機電傳動控制_第四版-鄧星鐘-主編-各章課后習(xí)題及答案大全

1、機電傳動控制鄧星鐘第四版課后答案第二章 機電傳動系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)2.1 說明機電傳動系統(tǒng)運動方程中的拖動轉(zhuǎn)矩，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩。 拖動轉(zhuǎn)矩是有電動機產(chǎn)生用來克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，以帶動生產(chǎn)機械運動的。 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩就是由生產(chǎn)機械產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。動態(tài)轉(zhuǎn)矩是拖動轉(zhuǎn)矩減去靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。2.2 從運動方程式怎樣看出系統(tǒng)是處于加速，減速，穩(wěn)態(tài)的和靜態(tài)的工作狀態(tài)。 TM-TL>0說明系統(tǒng)處于加速，TM-TL<0 說明系統(tǒng)處于減速，TM-TL=0說明系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)（即靜態(tài)）的工作狀態(tài)。2.3 試列出以下幾種情況下（見題2.3圖）系統(tǒng)的運動方程式，并說明系統(tǒng)的運動狀態(tài)是加速，減速，還是勻速？（圖中箭頭方向表示轉(zhuǎn)矩

2、的實際作用方向）TM TL TM TL N TM=TL TM< TLTM-TL>0說明系統(tǒng)處于加速。 TM-TL<0 說明系統(tǒng)處于減速 TM TL TM TL TM> TL TM> TL系統(tǒng)的運動狀態(tài)是減速 系統(tǒng)的運動狀態(tài)是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系統(tǒng)的運動狀態(tài)是減速 系統(tǒng)的運動狀態(tài)是勻速2.4 多軸拖動系統(tǒng)為什么要折算成單軸拖動系統(tǒng)？轉(zhuǎn)矩折算為什么依據(jù)折算前后功率不變的原則？轉(zhuǎn)動慣量折算為什么依據(jù)折算前后動能不變的原則？ 因為許多生產(chǎn)機械要求低轉(zhuǎn)速運行，而電動機一般具有較高的額定轉(zhuǎn)速。這樣，電動機與生產(chǎn)機械之間就得裝設(shè)減速機構(gòu)，如減

3、速齒輪箱或蝸輪蝸桿，皮帶等減速裝置。所以為了列出系統(tǒng)運動方程，必須先將各轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量或直線運動部分的質(zhì)量這算到一根軸上。轉(zhuǎn)矩折算前后功率不變的原則是P=T, p不變。轉(zhuǎn)動慣量折算前后動能不變原則是能量守恒MV=0.5J22.5為什么低速軸轉(zhuǎn)矩大，高速軸轉(zhuǎn)矩小？ 因為P= T,P不變越小T越大，越大T 越小。2.6為什么機電傳動系統(tǒng)中低速軸的GD2逼高速軸的GD2大得多?因為P=T，T=GD2/375. P=GD2/375. ,P不變 轉(zhuǎn)速越小GD2越大，轉(zhuǎn)速越大GD2 越小。2.7 如圖2.3（a）所示，電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量JM=2.5kgm2, 轉(zhuǎn)速nM=900r/min; 中間

4、傳動軸的轉(zhuǎn)動慣量JL=16kgm2,轉(zhuǎn)速nL=60 r/min。試求折算到電動機軸上的等效專慣量。 折算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 . 2.8 如圖2.3（b）所示，電動機轉(zhuǎn)速nM=950 r/min，齒輪減速箱的傳動比J1= J2=4，卷筒直徑D=0.24m,滑輪的減速比J3=2，起重負(fù)荷力 F=100N,電動機的費輪轉(zhuǎn)距GD2M=1.05N m2, 齒輪，滑輪和卷筒總的傳動效率為0.83。試球體勝速度v和折算到電動機軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩T L 以及折算到

5、電動機軸上整個拖動系統(tǒng)的飛輪慣量GD2z.。 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的軸上的角速度=M/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv=D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTL=9.55FV/CnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NMGD2Z=GDM2+ GDL2/jL2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM22.9 一般生產(chǎn)機械按其運動受阻力的性質(zhì)來分可有哪幾種類型的負(fù)載？可分為1恒轉(zhuǎn)矩型機械特性2離心式通風(fēng)機型機械特性3直線型機械特性4恒功率型機械特性,4種類型的負(fù)載.2.1

