电动势E为 (6)直接启动时的启动电流I st为 (7)如果启动电流I st≤2I aN时,那么启动电阻R st为 此时启动转矩T st为 解:(1)额定电压U N=220/380V表示“△”接法的额定电压为220V,“Y”接法的额定电压为380V。因此线电压为380V时,三相定子绕组应采用“Y”接法。 (2) ■极对数p 根据电动机的型号Y132-6知电动机的级数为6,则极对数p=3。 ■同步转速n0为 ■额定转速下的转差率S N为

■额定转矩T N为 ■启动转矩T st为 由技术参数表可知,T st=2 T N=2×= ■最大转矩T max为 由技术参数表可知,T max=2 T N=2×= ■启动电流I st为 由技术参数表可知, “△”接法:I st==×= “Y”接法:I st==×= (3)额定负载时,电动机的输入功率P I 根据P48,公式()可得电动机的输入功率P I为 解:(1) ■当定子电路的电源电压U=U N时, 额定转矩 启动转矩T st==×=·m ■当定子电路的电源电压U=时,查P56 表3-2可知, 启动转矩==×=·m 综上,当负载转矩T L=250N·m时,在定子电路的电源电压U=U N的情况下电动机能够正常启动;在定子电路的电源电压U=的情况下电动机不能正常启动。 (2)采用“△”启动时的启动转矩T st△为 T st△= 采用“Y”启动时,启动转矩T stY为 T stY=T st△/3=3= T N 因此,采用Y-△降压启动时,在负载转矩为的情况下,电动机不能正常启动;在负载转矩为的情况下,电动机能正常启动。 (3)采用自耦变压器降压启动,设压降为,查P56 表3-2可知, 启动电流==×= 启动转矩==×= N·m

机电传动控制(完整版)

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机电传动控制教案 学院、系:机械电子工程学院机电系 任课教师:任有志 授课专业:机械设计制造及其自动化课程学分: 课程总学时:60学时 课程周学时: 2006年2月20日

机电传动控制教学进程 周次课 次 章节计划学时教学手段教学环境 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 §1.1§1.2§1.3§2.1 §2.3§2.4 §3.1§3.2 §3.3 §3.4§3.5§3.6 §5.1§5.2§5.3§5.4 §5.4§5.5§5.7§5.8 §6.1§6.2§6.3 §6.4 §6.5 §6.7§7.1§7.2 §7.3 §7.4§7.5 §7.6 电动机原理习题讨论课 §8.1 §8.1 §8.2 实验课继电器接触器控 制实验 习题讨论课:§8.3 §8.4 §9.1 §9.2 实验课:可编程序控制器 认识实验 §9.3 §9.3 实验课:可编程序控制器 编程练习 §10.1 §10.2 §10.3§10.5 §10.6 实验课:晶闸管特性及触 发原理 §11.1 §11.2 §11.3 §11.4 §12.1 §13.1 §13.2 §13.3 §13.4 实验课 题讨论课 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 辅导 讲授 讲授 讲授 指导 辅导 讲授 讲授 指导 讲授 指导 讲授 讲授 指导 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 讲授 指导 辅导 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 多媒体教室 机电实验室 多媒体教室

机电传动控制复习题答案(2012)

机电传动控制复习提纲: 1.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。 答:TM-TL>0说明系统处于加速,TM-TL<0说明系统处于减速,TM-TL=0说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。 2.一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? 答:可分为恒转矩型负载特性;离心式通风机型负载特性;直线型负载特性;恒功率型负载特性,4种类型的负载。 3.反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别,各有什么特点? 答:反抗转矩的方向恒与运动方向相反,运动方向发生改变时,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,而在相反方向便促进运动。 4.如何判断系统的稳定平衡点 P12 答:(1)电动机的机械特性曲线和生产机械的负载特性曲线有交点(即拖动系统的平衡点);(2)当转速大于平衡点所对应的转速时,TMTL。5.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? 答:机电时间常数的物理意义是; 是反映机电传动系统机械惯性的物理量,其表达形式有 ; 6.加快机电传动系统的过渡过程一般采用哪些方法? 答:加快机电传动系统的过渡过程一般采用:减少系统的飞轮转矩;增加动态转矩。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? 答:大惯量电动机电枢做得粗而短,较大,但它的最大转矩一般为额定转矩的5到10倍,故快速性能好。其低速时转矩大,可直接驱动生产机械。而且电枢短而粗,散热性好,过载持续时间可以较长。 8.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。 答:电动机的同步转速 转子转速 转子电流频率:=1Hz 9.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?

