機電傳動控制課后習題答案.

1、習題與思考題第二章機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎2.1 說明機電傳動系統(tǒng)運動方程中的拖動轉矩，靜態(tài)轉矩和動態(tài)轉 矩。拖動轉矩是由電動機產生用來克服負載轉矩，以帶動生產機械運 動的。靜態(tài)轉矩就是由生產機械產生的負載轉矩。動態(tài)轉矩是拖動 轉矩減去靜態(tài)轉矩。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-TL0 說明系統(tǒng)處于加速，TM-TLvO 說明系統(tǒng)處于減速，TM-TL=O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矩的實際作用方向）TM TLT

2、M TL2.4 多軸拖動系統(tǒng)為什么要折算成單軸拖動系統(tǒng)？轉矩折算為什么 依據折算前后功率不變的原則？轉動慣量折算為什么依據折算前后 動能不變的原則？因為許多生產機械要求低轉速運行，而電動機一般具有較高的額定 轉速。這樣，電動機與生產機械之間就得裝設減速機構，如減速齒輪 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 先將各轉動部分的轉矩和轉動慣量或直線運動部分的質量這算到一 根軸上。轉矩折算前后功率不變的原則是 P=T , p 不變。轉動慣量系統(tǒng)的運動狀態(tài)是加速TMTM= TLTM= TL系統(tǒng)的運動狀態(tài)是減速系統(tǒng)的運動狀態(tài)是勻速折算前后動能不變原則是能量守恒 MV=0.5J2.5

3、 為什么低速軸轉矩大，高速軸轉矩??？因為 P= Ts,P 不變3越小 T 越大，3越大 T 越小。2.6 為什么機電傳動系統(tǒng)中低速軸的 GD 比高速軸的 GD 大得多？因為 P=T3，T=G? D2/375 . P=3G? D2/375. ,P 不變 轉速越小 GD2越大，轉速越大 GD2越小。2.7 如圖 2.3 (a)所示， 電動機軸上的轉動慣量 J2.5kgm2,轉速 nM=900r/min;中間傳動軸的轉動慣量JL=16kgm2,轉速nL=60r/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 動 慣 量:j=Nm/N1=900/300=3,

4、j仁Nm/NI=15J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2.2.8 如圖 2.3 (b)所示，電動機轉速 nM=950 r/min，齒輪減速箱 的傳動比J1二J2=4，卷筒直徑 D=0.24m 滑輪的減速比 J3=2,起重 負荷力F=100N,電動機的費輪轉距 GDMF1.05N吊，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)轉矩TL以及折算到電動機軸上整個拖動系統(tǒng)的飛輪慣 量 GD2z.。3M=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的軸上的角速度3=3M/j1j2j3=99.43/4

5、*4*2=3.11rad/s v=3D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTL=9.55FV/ncn=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NMGD=8GDf+ GD2/jL2= 1.318NM2.9 一般生產機械按其運動受阻力的性質來分可有哪幾種類型的負載？可分為 1恒轉矩型機械特性 2離心式通風機型機械特性 3直線型 機械特性 4 恒功率型機械特性,4 種類型的負載.2.10 反抗靜態(tài)轉矩與位能靜態(tài)轉矩有何區(qū)別，各有什么特點？反抗轉矩的方向與運動方向相反,方向發(fā)生改變時，負載轉矩的方 向也會隨著改變，因而他總是阻礙運動的.位能轉矩的作用方向恒定 與運動方向無關，

6、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?=1.25*1.05+100*0.2422/32交點是系統(tǒng)的平衡點第三章3.1 為什么直流電機的轉子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成？答：防止電渦流對電能的損耗.3.2 并勵直流發(fā)電機正傳時可以自勵，反轉時能否自勵？不能,因為反轉起始勵磁電流所產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 臺他勵直流電動機所拖動的負載轉矩 TL=常數，當電樞電壓附 加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運行狀態(tài)下電樞電流的大小？為

7、什么？這是拖動系統(tǒng)中那些要發(fā)生變化？T=K IaU = E+I aR當電樞電壓或電樞附加電阻改變時，電樞電流大小不變.轉速 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=Ei,如負載轉矩 TL二常數，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱 勵磁使轉速上升到新的穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢將如何變化？是大于，小于還是等于 E1？T=IaKt , 減弱,T 是常數,Ia增大.根據 EN=UN-IaRa,所以 EN減 小., 小于E1.3.5 一臺直流發(fā)電機，其部分銘牌數據如下： PN=180kW, UN=230V,nN=1450r/min,nN=89.5%，試求：