6、0 反抗靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與位能靜態(tài)轉(zhuǎn)矩有何區(qū)別，各有什么特點？ 反抗轉(zhuǎn)矩的方向與運動方向相反,方向發(fā)生改變時,負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也會隨著改變,因而他總是阻礙運動的.位能轉(zhuǎn)矩的作用方向恒定,與運動方向無關(guān)，它在某方向阻礙運動，而在相反方向便促使運動。2.11 在題2.11圖中，曲線1和2分別為電動機和負(fù)載的機械特性，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點？哪些不是？交點是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點. 交點是系統(tǒng)的平衡點 交點是系統(tǒng)的平衡 交點不是系統(tǒng)的平衡點 交點是系統(tǒng)的平衡點 第三章3.1 為什么直流電記得轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成？ 直流電機的轉(zhuǎn)子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊加而成是因為要防止電渦流對電能的損耗.3

7、.2 并勵直流發(fā)電機正傳時可以自勵，反轉(zhuǎn)時能否自勵？不能,因為反轉(zhuǎn)起始勵磁電流所產(chǎn)生的磁場的方向與剩與磁場方向相反,這樣磁場被消除,所以不能自勵. 3.3 一臺他勵直流電動機所拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓附加電阻改變時，能否改變其運行其運行狀態(tài)下電樞電流的大?。繛槭裁?？這是拖動系統(tǒng)中那些要發(fā)生變化？T=KtIa u=E+IaRa 當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時,電樞電流大小不變.轉(zhuǎn)速n與電動機的電動勢都發(fā)生改變. 3.4 一臺他勵直流電動機在穩(wěn)態(tài)下運行時，電樞反電勢E= E1，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢將如何

8、變化? 是大于，小于還是等于E1？T=IaKt, 減弱,T是常數(shù),Ia增大.根據(jù)EN=UN-IaRa ,所以EN減小.,小于E1.3.5 一臺直流發(fā)電機，其部分銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,N=89.5%，試求： 該發(fā)電機的額定電流；電流保持為額定值而電壓下降為100V時，原動機的輸出功率（設(shè)此時=N） PN=UNIN 180KW=230*IN IN=782.6A該發(fā)電機的額定電流為782.6AP= IN100/N P=87.4KW3.6 已知某他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min,

9、N=88.5%, 試求該電機的額定電流和轉(zhuǎn)矩。PN=UNINN 7500W=220V*IN*0.885 IN=38.5A TN=9.55PN/nN =47.75Nm 3.7一臺他勵直流電動機：PN=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,Ra =0.25，其空載特性為：U 0/ V115 184 230 253 265 I f/A0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在額定電流下得到150V 和220 V的端電壓，問其勵磁電流分別應(yīng)為多少？由空載特性其空載特性曲線. 當(dāng)U=150V時 If=0.71A當(dāng)U=220V時 If=1.08A

10、3.8 一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5KW, U N=110V, I N=62A, n N=1000r/min,試?yán)L出它的固有機械特性曲線。 Ra=(0.500.75)(1-PN/UNIN)UN/IN =0.6(1-5500/110*62)*110/62 =0.206 n0=nNUN/(UN-INRa) =1131r/min TN=9.55*5500/1000 =52.525Nm 1131 52.5253.9 一臺并勵直流電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=5.5KW,U N=110V, I N=61A,額定勵磁電流I fn=2A, n N=1500r/min,電樞電阻Ra =0.2,若

11、忽略機械磨損和轉(zhuǎn)子的銅耗，鐵損，認(rèn)為額定運行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩，試?yán)L出它近似的固有機械特性曲線。n0=UNnN/(UN-INRa) TN=9.55PN/nN =110*1500/(110-61*0.2) =9.55*5500/1500 =1687 r/min =35Nm 16873.10一臺他勵直流電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下：PN=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242,試計算出此電動機的如下特性： 固有機械特性；電樞服加電阻分別為3和5時的人為機械特性；電樞電壓為U N/2時的人為機械特性； 磁通=0.8N時的人為機

12、械特性；并繪出上述特性的圖形。 n0=UNnN/(UN-INRa) =220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/minTN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38Nm 1559 41.38 n=U/Ke-(Ra+Rad)T/KeKt2 = U/Ke-(Ra+Rad)T/9.55Ke22當(dāng)3 n=854r/min當(dāng)5 n=311 r/min n= U/Ke-RaT/9.55Ke22當(dāng)UN=0.5UN時 n=732 r/min n0=UNnN/2(UN-INRa) =780 r/min n= U/0.8Ke-RaT/9.55Ke220.82 當(dāng)=0.8時

13、n=1517 r/min n0=UNnN/0.8Ke =1964 r/min n03.11為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大？電動機在未啟動前n=0,E=0,而Ra很小,所以將電動機直接接入電網(wǎng)并施加額定電壓時,啟動電流將很大.Ist=UN/Ra3.12他勵直流電動機直接啟動過程中有哪些要求？如何實現(xiàn)？ 他勵直流電動機直接啟動過程中的要求是1 啟動電流不要過大,2不要有過大的轉(zhuǎn)矩.可以通過兩種方法來實現(xiàn)電動機的啟動一 是降壓啟動 .二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動.3.13 直流他勵電動機啟動時，為什么一定要先把勵磁電流加上？若忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，這是會產(chǎn)生什么現(xiàn)象

