(完整word版)机电传动与控制期末考试及答案
机电传动与控制期末考试及答案
一：选择题：（从下列各题备选答案中选出正确答案） 1、关于交流电动机调速方法不确的有： ( D ) 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。 2、如图所示，判断哪组是正确的。 ( A )
（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 3、延时闭合的动合触点是： ( B )
A B C D
4、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 B 。 A ：减少； B ：增加； C ：等于零。
5、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 。 A ：相同； B ：大； C ：小。
6、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 )
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。 ( B ) A 反接制动；B 反馈制动； C 能耗制动。
9、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
A ：能；
B ：不能；
C ：不能确定
10．．恒功率型机械特性为负载转矩与转速成： ( B ) A 正比; B 反比。
11、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： （ B ）
A：集中控制 B：分散控制
C：联合控制 D：点动控制
12、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 )
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；
13.下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法：( A )
A：增大转子转动惯量； B：增大转子电阻；
C：减小转子转动惯量；
14.电源线电压为380V，三相鼠笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为220V时，能否采用星形—三角形启动？B
A.能
B.不能
C.不一定
15、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。
（ B ）
A．减速 B．加速C．匀速 D．停止
16、机电传动系统中如果T
M L ，电动机旋转方向与T M 相同，转速将产生的变化是。 （ C ） A．加速B．匀速C．减速 D．停止 17、机电传动系统稳定工作时，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。 （ C ） A．减速 B．加速 C．匀速 D．停止 18、起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是_________。（ B ） A．恒功率型B．位能型恒转矩 C．反抗型恒转矩 D．直线型机械特性 19、下面哪个部分是属于直流电动机的定子部分。（ C ） A．换向器 B．电枢绕组 C．励磁绕组 D．风扇 20、直流电动机最常用的启动方式是_______。（ B ） A．串电阻启动 B．降压启动 C．直接启动 D．调节励磁启动 21、绕线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_________。（ D ）A．愈大 B．愈小 C．不变 D．不一定 22、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 ）A．增加 B．不变 C．减小 D．等于零 23、三相异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机 的转矩将_________。（ B ） A．增加B．不变 C．减小 D．等于零 24、不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点。（ B ） A．理想空载点 B．负载工作点 C．启动工作点 D．临界工作点。 25、在单闭环直流调速系统中，若采用比例调节器，闭环系统的静态转速降与开环系统转速降的关系为____。（ B ） A．相同B．1/（1+K）倍C．（1+K）倍D． K倍 26、正常运转的直流无差调速系统，当△U=0时，系统将（ C ） A．停止运转 B．在接近给定转速下运转 C．在给定转速下运转 D．以上都不是 27、下列电器哪一种不是自动电器？（ A ） A．组合开关 B．直流接触器 C．继电器 D．热继电器 28、接触器的常态是指？（ A ） A．线圈未通电情况 B．线圈带电情况 C．触头断开时 D．触头动作 二．填空题 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.直流发电机按励磁方法来分类，分为他励、并励、串励和复励四种。 4.直流发电机的重要运行特性是空载特性和外特性。 5.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。 6.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。 7.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 8、机电传动系统的两种运动状态分别为稳态和动态。 9、直流他励电机，电枢中感应电动势及电磁转矩的表达式分别为和。 10、他励直流电动机的启动方法有三种：直接启动、降压启动、电枢回路内串接外加电阻启动。 11、他励直流电动机恒转矩调速的方法有__调压调速__和_串电阻调速____________,恒功率调速的方法有改变主磁通调速_。 12、他励直流电动机高速下放重物,应用_____反馈__________制动,低速下放重物,应用倒拉反接制动______和___能耗_制动。 13、他励直流电动机带负载运行时,若增大负载转矩,电动机的转速将___减小__。 14、欲改变直流电动机的转向,可以_改变电枢电压极性或改变励磁电压极性。 15、生产机械中利用接触器、继电器实现自动控制的基本控制方法分别有电流、速度、行程、时间。 16、单相绕组流过单相交流时,产生的磁场是_脉动__磁场,三相对称绕组流过三相对称交流电流时,产生的磁场是_旋转_磁场. 17、一个脉动磁场可以分解为两个转向__相反_,转速___相等__,大小__相同__的旋转磁场。 18、三相异步电动机的调速方法有、、、。 19、直流电动机需要用欠电流继电器保护，用于“失磁”保护，防止发生飞车现象。 