机电传动课后重点习题答案
习题与思考题
第二章机电传动系统的动力学基础
22?
GD大得多2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD逼高速轴的2222 GD?D/375. ,P不变转速越小GD越大，转速越大?因为P=Tω，T=GD/375. P=ωG 越小。2J中间传。转速n=900r/min2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量=2.5kgm,M M2=60,转速nJ=16kgm动轴的转动惯量 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。LL:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 折算到电动机轴上的等效转动惯量222J=JM+J1/j+ JL/j1=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？2.10因而他,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
与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在总是阻碍运动的.,位能转矩的作用方向恒定相反方向便促使运动。分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的2图中，曲线2.11 在
题2.111和稳定平衡点？哪些不是？
交点是系统的平衡. 交点是系统的稳定平衡
交点不是系统的平衡点交点是系统的平衡
交点是系统的平衡点
第三章
3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 T=常数，当电枢电压附加电阻改变时，能否L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=KφI u=E+IR aata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，如负载转矩T=常数，外加L1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？1T=IKφ, φ减弱,T是常数,I增大.根据E=U-IR,所以E减小.,小于E. 1aNNtNa aa3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P=7.5KW, U=220V, n=1500r/min,ηNNN =88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。N P=UIηN NNN7500W=220V*I*0.885 N I=38.5A N T=9.55P/n NNN =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很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,a启动电流将很大.I=U/R aNst3.12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.
3.13 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T=0 和T=T两种情况加以分NLL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，T=0时理论上电动机转速将趋近L于无限大,引起飞车, T=T时将使电动机电流大大增加而严重过载.
一台直流他励电动机，其额定数据如下：P=2.2KW,U=U=110V,n=1500r/min,ηNNfN=0.8,R=0.4 NL3.15
Ω, R=82.7Ω。试求：fNa①额定电枢电流I。An②额定励磁电流I。fN③励磁功率P。f④额定转矩T。N⑤额定电流时的反电势；
⑥直接启动时的启动电流；
⑦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？
① P=UIηNNNaN2200=110*I*0.8 aN I=25A aN② U= RI fNff I=110/82.7 fN =1.33A
③ P= UI fN ff =146.3W
④额定转矩T=9.55 P/ n NNN =14Nm
⑤额定电流时的反电势E=U-IR aNNN=110V-0.4*25
=100V
⑥直接启动时的启动电流I=U/R astN =110/0.4
=275A
⑦启动电阻 2I> U/(R+R) stNaN R>1.68Ωst启动转矩 Kφ=(U-IR)/n NNNea
=0.066
Ia= U/(R+R) T=KIφaastNt =52.9A =9.55*0.066*52.9
=33.34Nm
3.17 转速调节（调速）与固有的速度变化在概念上有什么区别？
二速度调节则是某一特定的负载,由于负载改变而引起的,速度变化是在某机械特性下
下,靠人为改变机械特性而得到的.
3.18 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R ad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。
3.19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
3.20 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/Kφ-(R+R)T/kKφ2atadee T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L动时稳定.
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 HZ
4.3 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：
①定子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min
②定子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min
③转子旋转磁场对转子的转速； 30 r/min
④转子旋转磁场对定子的转速； 1500 r/min
⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min
4.4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( n0-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。
满载时/TTst/T TU/V I/I /kW 型号P NNNstNmaxN-1ηminn/r·I/A ×100 cosφNNN2.0
220/380
Y132S-6
6.5
2.0
960 12.8/7.2 83 0.75
3
380V时，三相定子绕组应如何接法？试求：①线电压为；,T和I,T ②求
n,p,S,T stmaxNst0N③额定负载时电动机的输入功率是多少？
. Y型接法①线电压为380V时，三相定子绕组应为=9.55*3000/960=29.8Nm /n T②
=9.55P NNN=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm Tst/ T N=59.6 Nm =2.0 T/ TT maxmaxN=46.8A
=6.5 I/II stNst
一般n=(0.94-0.98)n n=n/0.96=1000 r/min NN00SN= (n-n)/ n=(1000-960)/1000=0.04
0N0P=60f/ n=60*50/1000=3 0③η=P/P N输入P=3/0.83=3.61
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？对电动输入4.7
机有何影响？
电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.