14、（試從TL=0 和TL=TN兩種情況加以分析）？當(dāng)電動機運行在額定轉(zhuǎn)速下，若突然將勵磁繞阻斷開，此時又將出現(xiàn)什么情況？ 直流他勵電動機啟動時,一定要先把勵磁電流加上使因為主磁極靠外電源產(chǎn)生磁場.如果忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，TL=0時理論上電動機轉(zhuǎn)速將趨近于無限大,引起飛車, TL=TN時將使電動機電流大大增加而嚴(yán)重過載.3.14直流串勵電動機能否空載運行?為什么？ 串勵電動機決不能空載運行,因為這時電動機轉(zhuǎn)速極高,所產(chǎn)生的離心力足以將繞組元件甩到槽外,還可能串勵電動機也可能反轉(zhuǎn)運行.但不能用改變電源極性的方法,因這時電樞電流Ia與磁通同時反響,使電瓷轉(zhuǎn)矩T依然保持原來方向,

15、則電動機不可能反轉(zhuǎn).3.15 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min, N=0.8,Ra=0.4, Rf=82.7 。試求： 額定電樞電流IAn; 額定勵磁電流IfN; 勵磁功率Pf; 額定轉(zhuǎn)矩TN; 額定電流時的反電勢； 直接啟動時的啟動電流； 如果要是啟動電流不超過額定電流的2倍，求啟動電阻為多少歐？此時啟動轉(zhuǎn)矩又為多少？ PN=UNIaNN2200=110*IaN*0.8 IaN=25A Uf= RfIfN IfN=110/82.7 =1.33A Pf= UfIfN =146.3W額定轉(zhuǎn)矩TN=9.55 PN/ nN =14N

16、m 額定電流時的反電勢EN=UN-INRa=110V-0.4*25=100V 直接啟動時的啟動電流Ist=UN/Ra =110/0.4 =275A 啟動電阻 2IN> UN/ (Ra+Rst) Rst>1.68 啟動轉(zhuǎn)矩 Ke=(UN-INRa)/nN =0.066Ia= UN/ (Ra+Rst) T=KtIa =52.9A =9.55*0.066*52.9 =33.34Nm3.16 直流電動機用電樞電路串電阻的辦法啟動時，為什么要逐漸切除啟動電阻？如切出太快，會帶來什么后果？ 如果啟動電阻一下全部切除,在切除瞬間,由于機械慣性的作用使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變,在此瞬間轉(zhuǎn)速維持不變,機

17、械特性會轉(zhuǎn)到其他特性曲線上,此時沖擊電流會很大,所以采用逐漸切除啟動電阻的方法.如切除太快,會有可能燒毀電機.3.17 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（調(diào)速）與固有的速度變化在概念上有什么區(qū)別 ？ 速度變化是在某機械特性下,由于負(fù)載改變而引起的,二速度調(diào)節(jié)則是某一特定的負(fù)載下,靠人為改變機械特性而得到的.3.18 他勵直流電動機有哪些方法進行調(diào)速？它們的特點是什么？ 他勵電動機的調(diào)速方法： 第一改變電樞電路外串接電阻Rad 特點在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，串接不同的電阻可以得到不同的轉(zhuǎn)速，機械特性較軟，電阻越大則特性與如軟，穩(wěn)定型越低，載空或輕載時，調(diào)速范圍不大，實現(xiàn)無級調(diào)速困難，在調(diào)速電阻上消耗大量電量。 第二改變電動機電

18、樞供電電壓 特點 當(dāng)電壓連續(xù)變化時轉(zhuǎn)速可以平滑無級調(diào)速，一般只能自在額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)，調(diào)速特性與固有特性相互平行，機械特性硬度不變，調(diào)速的穩(wěn)定度較高，調(diào)速范圍較大，調(diào)速時因電樞電流與電壓無關(guān)，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適應(yīng)于對恒轉(zhuǎn)矩型負(fù)載?？梢钥空{(diào)節(jié)電樞電壓來啟動電機，不用其它啟動設(shè)備， 第三改變電動機主磁通 特點可以平滑無級調(diào)速，但只能弱詞調(diào)速，即在額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)，調(diào)速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制，調(diào)速范圍不大，調(diào)速時維持電樞電壓和電流步變，屬恒功率調(diào)速。3.19直流電動機的電動與制動兩種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在？ 電動機的電動狀態(tài)特點是電動機所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同.制動狀態(tài)特