20、机电传动控制系统从组成原理上分为开环系统和闭环系统。 三．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。 3. 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，使被调量 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。 4. 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。 5.热继电器能否作短路保护？为什么？ 答：热继电器不能作短路保护。因为热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及操作机构传递信号的惰性原因，使热继电器从过载开始到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此热继电器不能用作短路保护。 6．三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？ 答：电流急剧增大，时间长了会烧坏电机。 7.三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？ 答：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；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大。 8.三相异步电动机在一定负载转矩下运行时，如果电源电压降低，电动机的转矩、定子电流和转速有何变化？ 答：转矩跟电压的平方成正比，随电压的降低大大降低；电流跟电压成正比，随电压的降低而降低；转速降低。 9.什么是电动机的调速，什么是电动机的速度变化，二者有什么区别？ 答：调速是在一定负载条件下，人为地改变电路参数，使电动机工作在不同的人为机械特性上；速度变化是在同一机械特性上，由于负载或其他因素引起速度的不同。 10.交流伺服电动机怎样克服“自转”现象，使其当控制信号消失时能迅速停转？说明原因。 答：增大转子导条电阻。这样可使电机的合成转矩在二、四象限，为制动转矩。 四．计算分析题 1. 直流调速系统如下图所示，试分析是何种调速系统？有哪些反馈？并分析当负载增加后，系统的调整过程。 （1）、速度负反馈调速系统 答案：有静差调速系统，速度负反馈调整过程： 当负载减小时 n ↑→U f↑→ΔU ↓= U g?U f →U k ↓→α↑→Ud↓→n ↓ 当负载增加时 n ↓→U f↓→ΔU↑= U g?U f →U k ↑→α↓→Ud↑→n ↑ （2）、电压负反馈 答案：有静差调速系统，电压负反馈 调整过程如下： 负载↑→n ↓→Ia ↑→U f↓→ΔU↑→U k↑→a ↓→n↑←?U↑←??U d↑------------- ?? 负载↓→n ↑→Ia ↓→U f↑→ΔU↓→U k↓→a ↑→n↓←?U↓←??U d↓------------- ??（3）、电流正反馈与电压负反馈的综合反馈系统 答案：有静差调速系统，电流正反馈，电压负反馈 调整过程如下： Uv ↓ 负载↑→n ↓→Ia ↑→→ΔU ↑↑= Ug – Uv + UI →Uk ↑→a ↓→ Ud ↑→ UI ↑ n↑ U ↑ 同理：负载减小时，引起n 上升，通过调节可使n 下降，趋于稳定。 （4）、带电流截止负反馈调速系统 答案：有静差调速系统，电流截止负反馈 调整过程： ①在电流较小时，I a R ②当主回路电流增加到一定值使IaR > Ub 时，二极管D导通，电流负反馈信号I a R 经过二极管与比较电压U b比较后送到放大器，其极性与Ug极性相反，经放大后控制移相角α，使α增大，输出电压U d减小，电动机转速下降。 ③如果负载电流一直增加下去，则电动机速度最后将降到零。电动机速度降到零后，电流不再增大，这样就起到了“限流”的作用。 2.说明控制电路类型及工作原理 定子串电阻降压启动控制电路 1）主回路 当KM1的主触头闭合，KM2的主触头断开时，电动机定子绕组串接电阻后接入电网；KM2的主触头闭合，KM1的主触头断开状态时，电动机直接接入电网。即主回路要求控制回路：启动时，控制KM1得电，KM2失电，当启动结束时，控制KM2得电。（2）控制回路 当电路处于初始状态时，接触器KM1、KM2和时间继电器KT的线圈都失电，电动机脱离电网处于静止状态； 当操作者按下启动按钮SB1时，接触器KM1的线圈首先得电并自锁，其主触头闭合，电动机定子绕组串接电阻启动。在开始启动时，时间继电器KT同时开始延时； 当启动一段时间后，延时继电器的延时时间到，其延时动合触头闭合，使接触器KM2的线圈得电，其动合主触头闭合，短接电阻，使电动机直接接入电网而运行。 KM2的线圈得电后，KM1的状态不影响电路的工作状态，但为了节省能源和增加电器的使用寿命，KM1和KT用KM1的动断辅助触头使其断开。 3. 一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5kW，UN=220V，IN=3 4.4A，nN=1500r/min，Ra=0.242 Ω，试计算出此电动机的如下特性： ⑴固有机械特性 ⑵电枢附加电阻分别为3 Ω和5 Ω时的人为机械特性 ⑶电枢电压为UN/2时的人为机械特性 ⑷磁通Φ＝0.8 ΦN时的人为机械特性 答案略。 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 机电传动与控制 一、填空题 1、凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换、和调节目的的电气元件统称为电器。 2、电器按工作电压等级分为低压电器和高压电器。 3、低压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以下的各种电器。 4、高压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以上的各种电器。 5、电器按用途分为控制电器、主令电器、保护电器、配电电器和执行电器。 6、电器按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器。 7、电磁式电器大多主要由感测部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）组成。 8、电磁机构是电磁式电器的感测部分，它的主要作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，从而完成接通和分断电路。 9、电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁等组成。 