8、1該發(fā)電機的額定電流；2電流保持為額定值而電壓下降為 100V 時，原動機的輸出功率（設此時n=nN）解： PN=UNIN180KW=230*ININ=782.6A該發(fā)電機的額定電流為 782.6AP= IN100/nNP=87.4KW3.6 已知某他勵直流電動機的銘牌數據如下：PN=7.5KW, UN=220V,nN=1500r/min,nN=88.5%, 試求該電機的額定電流和轉矩。PN=UNINnN7500W=220V*IN*0.885IN=38.5ATN=9.55PN/nN=47.75Nm3.7臺他勵直流電動機：PN=15KW, UN=220V,IN=63.5A,nN=2850r/mi

9、n,Ra=0.25Q,其空載特性為:U。/ V1151842302532651f/A0.4420.8021.21.6862.10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為多少？由空載特性其空載特性曲線.當 U=150V 時 If=0.71A當 U=220V 時 If=1.08A3.8一臺他勵直流電動機的銘牌數據為：P=5.5KW, UN=110V,IN=62A, nN=1000r/min,試繪出它的固有機械特性曲線。Ra=(0.500.75)(1-PN/UNIN)UN/INn0=LNnN/(UN-INRS)N=9.55PMnN=0.6(1-5500/110*

10、62)*110/62=0.206Qn0二nLN/(UN-INFQ=1131r/mi nTN=9.55*5500/1000=52.525Nm3.9一臺并勵直流電動機的技術數據如下：PN=5.5KW,UN=110V,IN=61A,額定勵磁電流Ifn=2A, nN=1500r/min,電樞電阻 R =0.2Q, 若忽略機械磨損和轉子的銅耗，鐵損，認為額定運行狀態(tài)下的電 磁轉矩近似等于額定輸出轉矩，試繪出它近似的固有機械特性曲 線。= 110*1500/(110-61*0.2)=9.55*5500/15003.10 一臺他勵直流電動機的技術數據如下：PN=6.5KW,UN=220V,IN=34.4A,

11、 nN=1500r/min, Ra=0.242Q,試計算出此電動機的如下 特性：1固有機械特性；2電樞服加電阻分別為 3Q和 5Q時的人為機械特性；3電樞電壓為 UN/2 時的人為機械特性；4磁通 =0.8 N時的人為機械特性；并繪出上述特性的圖形。 n0=UNnM(UN-INR)=220*1500/220-34.4*0.242 =1559r/mi nTN=9.55PMnN=9.55*6500/1500=1687 r/min=35Nm41.38 n二U/Ke -(Ra+Rd)T/KeK =U/Ke -(Ra+ Rd)T/9.55Ke22當 3Qn=854r/min2 2 2 n二U/0.8Ke

12、 -RaT/9.55Ke 0.8當 =0.8 時 n=1517 r/minno=LNnJ0.8Ke3.11 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 R 很小，所以將電動機直接接入電網并施加額定電壓時，啟動電流將很大st=U/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？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不要有過大的轉矩.可以通過兩種方法來實現電動機的啟動一是降壓啟動.二是在電樞回路內串接外加電阻啟動.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就把電樞電源接通， 這是

13、會產生什 么現象（試從 TL=0 和 TL=TN兩種情況加以分析）？當電動機運行 在額定轉速下，若突然將勵磁繞阻斷開，此時又將出現什么情 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 極靠外電源產生磁場 . 如果忘了先合勵磁繞阻的電源開關就把電 樞電源接通，TL=0 時理論上電動機轉速將趨近于無限大 , 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 , 因為這時電動機轉速極高 , 所產生 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 轉運行 . 但不能用改變電源極性的方法

14、, 因這時電樞電流 Ia 與磁 通同時反響，使電瓷轉矩 T 依然保持原來方向，則電動機不可 能反轉 .3.15一 臺 直 流 他 勵 電 動 機 ， 其 額 定 數 據 如 下 ：PN=2.2KW,U=U=110V,nN=1500r/min,nN=0.8,Ra=0.4Q, Rf=82.7Q。試求：1額定電樞電流 IAn;2額定勵磁電流 IfN;3勵磁功率 Pf;4額定轉矩 TN;5額定電流時的反電勢；6直接啟動時的啟動電流；7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？此時啟動轉矩又為多少？1PN=UNIaNnN2200=110*IaN*0.8IaN=25A2Uf= RfIf