19、點使電動機所發(fā)的轉(zhuǎn)矩T的方向與轉(zhuǎn)速n的方向相反3.20 他勵直流電動機有哪幾種制動方法？它們的機械特性如何？試比較各種制動方法的優(yōu)缺點。1反饋制動機械特性表達式:n=U/Ke-(Ra+Rad)T/keKt2T為負(fù)值,電動機正轉(zhuǎn)時,反饋制動狀態(tài)下的機械特性是第一象限電動狀態(tài)下的機械特性第二象限內(nèi)的延伸.反饋制動狀態(tài)下附加電阻越大電動機轉(zhuǎn)速越高.為使重物降速度不至于過高,串接的附加電阻不宜過大.但即使不串任何電阻,重物下放過程中電機的轉(zhuǎn)速仍過高.如果放下的件較重.則采用這種制動方式運行不太安全.2反接制動 電源反接制動 電源反接制動一般應(yīng)用在生產(chǎn)機械要求迅速減速停車和向的場合以及要求經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的機

20、械上.倒拉反接制動倒拉反接制動狀態(tài)下的機械特性曲線實際上是第一象限電動狀態(tài)下的機械特性區(qū)現(xiàn)在第四象限中的延伸,若電動反向轉(zhuǎn)在電動狀態(tài),則倒拉反接制動狀態(tài)下的機械特性曲就是第三象限中電動狀態(tài)下的機械特性曲線在第二象限延伸.它可以積低的下降速度,保證生產(chǎn)的安全,缺點是若轉(zhuǎn)矩大小估計不準(zhǔn),則本應(yīng)下降的重物可能向上升,機械特硬度小,速度穩(wěn)定性差.3 能耗制動 機械特性曲線是通過原點,且位于第二象限和第四象限的一條直線,優(yōu)點是不會出現(xiàn)像倒拉制動那樣因為對TL的大小估計錯誤而引起重物上升的事故.運動速度也較反接制動時穩(wěn)定.3.21 一臺直流他勵電動機拖動一臺卷揚機構(gòu)，在電動機拖動重物勻速上升時講電樞電源突

21、然反接，試?yán)脵C械特性從機電過程上說明：從反接開始到系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動機經(jīng)歷了幾種運行狀態(tài)？最后在什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點？ 各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機電過程怎樣？ 從反接開始到系統(tǒng)到達新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間,電動機經(jīng)歷了電動機正向電動狀態(tài),反接制動狀態(tài),反向電動狀態(tài),穩(wěn)定平衡狀態(tài). b a c f 電動機正向電動狀態(tài)由a到b特性曲線轉(zhuǎn)變; 反接制動狀態(tài)轉(zhuǎn)速逐漸降低,到達c時速度為零, 反向電動狀態(tài)由c到f速度逐漸增加. 穩(wěn)定平衡狀態(tài),反向到達f穩(wěn)定平衡點,轉(zhuǎn)速不再變化.第四章4.1 什么叫過渡過程？什么叫穩(wěn)定運行過程？試舉例說明之。當(dāng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩或負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生改變時,系統(tǒng)就要由

22、一個穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài),這個變化過程稱為過渡過程.如龍門刨床的工作臺,可逆式軋鋼機的啟動,制動,反轉(zhuǎn)和調(diào)速.當(dāng)系統(tǒng)中德福在轉(zhuǎn)矩和拖動轉(zhuǎn)矩相等時,沒有動態(tài)轉(zhuǎn)矩,系統(tǒng)恒速運轉(zhuǎn),這個過程叫穩(wěn)定運行過程,如不經(jīng)常啟動,制動而長期運行的工作機械.4.2 研究過渡過程有什么實際意義？試舉例說明之。 為了滿足啟動,制動,反轉(zhuǎn)和調(diào)速的要求,必須研究過渡過程的基本規(guī)律,研究系統(tǒng)各參數(shù)對時間的變化規(guī)律,如轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩,電流等對時間的變化規(guī)律,才能正確的選擇機電傳動裝置,為電機傳動自動控制系統(tǒng)提供控制原則.設(shè)計出完善的啟動,制動等自動控制線路,以求改善產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)率和減輕勞動強度.這就是研究

23、過渡過程的目的和實際意義.如造紙機要求衡轉(zhuǎn)矩.4.3 若不考慮電樞電感時，試將電動機突加電樞電壓啟動的過渡過程曲線Ia=f(t),n=f(t)和R-C串聯(lián)電路突加輸入電壓充電過程的過渡過程曲線ic=f(t)、uc=f(t)加以比較，并從物理意義上說明它們的異、同點。4.4 機電時間常數(shù)的物理意義是什么？它有那些表示形式？各種表示式各說明了哪些關(guān)系？ 機電時間常數(shù)的物理意義是ns-n=GD2n0dn/375Tstdtm= GD2n0/375Tst是反映機電傳動系統(tǒng)機械慣性的物理量,表達形式有m= GD2n0/375Tst和m=nLGD2/375TL和m= GD2ns/375Td4.5 直流他勵電