4.8 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。
4.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：
-1 U/V η×100 cosφI/I/kW Pn/r·min Tst/T T/T 接法NNmaxNNNNNNst△2.0
1.2
90
1470
0.9
40
380
6.5
①当负载转矩为250N·m时，试问在U=U和U`=0.8U两种情况下电动机能否启动？NN T=9.55 P/ n NNN=9.55*40000/1470
=260Nm
Tst/T=1.2 N Tst=312Nm
222）/（R+XU Tst=KR2022=312 Nm
312 Nm>250 Nm 所以U=U 时电动机能启动。N．
2222）+X/（R时Tst=（0.8U）KR U=0.8U当2022=0.64*312
=199 Nm
Tst ηcosφ√3 / UI= P NNNNN =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75A I/I=6.5 Nst I=487.5A st2I 0.64时电流=K降压比为st2*487.5=200A =0.6422312=127.8 Nm Tst=0.64电动机的启动转矩T= K4.12线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大， 启动转矩是否也愈大？ 线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩愈大 4.13为什么线绕式异步电动机在转子串电阻启动时，启动电流减小而启动转矩反而增大？ 222当转子的电阻适当增加时，启动转聚会增加。+X（U=KR T/R）2022st 4.14异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ ①调压调速这种办法能够无级调速，但调速范围不大 ②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。 ③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。 ④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。 4.22如图 5.51所示：为什么改变QB的接通方向即可改变单相异步电动机的旋转方向？ 定子上有两个绕组AX,BY,一个是启动绕组,另一个是运行绕组, BY上串有电容.他们都镶嵌在定子铁心中,两个绕组的轴线在空间上垂直,绕组BY电路中串接有电容C,当选择合适的参数使该绕组中的电流i在相位上超前或滞后i,从而改变QB的接通方向即可改变单相异BA步电动机的旋转方向 4.23单相罩极式异步电动机是否可以用调换电源的两根线端来使电动机反转？为什么？ 不能,因为必须调换电容器C的串联位置来实现,即改变QB的接通位置,就可以改变旋转磁场的方向,从而实现电动机的反转,. 4.24同步电动机的工作原理与异步电动机的有何不同 1、转速不同 异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动.其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机. 同步电机转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机。 2、结构与原理不同 同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。 同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流； 而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流。 异步电机简单,成本低.易于安装,使用和维护.所以受到广泛使用.缺点效率低,功率因数低对电网不利.而同步电机效率高是容性负载,可改善电网功率因数.多用工矿大型没备. 3、用途不同 同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。 ；异步电机的功率因数不可调，因此在一些大的功率因数灵活调节励磁同步电机可以通过． 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 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： 2013学年第1学期机电传动与控制考试试卷 一、填空题（每空1分，共20分） 1．通常电动机的铭牌上标有符号△/Y和数字220/380，前者表示定子绕组的接法__，后者表示对应于不同接法的_____线电压值__。 2．__接触器_____是一种依靠电磁力的作用使触点闭合或分离来接通和断开电动机或其它用电设备的自动电器。 3．异步电动机在一定负载稳定运行的条件下，欲得到不同的转速，其调速方法有：改变极对数、改变转差率和改变电源频率。 4．直流发电机通常按励磁方法来分类，分为___他励__、_并励_、_串励和复励___。 5．三相交流异步电动机在结构上包括三相_鼠笼式_电动机和三相_绕线式电动机。 6．机电传动系统从某一个稳定状态变化到另一个稳定状态的过程，称为_过渡过程。 7．变压变频调速适合于__基频___________以下的调速，恒压弱频调速适合于___基频 __以上的调速。