15、NIfN=110/82.7=1.33A Pf= UfIfN=146.3W4額定轉矩 TN=9.55 PN/ nN=14Nm5額定電流時的反電勢 EN=UN-INRa=110V-0.4*25=100V6直接啟動時的啟動電流 Ist=UN/Ra=110/0.4=275A7啟動電阻 2IN UN/ (Ra+Rst)Rst1.8Q啟動轉矩Ke=(UNI hRa)/nN=0.066Ia= UN/ (Ra+RSt)T=Ktla=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

16、一下全部切除 , 在切除瞬間 , 由于機械慣性的作 用使電動機的轉速不能突變 , 在此瞬間轉速維持不變 , 機械特性 會轉到其他特性曲線上 , 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 轉速調節(jié)(調速)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 , 由于負載改變而引起的 ,二速度調 節(jié)則是某一特定的負載下 , 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速？它們的特點是什么？ 他勵電動機的調速方法：第一改變電樞電路外串接電阻 Rad特點在一定負載轉矩下，串接不同的電阻可以得到不同的轉速

17、， 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，調速范圍不大，實現無級調速困難，在調速電阻上消耗大 量電量。第二改變電動機電樞供電電壓特點 當電壓連續(xù)變化時轉速可以平滑無級調速，一般只能自在額 定轉速以下調節(jié)， 調速特性與固有特性相互平行， 機械特性硬度 不變，調速的穩(wěn)定度較高，調速范圍較大，調速時因電樞電流與 電壓無關，屬于恒轉矩調速，適應于對恒轉矩型負載?？梢钥空{ 節(jié)電樞電壓來啟動電機，不用其它啟動設備， 第三改變電動機主磁通特點可以平滑無級調速，但只能弱詞調速，即在額定轉速以上調 節(jié)，調速特性較軟，且受電動機換向條件等的限制，調速范圍不 大，調速時維持電樞電壓和電流

18、步變，屬恒功率調速。3.19 直流電動機的電動與制動兩種運轉狀態(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)出的轉矩 T 的方向與轉速 n 的方向相同 .制動狀態(tài)特點使電動機所發(fā)的轉矩 T 的方向與轉速 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二U/Ke -(Ra+R)T/keKt2T 為負值，電動機正轉時，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的延伸 .反饋制動狀態(tài)下附加電阻越大電動機轉速越高 . 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

19、 任何電阻,重物下放過程中電機的轉速仍過高 .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用在生產機械要求迅速減速停車和 向的場合以及要求經常正反轉的機械上 .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)現在第四象限中的延伸 , 若電動 反向轉在電動狀態(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 , 保證生產的安全 , 缺點是若 轉矩大小估計不準 ,則本應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

20、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，在電動機拖動重物勻 速上升時講電樞電源突然反接， 試利用機械特性從機電過程上說 明：1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？2各種狀態(tài)下轉速變化的機電過程怎樣？1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).電動機正向電動狀態(tài)由 a 到

21、 b 特性曲線轉變；反接制動狀態(tài)轉速逐 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。當系統(tǒng)中的轉矩或負載轉矩發(fā)生改變時，系統(tǒng)就要由一個穩(wěn)定的 運轉狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)定運轉狀態(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,反轉和調速.當系統(tǒng)中德福在轉矩和拖動轉矩相等時，沒有動態(tài)轉矩，系統(tǒng)恒速運轉,這個過程叫穩(wěn)定運行過程，如不經常啟動，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

22、動 ,制動, 反轉和調速的要求 , 必須研究過渡過程的基 本規(guī)律 , 研究系統(tǒng)各參數對時間的變化規(guī)律 , 如轉速 ,轉矩 ,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 . 設計出完善的啟動 , 制動等自動控制線路 , 以求 改善產品質量 ,提高生產率和減輕勞動強度 . 這就是研究過渡過程的 目的和實際意義 . 如造紙機要求衡轉矩 .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

23、理意義上說明它 們的異、同點。4.4 機電時間常數的物理意義是什么？它有那些表示形式？各種表 示式各說明了哪些關系？機電時間常數的物理意義是 ns-n=GD2n0dn/375TstdtTm= GDn/375Tst是反映機電傳動系統(tǒng)機械慣性的物理量，表達形 式有Tm= GDno/375Tst和Tm=AnLGD/375TL和Tm= GDns/375Td4.5直 流 他 勵 電 動 機 數 據 如 下 ：PN=21kWUN=220V,lN=115A, nN=980r/mi n,Ra=0.1Q,系統(tǒng)折算到電動機軸上的總飛輪轉矩 G D2=64. 7 N/m2。1求系統(tǒng)的機電時間常數Tm；2若電樞電路串