10、常用的磁路结构分为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心、衔铁沿轴转动的拍合式铁心、衔铁直线运动的双E型直动式铁心。 11、电磁式电器分为直流和交流两大类，都是利用电磁感应原理制成。 12、吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。 13、所谓电磁铁的吸力特性，是指电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。 14、所谓电磁铁的反力特性，是指反作用力Fr随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。 15、交流电磁铁装短路环的作用是消除振动和噪声。 16、电器的触头主要有桥式触头和指形触头两种结构型式。 17、常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭弧、灭弧罩灭弧和栅片灭弧等。 18、常用的开关电器主要有刀开关、转换开关、断路器和漏电保护断路器。 19、刀开关由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。 20、刀开关按刀数分为单极、双极和三极。 21、转换开关又称组合开关。 22、断路器俗称自动开关，是用于低压配电电路不频繁通断控制，在电路发生短路、过载或欠电压等故障时，能自动分断故障电路，是低压配电线路中应用广泛的一种保护电器。 23、漏电保护断路器是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。 24、熔断器是用于配电线路的严重过载和断路保护。 25、熔断器的安秒特性是指熔断器的熔断时间与熔断电流的关系曲线。 26、熔断器的类型主要有：插入式、螺旋式、封闭管式和新型熔断器四种。 27、选择熔断器时，其额定电压应大于或等于线路的工作电压。 28、熔体额定电流电流的大小与负载的大小及性质有关。 29、主令电器是自动系统中专用于发布控制指令的电器。 30、主令电器按作用分为控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。 31、行程开关是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。 32、接近开关又称无触点行程开关，是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关。 33、万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，用于控制电路发布控制指令或用于远距离控制。 34、接触器能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制。 35、接触器有交流接触器和直流接触器两类。 36、继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。 37、继电器按输出形式分为有触点和无触点两类。 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： 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 五、计算题（要求写出主要步骤每题10分） 1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为：PN＝5．5kW，UN=Uf=220V，nN=1500r／min，η=0．8，Ra＝0．2 Ω。试求： ①额定转矩TN ②额定电枢电流IaN； ③额定电枢电流时的反电势； ④直接启动时的启动电流； ⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少? 解：1. TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35 N.m 2. IaN=pN/ (ηUN)=31.25A 3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V 4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A 5.I’st=UN/(Ra+Rad) ≤3IsN Rad≥UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15Ω T’st=KtφI’st=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 N.m 2．某一调速系统在高速时的理想空载转速no1=1450r／min，低速时的理想空载转速n02=100r／min，额定负载时的转速降△nN=50rmin。 ①试画出该系统的静特性； ②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2； ③在nmax与s2一定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性? 解： 1.静特性 2. D=nmax/nmin=(n01- △nN)/ (n02- △nN) =(1450-50)/(100-50)=28 S2= △nN/n02=0.5 2.有一台三相异步电动机，正常运行时为Δ接法，在额定电压UN下启动时，其启动转矩Tst=1.2TN(TN为额定转矩)，若采用Y—Δ换接启动，试问当负载转矩TL=35％TN时，电动机能否启动?为什么? TstY=1/3*1.2TN=0.4TN>0.35TN=TL 3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?(图中箭头方向为转矩的实际作用方向) 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。 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） 第三章、直流电机 1、机械传动系统负载特性：恒转矩型（反抗性恒转矩负载、位能性恒转矩负载）、离心式通风机型、直线型、恒功率型负载特性。 2、要加快电动机系统过渡过程，应设法减小系统飞轮转矩和增加动态转矩。 3、他励直流电动机 （1）、为什么直流电动机不能直接启动？直流电动机启动方法： 电动机启动之前，n=0,E=0,Ra很小。电动机直接并入电网并施加额定电压时，启动电流Ist=Un/Ra,为额定电流的10-20倍。①在换向过程中，产生危险的电火花，甚至烧坏整流子。 ②过大的电枢电流产生过大的电动应力，可能引起绕组的损坏。③产生与启动电流成正比的启动转矩，在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击，使机械传动部件损坏。