24、動機數(shù)據(jù)如下：PN=21kW,UN=220V,IN=115A,nN=980r/min,Ra=0.1，系統(tǒng)折算到電動機軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=64.7N/m2。 求系統(tǒng)的機電時間常數(shù)m； 若電樞電路串接1的附加電阻，則m變?yōu)槎嗌伲?若在上述基礎(chǔ)上在將電動機勵磁電流減小一半，又變?yōu)槎嗌伲ㄔO(shè)磁路沒有飽和）？ N0=nNUN/(UN-INRa) TN=9.55PN/nN =1034 r/min =9.55*21000/980=205Nm經(jīng)過計算Tst=3926 Nm m= GD2n0/375Tst =64.7*1034/375*3926 =0.04系統(tǒng)的機電時間常數(shù)m=0.045當(dāng)電樞電路串接1的附加

25、電阻時 n=(Rad+Ra)TL/KeKt Ke=(UN-INRa)/nN =0.212 m=nLGD2/375TL =(Rad+Ra)GD2/375 (Ke)29.55 =0.438 若在上述基礎(chǔ)上在將電動機勵磁電流減小一半, m= nLGD2/375TL =(Rad+Ra)GD2/375 (Ke/4)29.55 =1.752s4.6 加快機電傳動系統(tǒng)的過渡過程一般采用哪些方法？ 加快機電傳動系統(tǒng)的過渡過程一般采用1減少系統(tǒng)GD2.2增加動態(tài)轉(zhuǎn)矩Td.4.7 為什么大慣量電動機反而比小慣量電動機更為人們所采用？大慣量電動機電樞作的粗短,GD2較大但它的最大轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的5到10倍,快速性

26、能好,且低速時轉(zhuǎn)矩大,電樞短粗,散熱性好過載持續(xù)時間可以較長. 4.8 試說明電流充滿系數(shù)的概念？充滿系數(shù)是電流曲線與衡坐標(biāo)所包圍的面積除以矩形曲線的面積.4.9 具有矩形波電流圖的過渡過程為什么稱為最優(yōu)過渡過程？它為什么能加快機電傳動系統(tǒng)的過渡過程？ 充滿系數(shù)越接近1越好,說明整個動態(tài)過程中電流保持在最大值不變,整個過渡過程終電流越大,加快過渡過程.從而可獲得最短的過程.第五章5.1 有一臺四極三相異步電動機，電源電壓的頻率為50HZ，滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動機的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500

27、-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 電動機的同步轉(zhuǎn)速1500r/min. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470 r/min, 轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ5.2 將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動機是否會反轉(zhuǎn)？為什么？ 如果將定子繞組接至電源的三相導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào),例如將B,C兩根線對調(diào),即使B相遇C相繞組中電流的相位對調(diào),此時A相繞組內(nèi)的電流導(dǎo)前于C相繞組的電流2/3因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時針方向旋轉(zhuǎn),與未對調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反.5.3 有一臺三相異步電動機，其nN=1470r/min,電源頻率為50HZ。設(shè)在額定負(fù)載下運行

28、，試求： 定子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 定子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速； 30 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子的轉(zhuǎn)速； 1500 r/min 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場對定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。 0 r/min5.4 當(dāng)三相異步電動機的負(fù)載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？ 因為負(fù)載增加n減小,轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速( n0-n)增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高,于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增加,轉(zhuǎn)子電流特增加,.定子的感應(yīng)電動使因為轉(zhuǎn)子的電流增加而變大,所以定子的電流也隨之提高.5.5 三相異步電動機帶動一定的負(fù)載運行時，若電源電壓降低

29、了，此時電動機的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？ 若電源電壓降低, 電動機的轉(zhuǎn)矩減小, 電流也減小. 轉(zhuǎn)速不變.5.6 有一臺三相異步電動機，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。型號PN/kWUN/V滿載時Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r·min-1 IN/A N×100 cosY132S-63 220/380960 12.8/7.2 83 0.756.52.02.0 試求：線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？ 求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist； 額定負(fù)載時電動機的輸入功率是多少？ 線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法. TN=9.55P

30、N/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輸入 P輸入=3/0.83=3.615.7 三相異步電動機正在運行時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時電動機的電流會如何變化？對電動機有何影響？ 電動機的電流會迅速增加,如果時間稍長電機有可能會燒毀.5.8

31、 三相異步電動機斷了一根電源線后，為什么不能啟動？而在運行時斷了一線，為什么仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動？這兩種情況對電動機將產(chǎn)生什么影響？ 三相異步電動機斷了一根電源線后，轉(zhuǎn)子的兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等。故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動，而在運行時斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩，這兩種情況都會使電動機的電流增加。5.9 三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流是否相同？啟動轉(zhuǎn)矩是否相同？ 三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都相同。Tst=KR2u2/(R22+X220) I=4