24、接 1Q的附加電阻，則Tm變?yōu)槎嗌伲?若在上述基礎上在將電動機勵磁電流減小一半，又變?yōu)槎嗌?設磁路沒有飽和)？1N0=nNUN/(UN-INRa)TN=9.55PN/nN=1034 r/min =9.55*21000/980=205Nm 經過計算 Tst=3926 NmTm=GD2n0/375Tst=64.7*1034/375*3926=0.04系統(tǒng)的機電時間常數Tm=0.0452當電樞電路串接 1Q的附加電阻時n=(Rad+R)T JKeKtKe=(UN-INR)/nN=0.212Tm= nLGD/375TL=(Rad+ Ra)GD2/375 (Ke )29.55=0.4383若 在上述基礎

25、上在將電 動機勵磁電 流減小一半,Tm=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no=6Of/pS=(no-n)/ n0態(tài)轉矩 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較大但它的最大轉矩約為額定 轉矩的 5 到 10 倍,快速性能好，且低速時轉矩大，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的概念？充滿系數是電流曲線與衡坐標所包圍的面積除

26、以矩形曲線的面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 50H，滿載時電動機的轉差率為 0.02 求電動機的同步轉速、轉子轉速和轉子電流頻率。=60*50/20.02=(1500-n)/1500=1500r/mi n n=1470r/mi n電動機的同步轉速 1500r/mi n. 轉子轉速 1470 r/mi n,轉子電流頻率.f2=Sfi=0.02*50=

27、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，此電動機是否會反轉？為什么？如果將定子繞組接至電源的三相導線中的任意兩根線對調，例如 將 B,C兩根線對調，即使 B 相遇 C 相繞組中電流的相位對調，此時A 相繞組內的電流導前于 C 相繞組的電流 2n/3 因此旋轉方向也 將變?yōu)锳-C-B 向逆時針方向旋轉，與未對調的旋轉方向相反.5.3 有一臺三相異步電動機，其 nN=1470r/min,電源頻率為 50H。設在額定負載下運行，試求：1定子旋轉磁場對定子的轉速；1500 r/mi n2定子旋轉磁場對轉子的轉速；30 r/min3轉子旋轉磁場對轉子的轉速；30 r/min4轉

28、子旋轉磁場對定子的轉速；1500 r/mi n5轉子旋轉磁場對定子旋轉磁場的轉速。0 r/min5.4 當三相異步電動機的負載增加時，為什么定子電流會隨轉子電流的增加而增加？因為負載增加 n 減小,轉子與旋轉磁場間的相對轉速（nO-n）增加, 轉子導體被磁感線切割的速度提高，于是轉子的感應電動勢增加，轉 子電流特增加,.定子的感應電動使因為轉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載運行時，若電源電壓降低了，此時電動機的轉矩、電流及轉速有無變化？如何變化？若電源電壓降低，電動機的轉矩減小，電流也減小.轉速不 變.5.6 有一臺三相異步電動機，其技術數據

29、如下表所示。型號FN/kWUN/V滿載時Ist/INTst/TNTmaJTN-1nN/rmin 1NAnNX100cosY132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0試求：線電壓為 380V 時，三相定子繞組應如何接法?2求 no,p,SN,TN,Tst,Tmax和 Ist；3額定負載時電動機的輸入功率是多少？1線電壓為 380V 時，三相定子繞組應為 Y 型接法.2TN=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=6.5I

30、st=46.8A一般 nN=(0.94-0.98)n0n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=3n=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)轉動？這兩種情況對電動機將產 生什么影響？三相異步電動機斷了一根電源線后，轉子的兩個旋轉磁場

31、分別 作用于轉子而產生兩個方向相反的轉矩， 而且轉矩大小相等。 故 其作用相互抵消， 合轉矩為零，因而轉子不能自行啟動，而在運 行時斷了一線， 仍能繼續(xù)轉動轉動方向的轉矩大于反向轉矩， 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，啟動電流和啟動轉矩都相同。 Tst=KR2u2/(R22+X220) I=4.44f1N2/R與 U, R2, X20有關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？根據異步電動機的固有機械特性在 Tmax

32、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。5.11 有一臺三相異步電動機，其銘牌數據如下:FN/kW nMr mi-1nUN/VnNx100cosNIst/INTst/TNTmaJTN接法401470380900.96.51.22.0當負載轉矩為 250N- m 時，試問在 U=U 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=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/ （R22+X202）=312 Nm312 Nm250 Nm 所以 U=U 時 電動機能啟動。當 U=0.8U 時