、。 8．在自动控制系统中，伺服电动机是一个_执行_元件，它把接收到的_电信号_变为电机的一定转速或者角位移。 9．三相交流异步电动机和直流电动机的制动都可采用_反接____制动和__能耗__制动。 10．旋转变压器由铁芯、两个定子线圈和两个转子线圈组成，是测量_旋转角度的传感器。 11．电气线路图可分为__主电路_____和辅助电路两部分，根据需要，电气线路图包括_电气原理图______、电气安装图和_电气互连图______三种形式。 12、通常把异步电动机固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比称为电动机的过载能力系数。 二．判断题（每小题2分，共20分） 1、为了消除衔铁的振动并由此产生的噪音，需要在直流电磁机构的静铁芯端面安 装一个铜质的短路环。-------------------------------------------------（×） 2、直流他励电动机的制动是指电动机脱离电网，靠摩擦阻转矩消耗机械能使转速 慢慢下降，直到转速为零而停车。------------------------------------------（×） 3、可以用转子串电阻的方法实现三相鼠笼交流电动机的调速。------（×） 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 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 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 1.机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电动机拖动和多电动机拖动三 个阶段。 2.生产机械的机械特性指电动机轴上的负载转矩和转速之间的函数 关系。 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 直流电动机常用的调速方法有改变电枢电路外串电阻、改变电枢电压和改 零电压与欠电压保护和弱励磁保护。 15.晶闸管的导通条件是阳极加正向电压与控制极加正向电压。 16.晶闸管由导通转变为阻断的条件是阳极电压降到零或反向，阻断后它所承 受的电压大小决定于电源电压。 17.我国规定的标准短时工作制运行时间是10min、30min、60min及90min。 18.我国对顶专供重复短时工作制的标准暂载率为15%、25%40%及60%。 19.交流异步电动机常用的调速方法有调压、改变极对数、变频。 20.异步电动机，现运行在正向电动状态，现采用电源反接制动停车，则应把 电动机三相电源的相序改变，当转速接近零时，应将电源切断。 21.在脉动磁场作用下的单相异步电动机是没有启动能力，所以为了解决这一 22. 23. 24. 速系统。 25. 5 1. a)M L 交点（即拖动系统的平衡点）； b)当转速大于平衡点所对应的转速时，T M＜T L，即若干扰使转速上升，当 干扰消除后应有T M－T L＜０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M＞T L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M－T L＞０。 2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a)是系统应能以一定速度匀速运转 b)是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行 速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3.请简述并励发电机电压能建立的条件。 a) b) c) 4. a) b) 5. a) b) c) 6. a 7.对电动机的启动有哪些主要要求？ (1)启动转矩大，电流小(2)平滑，安全可靠(3)简单方便，功耗小 8.直流他励电动机启动时，若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上，这时会 产生什么后果（从T L=0和T L=T N两种情况加以说明）？ 机电传动试卷及答案 精心整理，用心做精品2 北京大学2011年《机电传动控制》 期末试题 A 卷 一、选择题（本题共10小题,每小题2分，共20分) (从下列备选答案中选择正确答案) 1．机电传动的目的是（ ）。 A 、将机械能变为电能 B 、将电能变为机械能 C 、将控制信号进行转换和传递 D 、对电机进行保护 2．三相鼠笼式异步电动机在运行中断了一根电源线，则电动机的转速将 （ ）。 A 、增加 B 、减少 C 、停转 D 、不变 3．瞬时断开的动合触点是（ ）。 A B C D 4．长期带额定负载运行的交流接触器，其额定电流通常选（ ）。 A 、小于负载额定电流 B 、等于负载额定电流 本题 得分 C、负载额定电流的1.3—2倍 D、愈大愈好 5．热继电器在电动机控制线路中的主要作用是实现（）。 A、过载保护 B、零压保护 C、欠压保护 D、短路保护 6．集中控制台一般放在离机床较远的地方，可以在控制台也可以在机床现场进行操作，实现的控制是（）。 A、集中控制 B、分散控制 C、联合控制 D、点动控制 7．异步电动机的转矩与电源电压的关系是( )。 A、成正比 B、成反比 C、无关 D、与电压平方成正比 8．变压器与电机的铁心用硅钢片叠压而成，其主要目的（）。 A. 减少磁滞损耗 B. 减少涡流损耗 C. 减少电器噪声 D. 