32、.44f1N2/R 與U，R2，X20有關(guān)5.10 三相異步電動機為什么不運行在Tmax或接近Tmax的情況下? 根據(jù)異步電動機的固有機械特性在Tmax或接近Tmax的情況下運行是非常不穩(wěn)定的，有可能造成電動機的停轉(zhuǎn)。5.11有一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r·min-1UN/VN×100cosNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250N·m時，試問在U=UN和U=0.8UN兩種情況下電動機能否啟動？ TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260Nm

33、Tst/TN=1.2 Tst=312Nm Tst=KR2U2/（R22+X202） =312 Nm 312 Nm>250 Nm 所以U=UN時 電動機能啟動。當(dāng)U=0.8U時 Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202） =0.64*312 =199 NmTst<TL所以電動機不能啟動。 欲采用Y-換接啟動,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 TN和0.35 TN兩種情況下, 電動機能否啟動？ TstY=Tst/3=1.2* TN /3=0.4 TN當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45 TN時電動機不能啟動當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35 TN時電動機能啟動 若采用自耦變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.64，求電源線路

34、中通過的啟動電流和電動機的啟動轉(zhuǎn)矩。IN= PN/ UNN cosN3 =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75AIst/IN=6.5 Ist=487.5A降壓比為0.64時電流=K2 Ist =0.642*487.5=200A電動機的啟動轉(zhuǎn)矩T= K2 Tst=0.642312=127.8 Nm 5.12 雙鼠籠式、深槽式異步電動機為什么可以改善啟動性能？高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機又是如何改善啟動性能的？ 因為雙鼠籠式電動機的轉(zhuǎn)子有兩個鼠籠繞組，外層繞組的電阻系數(shù)大于內(nèi)層繞組系數(shù)，在啟動時S=1，f2=f，轉(zhuǎn)子內(nèi)外兩層繞組的電抗都大大超過他們的電阻，因此，這時轉(zhuǎn)子電流主要決定于

35、轉(zhuǎn)子電抗，此外外層的繞組的漏電抗小于內(nèi)層繞組的漏電抗，因此外籠產(chǎn)生的啟動轉(zhuǎn)矩大，內(nèi)層的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動時起主要作用的是外籠。 深槽式異步電動機的啟動性能得以改善的原理。是基于電流的集膚效應(yīng)。處于深溝槽中得導(dǎo)體，可以認(rèn)為是沿其高度分成很多層。各層所交鏈漏磁通的數(shù)量不同，底層一層最多而頂上一層最少，因此，與漏磁通相應(yīng)的漏磁抗，也是底層最大 而上面最小，所以相當(dāng)于導(dǎo)體有效接面積減小，轉(zhuǎn)子有效電阻增加 ，使啟動轉(zhuǎn)矩增加。 高轉(zhuǎn)差率鼠籠式異步電動機轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻增大，即可以限制啟動電流，又可以增大啟動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子的電阻率高，使轉(zhuǎn)子繞組電阻加大。5.13 線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟

36、動轉(zhuǎn)矩是否也愈大？ 線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩愈大5.14 為什么線繞式異步電動機在轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，啟動電流減小而啟動轉(zhuǎn)矩反而增大？ Tst=KR2U2/（R22+X202） 當(dāng)轉(zhuǎn)子的電阻適當(dāng)增加時，啟動轉(zhuǎn)聚會增加。5.15 異步電動機有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點？ 調(diào)壓調(diào)速 這種辦法能夠無級調(diào)速，但調(diào)速范圍不大 轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速 這種方法簡單可靠，但它是有機調(diào)速，隨著轉(zhuǎn)速降低特性變軟，轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時損耗大。 改變極對數(shù)調(diào)速 這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價格稍高，只能有機調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高

37、，且調(diào)速時所需附加設(shè)備少。 變頻調(diào)速 可以實現(xiàn)連續(xù)的改變電動機的轉(zhuǎn)矩，是一種很好的調(diào)速方法。5.16 什么叫恒功率調(diào)速？什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？ 恒功率調(diào)速是人為機械特性改變的條件下，功率不變。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是人為機械特性改變的條件下轉(zhuǎn)矩不變。5.17 異步電動機變極調(diào)速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？ 假設(shè)將一個線圈組集中起來用一個線圈表示，但繞組雙速電動機的定子每組繞組由兩各項等閑圈的半繞組組成。半繞組串聯(lián)電流相同，當(dāng)兩個半繞組并聯(lián)時電流相反。他們分別代表兩中極對數(shù)?？梢姼淖儤O對數(shù)的關(guān)鍵在于 使每相定子繞組中一般繞組內(nèi)的電流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實現(xiàn)。 A X A X 改變即對