33、Tst二（0.82） KRU/ （R2+X2。2）=0.64*312=199 NmTstno時一部電動機處于發(fā)電狀態(tài).這時轉子導體切割旋轉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，這就改變了旋轉磁場的方向，電磁轉矩由正變到負，這種方法容易造成反 轉.倒拉制動出現在位能負載轉矩超過電磁轉矩時候，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 后電動機反轉當到達 d 時,T=TL系統(tǒng)到達穩(wěn)定狀態(tài)，能耗制動首先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

34、電動機內部建立了一 個固定的磁場，由于旋轉的轉子導體內就產生感應電勢和電流，該 電流域恒定磁場相互作用產生作用方向與轉子實際旋轉方向相反 的轉矩,所以電動機轉速迅速下降，此時運動系統(tǒng)儲存的機械能被 電動機轉換成電能消耗在轉子電路的電阻中.5.19 試說明鼠籠式異步電動機定子極對數突然增加時，電動機的降速過程。No=6Of/p p增加定子的旋轉磁場轉速降低，定子的轉速特隨之降低.5.20 試說明異步電動機定子相序突然改變時，電動機的降速過程異步電動機定子相序突然改變，就改變了旋轉磁場的方向，電動機 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，轉速

35、不能突變，系統(tǒng)運行點 a 只能 平移到曲線 2 的 b點,電磁轉矩由正變到負 , 則轉子將在電瓷轉矩 和服在轉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, 電磁轉矩和轉速 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 電動機的旋轉方向？定子上有兩個繞組 AX,BY,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,當選擇合適的參數使該 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 即可改變單相異步電動機的旋轉方向5.22

36、單相罩極式異步電動機是否可以用調換電源的兩根線端來使電 動機反轉？為什么？不能,因為必須調換電容器 C 的串聯位置來實現，即改變 QB 的接 通位置,就可以改變旋轉磁場的方向 ,從而實現電動機的反轉 ,.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磁場 , 它的功率因數總 是小于 1 的, 同步電動機所需要的磁動勢由定子和轉子共同產生 的當外加三相交流電源的電壓一定時總的磁通不變 , 在轉子勵磁 繞組中通以直流電流后 , 同一空氣隙

37、中 , 又出現一個大小和極性 固定,極對數與電樞旋轉磁場相同的直流勵磁磁場 ,這兩個磁場的相互作用 , 使轉子北電樞旋轉磁場拖動著一同步轉速一起轉動.5.24 一般情況下，同步電動機為什么要采用異步啟動法？ 因為轉子尚未轉動時 ,加以直流勵磁 , 產生了旋轉磁場 ,并以同步 轉速轉動 ,兩者相吸, 定子旋轉磁場欲吸轉子轉動 ,但由于轉子的 慣性,它還沒有來得及轉動時旋轉又到了極性相反的方向, 兩者又相斥,所以平均轉矩為零 , 不能啟動.5.25 為什么可以利用同步電動機來提高電網的功率因數？ 當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

38、電網發(fā)出點感性電流與電感 性無功功率 , 正好補償了電網附近電感性負載 , 的需要 . 使整個電 網的功率因數提高 .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 p=1,試問它的理想空在轉速是多少？ n0=60*f/ p=60*50/1=3000 r/min理想空在轉速是 3000 r/min6.2 何謂“自轉”現象？交流伺服電動機時怎樣克服這一現象，使其 當控制信號消失時能迅速停止？自轉是伺服電動機轉動時控制電壓取消，轉子利用剩磁電壓單相供電,轉子繼續(xù)轉動.克服這一現象方法是把伺服電動機的轉子電阻設計的很大，使電動機在失去控制信號，即成單相運行時，正轉矩

39、或負轉矩的最 大值均出現在 Sm啲地方當速度 n 為正時，電磁轉矩 T 為負，當 n 為負時,T為正,即去掉控制電壓后，單相供電似的電磁轉矩 的方向總是與轉子轉向相反，所以是一個制動轉矩.可使轉子迅 速停止不會存在自轉現象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， 當負載增加時，電動機的控制電流、電磁轉矩和轉速如何變化？ 當副在增加時，n=U/Ke-RT/KeK2電磁轉矩增大，轉速變慢，根 據 n二Uc/Ke-Rala/Ke控制電流增大.6.4 有一臺直流伺服電動機，當電樞控制電壓Uc=110V 時，電樞電流2=0.05A，轉速 ni=3000r/min;加負載后，電樞電