④对电网供电电动机来说，过大的启动电流将使保护装置动作，从而切断电源，使生产机械停止工作，或引起电网电压下降，影响其它负载正常运行。 启动方法：①降压启动②在电枢回路中串接外加电阻启动。 问：为什么要逐级切除启动电阻？如果切除太快，会带来什么后果？ 如果启动电阻一下全部切除，在切除瞬间，由于机械惯性作用使电动机转速不能突变，再次瞬间转速维持不变。机械特性会转移到其他特性曲线上，此时冲击电流很大。如果切除太快，会有可能烧坏电动机。 （2）、调速：①改变电枢电路串接电阻Rad、(空载转速不变，随着电阻增加，转速降落增大，特性变软) ②改变电枢供电电压U、（空载转速随电压减小而减小，转速降落不变，特性硬度不变，恒转矩调速）③改变电动机主磁通φ（理想空载转速随磁通改变而改变，转速降落随磁通改变而改变，特性变软，恒功率调速） （3）、制动：反馈制动、反接制动（电源反接，倒拉反接制动）、能耗制动 4、问：一台直流电动机拖动一台卷扬机构，在重物匀速上升时将电枢电源反接，电动机经历了几种运行状态？①正向电动状态，由a到b特性曲线转变②反接制动状态，n降低，到达c点转速为零③反向电动状态，c→f，转速n逐渐反向增加④稳定平衡状态，到达f 平衡点，转速n不再变化 5、单相异步电动机采用定容分相式和罩极式法进行启动 第四章、交流电机 1、三相异步电动机 （1）、启动特性：启动电流大、启动转矩小。 启动方法：①直接启动、②电阻或电抗器降压启动、③Y-△降压启动、④自耦变压器降压启动、⑤软启动器------绕线异步电动机：逐级切除启动电阻法、频敏变阻器启动法。（2）、调速方法：①变极对数调速、②变转差率调速（调压调速、转子电路串接电阻调速）③变频调速（变压变频调速、恒压弱磁调速） （3）、制动方法：反馈制动、反接制动（电源反接，倒拉制动）、能耗制动 2、单相异步电动机启动：电容分相式异步电动机、罩极式单相异步电动机 3、同步电动机启动方法：异步启动法 4、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、结合交流异步电动机的机械特性分析，在负载转矩不变的情况下，当电源电压降低很多 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 五、计算题（要求写出主要步骤每题10分） 1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为： PN＝5．5kW，UN=Uf=220V，nN=1500r／min，η=0．8，Ra＝0．2 Ω。试求： ①额定转矩TN ②额定电枢电流IaN； ③额定电枢电流时的反电势； ④直接启动时的启动电流； ⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少? 解：1. TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35 N.m 2. IaN=pN/ (ηUN)=31.25A 3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V 4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A 5.I’st=UN/(Ra+Rad) ≤3IsN Rad≥UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15Ω T’st=KtφI’st=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 N.m 2．某一调速系统在高速时的理想空载转速 no1=1450r／min，低速时的理想空载转速n02=100r／min，额定负载时的转速降△nN=50rmin。 ①试画出该系统的静特性； ②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2； ③在nmax与s2一定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性? 解：1.静特性 2. D=nmax/nmin=(n01- △nN)/ (n02- △nN) =(1450-50)/(100-50)=28 S2= △nN/n02=0.5 2.有一台三相异步电动机，正常运行时为Δ接法，在额定电压UN下启动时，其启动转矩 Tst=1.2TN(TN为额定转矩)，若采用 Y—Δ换接启动，试问当负载转矩TL=35％TN时，电动机能否启动?为什么? TstY=1/3*1.2TN=0.4TN>0.35TN=TL 3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?(图中箭头方向为转矩的实际作用方向) 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 《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 机电传动控制期末试题 一:选择题: 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。（） A．静态转矩B．加速转矩 C．减速转矩 D．动态转矩 2、机电传动系统稳定工作时中如果TM>TL，电动机旋转方向与TM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TM 6、_________的作用方向恒定，与运动方向无关。（）A．反抗转矩 B．离心式转矩 C．位能转矩 D．恒功率转矩 7、起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是_________。（）A．恒功率型B．位能型恒转矩 C．反抗型恒转矩 D．直线型机械特性 8、下面哪个部分是属于直流电动机的定子部分？（）A．换向器 B．电枢绕组 C．励磁绕组 D．风扇 9、复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是。（）A．串联 B．并联 C．单独分开连接 D．一部分串联其他的并联 10、直流电动机最常用的启动方式是_________。（）A．串电阻启动 B．降压启动 C．直接启动 D．调节励磁启动 11、_________的调速方式可以实现对恒转矩型负载的无极调速。（）A．调压调速 B．串电阻调速 C．弱磁调速 D．A和B 12、直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变_________。（）A．Ke B．Φ C．Ia D．U 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。机电传动控制课后习题答案
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