38、數(shù)調(diào)速的原理5.18 異步電動機有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點？ 異步電動機有三種反饋制動,反接制動和能耗制動. 反饋制動當(dāng)電動機的運行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速,即n1.>n0時一部電動機處于發(fā)電狀態(tài).這時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機狀態(tài)時的方向相反.電流改變了方向,電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向.反接制動 電源反接改變電動機的三相電源的相序,這就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),這種方法容易造成反轉(zhuǎn).倒拉制動出現(xiàn)在位能負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時候,例如起重機放下重物時,機械特性曲線如下圖,特性曲線由a到b,在降速最后電動機反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)竭_d時,T=TL系統(tǒng)到達穩(wěn)定狀態(tài), b a d能耗制動 首先

39、將三項交流電源斷開,接著立即將一個低壓直流電圓通入定子繞組.直流通過定子繞組后,在電動機內(nèi)部建立了一個固定的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流,該電流域恒定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,所以電動機轉(zhuǎn)速迅速下降,此時運動系統(tǒng)儲存的機械能被電動機轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中.5.19 試說明鼠籠式異步電動機定子極對數(shù)突然增加時，電動機的降速過程。 N0=60f/p p增加定子的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速降低,定子的轉(zhuǎn)速特隨之降低.5.20 試說明異步電動機定子相序突然改變時，電動機的降速過程。 b a 1 2 c 異步電動機定子相序突然改變,就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的方向,電動機

40、狀態(tài)下的機械特性曲線就由第一象限的曲線1變成了第三象限的曲線2但由于機械慣性的原因,轉(zhuǎn)速不能突變,系統(tǒng)運行點a只能平移到曲線2的b點,電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負(fù),則轉(zhuǎn)子將在電瓷轉(zhuǎn)矩和服在轉(zhuǎn)矩的共同作用下迅速減速,在從點b到點c的整個第二相限內(nèi),電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 方向相反,.5.21 如圖5.51所示：為什么改變QB的接通方向即可改變單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向？ 定子上有兩個繞組AX,BY,一個是啟動繞組,另一個是運行繞組, BY上串有電容.他們都鑲嵌在定子鐵心中,兩個繞組的軸線在空間上垂直,繞組BY電路中串接有電容C,當(dāng)選擇合適的參數(shù)使該繞組中的電流iA在相位上超前或滯后iB,從而改變QB的接通方向即可改

41、變單相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向5.22 單相罩極式異步電動機是否可以用調(diào)換電源的兩根線端來使電動機反轉(zhuǎn)？為什么？ 不能,因為必須調(diào)換電容器C的串聯(lián)位置來實現(xiàn),即改變QB的接通位置,就可以改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向,從而實現(xiàn)電動機的反轉(zhuǎn),.5.23 同步電動機的工作原理與異步電機的有何不同？ 異步電動機的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵磁,它所需要的全部磁動勢均由定子電流產(chǎn)生,所以一部電動機必須從三相交流電源吸取滯后電流來建立電動機運行時所需要的旋轉(zhuǎn)磁場,它的功率因數(shù)總是小于1的,同步電動機所需要的磁動勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流電源的電壓一定時總的磁通不變,在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通以直流電流后,同一空氣隙中,又出現(xiàn)

42、一個大小和極性固定,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同的直流勵磁磁場,這兩個磁場的相互作用,使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖動著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動.5.24 一般情況下，同步電動機為什么要采用異步啟動法？ 因為轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時,加以直流勵磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場,并以同步轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動,兩者相吸,定子旋轉(zhuǎn)磁場欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,但由于轉(zhuǎn)子的慣性,它還沒有來得及轉(zhuǎn)動時旋轉(zhuǎn)又到了極性相反的方向,兩者又相斥,所以平均轉(zhuǎn)矩為零,不能啟動.5.25 為什么可以利用同步電動機來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？ 當(dāng)直流勵磁電流大于正常勵磁電流時,電流勵磁過剩,在交流方面不僅無需電源供電,而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出點感性電流與電感性無功功率,正好補償了電網(wǎng)附近電感性

43、負(fù)載,的需要.使整個電網(wǎng)的功率因數(shù)提高.第六章6.1 有一臺交流伺服電動機，若加上額定電壓，電源頻率為50Hz,極對數(shù)P=1，試問它的理想空在轉(zhuǎn)速是多少？n0=60*f/p =60*50/1 =3000r/min理想空在轉(zhuǎn)速是3000 r/min6.2何謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？交流伺服電動機時怎樣克服這一現(xiàn)象，使其當(dāng)控制信號消失時能迅速停止？ 自轉(zhuǎn)是伺服電動機轉(zhuǎn)動時控制電壓取消,轉(zhuǎn)子利用剩磁電壓單相供電,轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動. 克服這一現(xiàn)象方法是把伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻設(shè)計的很大,使電動機在失去控制信號,即成單相運行時,正轉(zhuǎn)矩或負(fù)轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>1的地方.當(dāng)速度n 為正時,電磁轉(zhuǎn)矩T為負(fù),當(dāng)n為