机电传动控制技术的发展概述

班级:09机设 姓名:叶冬 学号:200930454014 机电传动控制技术的发展概述 一、设备驱动方式的发展概述 1、发展 按电动机供电电流制式的不同,有直流电力拖动和交流电力拖动两种。早期的生产机械如通用机床、风机、泵等不要求调速或调速要求不高,以电磁式电器组成的简单交、直流电力拖动即可以满足。随着工业技术的发展,对电力拖动的静态与动态控制性能都有了较高的要求,具有反馈控制的直流电力拖动以其优越的性能曾一度占据了可调速与可逆电力拖动的绝大部分应用场合。自20年代以来,可调速直流电力拖动较多采用的是直流发电机-电动机系统,并以电机扩大机、磁放大器作为其控制元件。电力电子器件发明后,以电子元件控制、由可控整流器供电的直流电力拖动系统逐渐取代了直流发电机-电动机系统,并发展到采用数字电路控制的电力拖动系统。这种电力拖动系统具有精密调速和动态响应快等性能。这种以弱电控制强电的技术是现代电力拖动的重要特征和趋势。 交流电动机没有机械式整流子,结构简单、使用可靠,有良好的

节能效果,在功率和转速极限方面都比直流电动机高;但由于交流电力拖动控制性能没有直流电力拖动好,所以70年代以前未能在高性能电力拖动中获得广泛应用。随着电力电子器件的发展,自动控制技术的进步,出现了如晶闸管的串级调速、电力电子开关器件组成的变频调速等交流电力拖动系统,使交流电力拖动已能在控制性能方面与直流电力拖动相抗衡和媲美,并已在较大的应用范围内取代了直流电力拖动。 2、主要形式: 1) 成组拖动 成组拖动的方式为:一台电动机---一根天轴---一组生产机械设备。其特点是:机构复杂,损耗大,效率低,工作可靠性差. 2) 单台电动机拖动 单台电动机拖动的结构方式是:一台电动机---一台设备。其特点是:当生产机械设备运动部件较多时,机构仍复杂,满足不了生产工艺要求. 3) 多台电动机拖动 多台电动机拖动的结构式:一台专门的电动机---同一台设备的每一个运动部件。其特点为:机构简单,控制灵活,便于生产机械的自动化. 举例:龙门刨床的刨台,左垂直刀架,右垂直刀架,侧刀架,横梁,夹紧机构,都是分别由一台电动机拖动的. 二、电气控制系统的发展概况

机电传动控制课后习题答案1..

机电传动控制课后习题答案1..

习题与思考题 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岀系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速,TM-TLvO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) 2 2.7如图2.3 (a)所示,电动机轴上的转动惯量j M=2.5kgm ,转速n M=900r/min;中间传动轴的转动惯量 J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。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=Nm/N1=900/300=3 血=Nm/NI=15 TM-TL>0说明系统处于加速TM-TLvO 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 TL 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速

2 2 J=JM+J1/j + JL/j1 2=2.5+2/9+16/225=2.79kgm .2.8 如图2.3 (b)所示,电动机转速n M=950 r/min,齿轮减速箱的传动比J i= 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T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD 2 z .。 3 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度 3 = 3 M/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=3 D/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L=9.55FV/ n c n M=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM 2 2 2 2 GD2Z= 5 GD M2+ GD L20L2 2 2 =1.25*1.05+100*0.24 2/322 =1.318NM 2 2.11在题2.11图中,曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性, 不是? 第三章 3.10 一台他励直流电动机的技术数据如下:P N=6.5KW,U N=220V, I N=3 4.4A, n N=1500r/min, R a =0.242 Q,试 计算岀此电动机的如下特性: ①固有机械特性; ②电枢服加电阻分别为3Q和5Q时的人为机械特性; ③电枢电压为U N/2时的人为机械特性; ④磁通? =0.8? N时的人为机械特性; 并绘岀上述特性的图形。 ① n o = U N n N/(U N-l N R a) =220*1500/220-34.4*0.242 试判断哪些是系统的稳定平衡点?哪些 交点是系统的稳定平衡点交点是系统的平衡点 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

大学机电传动控制课后习题答案完整版

机电传动控制课后习题答案完整版习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 2.1从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态? 答:运动方程式: T d>0时:系统加速; T d=0 时:系统稳速;T d<0时,系统减速或反向加速。 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-TL>0 说明系统处于加速, TM-TL<0 说明系统处于减速, TM-TL=0 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系统的运动方程式,并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向) dt d J T T L M ω = -

答:a匀速,b减速,c减速,d加速,e减速,f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? 答:在多轴拖动系统情况下,为了列出这个系统运动方程,必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电 动机轴上。 由于负载转矩是静态转矩,所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。 由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关,所以可根据动能守恒原则进行折算。 2.5 为什么低速轴转矩大?调速轴转矩小? 答:忽略磨擦损失的情况下,传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的,即P1=P2而P1=T1ω1,P2=T2ω2. 所以T1ω1=T2ω2,当ω1>ω2时, T1<T2 . 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多?答:因为低速轴的转矩大,所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大,质量也大,所以GD2大,而高速轴正好相反。 2.7 如图所示,电动机轴上的转动惯量JM=2.5kg.m2,转速nM=900r/mim;中间传动轴的转动惯量J1=2kg.m2,转速n1=300r/mim;生产机械轴的惯量JL=16kg.m2,转速nL=60r/mim。试求折算到电