减少铜损 9．带有换向器装置的电机是( )。 A、交流鼠笼异步电动机 B、交流绕线式异步电动机 C、直流电动机 D、步进电动机 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 精心整理，用心做精品3 机电传动控制期末考试试卷及答案 一、分析与简答题 1.请简述机电传动系统稳定运行的条件。 a)电动机的机械特性曲线n=f（T M）和生产机械的特性曲线n=f（T L）有交点（即拖动系统的平衡点）； b)当转速大于平衡点所对应的转速时，T M＜T L，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M－T L＜０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M＞T L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M－T L＞０。 2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a)是系统应能以一定速度匀速运转 b)是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3.请简述并励发电机电压能建立的条件。 a)发电机的磁极要有剩磁； b)起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同； c)励磁电阻不能过大。 4.请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。 a)两种制动状态的区别在于转速是否变化 b)两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。 5.请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。 a)反馈制动为正常接法； b)反接制动：电源倒拉反接改变电枢电压的极性；倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻； c)能耗制动将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。 6.为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 因电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故a N ST R U I = 很大。 7. 对电动机的启动有哪些主要要求？ a) 启动转矩大，电流小 b) 平滑，安全可靠 c) 简单方便，功耗小 8. 直流他励电动机启动时，若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上，这时会产生什么后果（从T L =0和T L =T N 两种情况加以说明）？ a) T L =0时飞车 b) T L =T N 时电枢电流很大。 9. 有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？ a) 依靠被调量（如转速）与给定量之间的偏差来进行调节，使被调亮接近不变，但又必须具有偏差（即0≠?U ）的反馈控制系统，即有静差调节系统。该系统中采用比例调节器。 b) 依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即0=?U ）的反馈控制系统，即无静差调节系统。该系统中采用比例积分调节器。 10. 什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指标之间有何关系？ a) 调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比，即min max /n n D =； b) 静差率是指负载由理想空载转速到额定负载所对应的转速降落于理想空载转速之比，即0/n n S ?= c) D 与S 之间是相互关联的，调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的转速可调范围；对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。 11. 试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？（图中箭头方向为转矩的实际作用方向） 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 ------单选 通常应用到拖动系统需要迅速而准确地停车及卷扬机重物的恒速下放的场合的制动形式是 收藏 A. 反馈制动 B. 再生制动 C. 能耗制动 D. 反接制动 回答错误!正确答案： C 广泛应用于洗衣机、电风扇等设备上的电动机形式为 收藏 A. 同步电动机 B. 三相线绕式异步电动机 C. 单相异步电动机 D. 三相鼠笼式异步电动机 回答错误!正确答案： C 下列叙述正确的是 收藏 A. 步进电动机的机构形式繁多，工作原理也各不相同 B. 步进电动机结构与一般的旋转电动机不同，没有定子和转子的分别 C. 步进电动机不能把电脉冲信号转换为直线位移 D. 步进电动机是一种将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的机电执行元件 回答错误!