44、負(fù)時,T為正,即去掉控制電壓后,單相供電似的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反,所以是一個制動轉(zhuǎn)矩.可使轉(zhuǎn)子迅速停止不會存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象6.3有一臺直流伺服電動機，電樞控制電壓和勵磁電壓均保持不變，當(dāng)負(fù)載增加時，電動機的控制電流、電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速如何變化？ 當(dāng)副在增加時, n=Uc/Ke-RT/KeKt2電磁轉(zhuǎn)矩增大,轉(zhuǎn)速變慢,根據(jù) n=Uc/Ke-RaIa/Ke控制電流增大. 6.4有一臺直流伺服電動機，當(dāng)電樞控制電壓Uc=110V時,電樞電流Ia1=0.05A，轉(zhuǎn)速n1=3000r/min;加負(fù)載后，電樞電流I a2=1A, 轉(zhuǎn)速n2=1500r/min。試做出其機械特性n=f (T)。 電動機的

45、電磁轉(zhuǎn)矩為T=BIaNLD/2, n 3000 1500 0.05A 1A T6.5 若直流伺服電動機的勵磁電壓一定，當(dāng)電樞控制電壓Uc=100V時，理想空載轉(zhuǎn)速n0=3000r/min;當(dāng)Uc=50V時，n0等于多少？n0=120Uc/NBLD 電壓與轉(zhuǎn)速成正比,當(dāng)Uc=50V時, n0等于1500 r/min6.6 為什么直流力矩電動機要做成扁平圓盤狀結(jié)構(gòu)？ 直流力矩電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為T=BIaNlD/2在電樞體積相同條件下,電樞繞組的導(dǎo)線粗細(xì)不變,式中的BIaNl/2緊思維常數(shù),故轉(zhuǎn)矩T與直徑D近似成正比.電動機得直徑越大力矩就越大.6.7 為什么多數(shù)數(shù)控機床的進給系統(tǒng)宜采用大慣量直流電

46、動機？ 因為在設(shè)計.制造商保證了電動機能造低速或阻轉(zhuǎn)下運行,在阻轉(zhuǎn)的情況下,能產(chǎn)生足夠大的力矩而不損壞,加上他精度高,反應(yīng)快,速度快線性好等優(yōu)點.因此它常用在低俗,需要轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和需要一定張力的隨動系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件.6.8 永磁式同步電動機為什么要采用異步啟動？ 因為永磁式同步駛電動機剛啟動時,器定子長生旋轉(zhuǎn)磁場,但轉(zhuǎn)子具有慣性,跟不上磁場的轉(zhuǎn)動,定子旋轉(zhuǎn)時而吸引轉(zhuǎn)子,時而又排斥轉(zhuǎn)子,因此作用在轉(zhuǎn)子的平均轉(zhuǎn)矩為零,轉(zhuǎn)子也就旋轉(zhuǎn)不起來了. 6.9 磁阻式電磁減速同步電動機有什么突出的優(yōu)點？ 磁阻式電磁減速同步電動機無需加啟動繞組,它的結(jié)構(gòu)簡單,制造方便.,成本較低,它的轉(zhuǎn)速一般在每分鐘幾十轉(zhuǎn)到上

47、百專職踐踏是一種常用的低速電動機.6.10 一臺磁組式電磁減速同步電動機，定子齒數(shù)為46，極對數(shù)為2，電源頻率為50Hz,轉(zhuǎn)子齒數(shù)為50，試求電機的轉(zhuǎn)速。 電動機的旋轉(zhuǎn)角速度為=(Zr-Zs)2f/ZrP =(50-46)*2*3.14*50/50*2 =12.56rad =2n/60 n =60*/2 =120r/min6.11 交流測速發(fā)電機在理想情況下為什么轉(zhuǎn)子不動時沒有輸出電壓？轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動后，為什么輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速成正比？ 因為測速發(fā)電動機的輸出電壓U=Kn=KKd/dt,所以轉(zhuǎn)子不動時沒有輸出典雅,轉(zhuǎn)子動時輸出電壓與轉(zhuǎn)速成正比.6.12 何謂剩余電壓、線性誤差、相位誤差？剩余電壓是只當(dāng)測速發(fā)電動機的轉(zhuǎn)矩為零時的輸出電壓. 線性誤差是指嚴(yán)格的說輸出電壓和轉(zhuǎn)速不是直線關(guān)系,由非線性引起的誤差稱為線性誤差