机电传动控制课后习题问答题答案

.1 说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动态转矩的概念。 答:拖动转矩:电动机产生的转矩Tm或负载转矩TL与转速n相同时,就是拖动转矩。静态转矩:电动机轴上的负载转矩TL,它不随系统加速或减速而变化。动态转矩:系统加速或减速时,存在一个动态转矩Td,它 使系统的运动状态发生变化。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态? 答:运动方程式:Td>0时:系统加速;Td=0时:系统稳速;Td<0时,系统减速或反向加速 2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式,并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向) 答:a匀速,b减速,c减速,d加速,e减速,f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? 答:在多轴拖动系统情况下,为了列出这个系统运动方程,必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。由于负载转矩是静态转矩,所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关,所以可根据动能守恒原则进行折算。 2.5 为什么低速轴转矩大?调速轴转矩小? 答:忽略磨擦损失的情况下,传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的,即P1=P2而P1=T1ω1,P2=T2ω2所以T1ω1=T2ω2,当ω1>ω2时,T1<T2 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 答:因为低速轴的转矩大,所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大,质量也大,所以GD2大,而高速轴正好相反。 2.9 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? 答:恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。 2.10 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别,各有什么特点? 答:反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。位能性恒转矩负载作用方向恒定,与运动方向无关。 2.11 如图所示,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?答:(d)不是稳定运动点,其余都是稳定运行点。 3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成? 答:转子在主磁通中旋转,要产生涡流和磁滞损耗,采用硅钢软磁材料,可减少磁滞损耗,而采用“片”叠压成,可减少涡流损耗。 3.11 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大? 答:因为Tst=UN/Ra,Ra很小,所以Tst很大,会产生控制火花,电动应力,机械动态转矩冲击,使电网保护装置动作,切断电源造成事故,或电网电压下降等。故不能直接启动。 3.12 他励直流电动机启动过程中有哪些要求?如何实现? 答:要求电流Ist≤(1.5~2)IN,可采用降压启动、电枢回路串电阻进行启动。

机电传动控制习题及其答案11

第十一章 11.1何谓开循环控制系统?何谓闭循环系统?两者各有什么优 缺点? 系统只有控制量(输出量)的单向控制作用,而不存在被控制量的影响和联系,这称之为开环控制系统.优点是结构简单能满足一般的生产需要.缺点是不能满足高要求的生产机械的需要. 负反馈控制系统是按偏差控制原理建立的控制系统,其特点是输入量与输出量之间既有正向的控制作用,又有反向的反馈控制作用,形成一个闭环控制系统或反馈控制系统.缺点是结构复杂,优点可以实现高要求的生产机械的需要. 11.2什么叫调速范围、静差度?它们之间有什么关系?怎样才能 扩大调速范围。 电动机所能达到的调速范围,使电动机在额定负载下所许可的最高转速何在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转速之比(D).转速变化率即调速系统的静差度电动机有理想空载到额定负载时转速降与理想空载转速的比值(S) 两者之间的关系时 D=n max S2/Δn N(1-S2),在保证一定静差度的前提下,扩大系统调速范围的方法是提高电动机的机械特性的硬度以减小Δn N 11.3生产机械对调速系统提出的静态、动态技术的指标有哪些? 为什么要提出这些技术指标? 生产机械对调速系统提出的静态技术的指标有静差度,调速范围,调速的平滑性.动态技术指标有最大超调量,过渡过程时间,振荡次数.

因为机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速指标来决定的. 11.4为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性想适 应?两者如何配合才能算适应。 电动机在调速过程中,在不同的转速下运行时,实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其润许长期输出的最大转矩和最大功率,并不决定于电动机本身,而是决定于生产机械在调速过程中负载转矩及负载功率的大小和变化规律,所以,为了使电动机的负载能力得到最充分的利用,在选择调速方案时,必须注意电动机的调速性质与生产机械的负载特性要适合. 负载为恒转矩型的生产机械应近可能选择恒转矩性质的调速方法,且电动机的额定转矩应等于或略大于负载转矩,负载为转矩恒功率型的生产机械应尽可能选用恒功率性质的调速方法,且电动机的额定功率应等于或略大于生产机械的负载转矩. 11.5有一直流调速系统,其高速时理想的空载转速n01=1480r/min, 低速时的理想空载转速n02=157/min,额定负载时的转矩降Δn N=10 r/min,试画出该系统的静特性.求调速范围和静差度。 调速范围D = n01/n02 =1480/157 =9.23 静差度 S=Δn N/ n01 =10/1480

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