正确答案： D 当晶闸管元件阳极与阴极之间加上多大的直流电压时，能使元件导通的控制极最小电流（电压）称为触发电流（电压） 收藏 A. 3V B. 5V C. 10V D. 6V 回答错误!正确答案： D 关于步进电动机通电方式中，“拍”的描述正确的是 收藏 A. 步进电动机每一拍只能有一相电源通电 B. 步进电动机的拍数就是其电源相数 C. 若为三相步进电动机，从一相通电，切换到另一项通电，即为一拍 D. 步进电动机从一种通电状态转换到另一种通电状态就叫做一“拍” 回答错误!正确答案： D 用拖动转矩Tm、制动转矩TL和动态转矩Td表示的转矩平衡方程式可以写为收藏 A. Tm－TL ＝ Td B. Td－TL ＝ Tm C. Tm+ TL ＝ Td D. Td +Tm ＝ TL 回答错误!正确答案： A 下列关于机电传动系统中的负载转矩TL的描述正确的是 收藏 A. 假定电动机某一转动方向为正，负载转矩TL与转速n的方向一致时为正向 B. 假定电动机某一转动方向为正，负载转矩TL与转速n的方向相反时为正向 C. 若TL与n符号相同，则表示TL的作用方向与n相反，TL为拖动转矩 D. 若TL与n符号相反，则表示TL的作用方向与n相同，TL为制动转矩 回答错误!正确答案： B 为了实现生产设备的多点控制，接线的组成原则是 收藏 A. 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点串联 B. 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点并联 C. 各启动按钮的常开触点串联，各停止按钮的常闭触点串联 D. 各启动按钮的常开触点并联，各停止按钮的常闭触点并联 回答错误!正确答案： A 下面那种情况下，可能会发生飞车事故，需要设定相应的保护装置 收藏 机电传动控制(全套完整版) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 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 一、简答填空题（每题3分，共30分） 1) 为什么在一个机电传动系统中低速轴的转矩大？高速轴的转矩小？ 答：功率一定下有大小小大＝ωωT T P = 2) 降低电源电压调速的他励直流电动机带额定转矩运行时，不论转速高低，电枢电流N a I I =。 是否正确或无法确定 （ A ） 。 A ：正确； B ：不正确； C ：无法确定。 3) 忽略空载损耗，拖动恒转矩负载运行的三相异步电动机，其kW P r n N o 5.7m in /1500==，， 若运行时转速min /1440r n N =,则输出转矩=N T 49.74Nm ？转差率S ＝ 0.04 ？ 4) 三相异步电动机定子绕组接法为 ? ，才有可能采用?-Y 起动。 5) 已知一台三相异步电动机的额定功率kW P N 10=，额定电压V U N 380=，额定转速 min /1450r n o =，求其额定驱动转矩为多少？ 答：Nm T N 86.651450 101055.93 =??= 6) 列举你所知道的功率电子器件 晶闸管、固态继电器、大功率场效应管、IGBT 等 。 7) 直流继电器能串联使用吗？ 不能 。 8) PLC 的硬件主要有 CPU 、存储器、输入输出接口电路等 部分组成。 9) 晶闸管可控整流电路的负载有 电阻性负载、电感性负载 。 10) 列举你所知道或使用的PLC 产品 西门子S7－200；三菱PLC ；欧姆龙；松下等 。 二、某台他励直流电动机，额定功率P N =22KW ，额定电压U N =220V ， 额定电流I N = 115A ，额定 转速n N =1500r/min ，电枢回路总电阻Ra=0.1Ω，忽略空载转矩T 0 ，电动机带额定负载运行时，要求把转速降到1000 r/min ，计算：（15分） （1） 采用电枢串电阻调速需串入的电阻值； （2） 采用降低电源电压调速需把电源电压降到多少； （3） 上述二种情况下，电动机的输入功率与输出功率。 解：（1）a N N e N R I n K U +Φ= 1.01151500220?+?Φ=e K 139.0=Φe K 《机电传动控制》试卷 A 适用专业：机制考试日期： 考试时间：120分钟考试形式：闭卷试卷总分：100分 一、填空（每空1分）： 1. 直流电动机的调速方法有____ __ ，和。 2．一台三相异步电动机的额定转速为980r/min，则其极数为，同步转速为，起动时转差率为，额定转差率为。 3．鼠笼型异步电动机的减压起动方法有、、和。 4. 通电延时的时间继电器有两种延时动作的触头。即，符号为；和符号为。 5. 电气控制系统中常设的保护环节有、 和、。 6. F-40M型PLC的内部等效继电器有、、 、和几种。 二、简答题。（每小题5分） 1．交流电器的线圈能否串联使用？为什么？ 2．三相鼠笼式电动机在运行中断了一根电源线未及时发现会导致什么后果？3．简述直流电动机能耗制动的方法。 4．当三相交流异步电动机在额定负载下运行时，由于某种原因，电源电压降低了30%，问此时通入电动机定子绕组的电流是增大还是减少？为什么？5. 试说明下图几种情况下，系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？（图中箭头方向为转矩的实际方向）。 a b c d e 三、计算题（每题12分）： 1. 一台U N=220V，I N=136.5A，R a=0.22Ω的他励直流电动机。 1）如直接起动，起动电流I St是多少？ 2）若要求起动电流是额定电流的两倍，采用电枢回路串电阻起动，应串多大的电阻？采用降低电源电压起动，电压应降至多少？ 2. 一台交流三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P N=10kW， n N=1460r/min，U N=380 V，△接法，ηN=0.868，cosφ=0.88；试求：1） 额定输入电功率；2）额定电流；3）输出的额定转矩；4）采用Y-△ 换接启动时的启动转矩。 四、设计题： 1. 设计某机床刀架进给电动机的控制线路，应满足如下的工艺要 求： 按下启动按钮后，电机正转，带动刀架进给，进给到一定位置时，刀架停止，进行无进刀切削，经一段时间后刀架自动返回，回到原位 又自动停止。试画出主电路和控制线路。（本题15分） 2. 试用F—40M型PLC设计一台小于10KW的三相鼠笼式异步电 动机正反转的控制程序，要求：（本题12分） 1）绘出电动机主电路（应有必要的保护）2）绘出PLC的安装接线 图 3）绘出PLC的梯形图4）写出PLC的指令程序 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 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。 1. 机电传动系统的发展经历了 成组拖动 、单电动机拖动和 多电动机拖动 三个阶段。 2. 生产机械的机械特性指电动机轴上的 负载转矩 和 转速 之间的函数关系。 3. 直流电动机的结构包括 定子 和 转子 两部分。 4. 直流发电机按励磁方法来分类，分为 他励 、并励、串励和 复励 四种。 5. 直流发电机的重要运行特性是 空载特性 和 外特性 。 6. 直流他励电动机的制动状态分为 反馈制动 、反接制动和 能耗制动 三种形式。 7. 直流他励电动机的反接制动分为 电源反接制动 和 倒拉反接制动 两种。 8. 直流电动机的启动方法有 降压启动 和 电枢电路外串启动电阻 。 9. 要有效地缩短过渡过程的时间，应设法 减少GD 2 和 加大动态转矩T d 。 10. 常用的交流电动机有 三相异步电动机 和 同步电动机 。 11. 三相鼠笼式异步电动机的启动方式有 全压启动 和 降压启动 。 12. 三相鼠笼式异步电动机常用的调速方式 变极调速 和 变频调速 。 13. 直流电动机常用的调速方法有改变电枢电路外串电阻、 改变电枢电压 和 改变主磁通 。 14. 电气控制系统中常设的保护环节是 短路保护 、 过电流保护 、长期过载保护、零电压与欠电压保护和弱 励磁保护。 15. 晶闸管的导通条件是 阳极加正向电压 与 控制极加正向电压 。 16. 晶闸管由导通转变为阻断的条件是 阳极电压降到零或反向 ，阻断后它所承受的电压大小决定于 电源电 压 。 17. 我国规定的标准短时工作制运行时间是 10min 、 30min 、60min 及90min 。 18. 我国对顶专供重复短时工作制的标准暂载率为 15% 、 25% 40%及60%。 19. 交流异步电动机常用的调速方法有 调压 、 改变极对数 、 变频 。 20. 异步电动机，现运行在正向电动状态，现采用电 源反接制动停车，则应把 电动机三相电源的相序改变 ， 当转速接近零时，应 将电源切断 。 21. 在脉动磁场作用下的单相异步电动机是没有 启动 能力，所以为了解决这一问题，经常采用 电容分相式 （或罩极式单相） 异步电动机。 22. 自动调速系统的动态技术指标为 最大超调量 、 过渡过程时间 、 震荡次数 。 23. 伺服电动机是将 电 信号转换成 轴上的转角或转速 信号的控制电机。 24. 单闭环直流调速系统，放大器采用比例调节器，则该系统是一个 有静差调速 系统。 25. 三相异步电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 电动 运行状态；当1n n >时为 发 电 运行状态；当n 与1n 反向时为 电磁制动 运行状态。 电气控制的保护环节 一、电流型保护1．短路保护；2．过电流保护； 3．过载保护；4．断相保护；5．欠电流保护。 二、电压型保护1．失压保护；2．欠电压保护；3．过电压保护 。 三、其它保护1．位置保护；2．温度、压力、流量、转速等物理量的保护 1. 请简述机电传动系统稳定运行的条件。 a) 电动机的机械特性曲线n =f （T M ）和生产机械的特性曲线n =f （T L ）有交点（即拖动系统的平衡点）； b) 当转速大于平衡点所对应的转速时，T M ＜T L ，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M －T L ＜０。而 当转速小于平衡点所对应的转速时，T M ＞T L ，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M －T L ＞０。 2. 请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a) 是系统应能以一定速度匀速运转 b) 是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰 消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3. 请简述并励发电机电压能建立的条件。 a) 发电机的磁极要有剩磁； b) 起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同；机电传动控制课后习题答案
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