40、流 Ia2=1A,轉 速n2=1500r/min。試做出其機械特性 n=f (T)。6.5 若直流伺服電動機的勵磁電壓一定，當電樞控制電壓 Uc=100V 時，理想空載轉速 n=3000r/min;當 Uc=50V 時，no等于多少？ n=120Uc/nNBLD 電壓與轉速成正比，當 Uc=50V 時，no等于 1500 r/min0.05A1A T6.6 為什么直流力矩電動機要做成扁平圓盤狀結構？ 直流力矩電動機的電磁轉矩為 T=BIaNlD/2 在電樞體積相同條件下, 電樞繞組的導線粗細不變 , 式中的 BIaNl/2 緊思維常數 , 故轉矩 T 與直徑D 近似成正比.電動機得直徑越大力矩

41、就越大.6.7 為什么多數數控機床的進給系統(tǒng)宜采用大慣量直流電動機？因為在設計 . 制造商保證了電動機能造低速或阻轉下運行 , 在阻 轉的情況下 , 能產生足夠大的力矩而不損壞 , 加上他精度高 , 反應 快 , 速度快線性好等優(yōu)點 . 因此它常用在低俗 , 需要轉矩調節(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 , 器定子長生旋轉磁場 , 但轉 子具有慣性 , 跟不上磁場的轉動 , 定子旋轉時而吸引轉子 , 時而又排斥 轉子 , 因此作用在轉子的平均轉矩為零 , 轉子也就旋轉不起來了 .6.9 磁阻式電磁減速同步電

42、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 , 它的結構簡單 , 制造方便., 成本較低,它的轉速一般在每分鐘幾十轉到上百專職踐踏是 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， 定子齒數為 46，極對數為 2，電源頻率為 50Hz,轉子齒數為 50,試求電機的轉速電動機的旋轉角速度為3=(Zr-Zs)2nf/ZrP=(50-46)*2*3.14*50/50*2 =12.56rad3=2nn/60n =60*3/2n=120r/min6.11 交流測速發(fā)電機在理想情況下為什么轉子不動時沒有輸出電 壓？轉子轉動后，為什么輸出電壓與轉子轉速成正比？因為測速發(fā)

43、電動機的輸出電壓 U=Kn=Kd0/dt,所以轉子不動 時沒有輸出典雅 , 轉子動時輸出電壓與轉速成正比 .6.12 何謂剩余電壓、線性誤差、相位誤差？剩余電壓是只當測速發(fā)電動機的轉矩為零時的輸出電壓 . 線性誤差是指嚴格的說輸出電壓和轉速不是直線關系 , 由非線 性引起的誤差稱為線性誤差 .相位誤差 ; 是指在規(guī)定的轉速范圍內 , 輸出電壓與勵磁電壓之 間相位的變化量 .6.13 一臺直流測速發(fā)電機，已知R=180Q,n=3000r/min , FL=2000Q,U=50V,求該轉速下的輸出電流和空載輸出電壓。Ia=Ua/FL=50/2000=0.025AUa=Cen/(1+Ra/RL)50

44、= Cen/(1+180/2000)Cen=Ua0=54.5V輸出電流是 0.025A, 空載輸出電壓是 54.5V6.14 某直流測速發(fā)電機， 在轉速 3000r/min 時，空載輸出電壓為 52V； 接上 2000Q的負載電阻后，輸出電壓為50V。試求當轉速為1500r/min，負載電阻為 5000Q時的輸出電壓。在轉速 3000r/min 時，空載輸出電壓為 52V 時52= Ce3000Ce=52/3000當接上 2000Q的負載電阻后，輸出電壓為 50V 時Ua=Cen/( 1 +Ra/RL)50=52 /(1+ Ra/2000)Ra=80Q當轉速為 1500r/min ,負載電阻為

45、 5000Q時的輸出電壓為 Ua=Ce*1500/(1+80/5000)=26/1.016=25V6.15 直流測速發(fā)電機與交流測速發(fā)電機各有何優(yōu)缺點？直流測速發(fā)電機的優(yōu)點是沒有相位不波動 . 沒有剩余電壓 ,輸 出特性的斜率比交流測速發(fā)動機的大 . 缺點是由于有電刷和換向器 , 因而結構復雜 ,維護不便 .摩擦轉矩大 .有換向火花 ,產生無線電干擾信號,輸出特性不穩(wěn)定 ,且正反轉時,輸出部對稱 .交流測速發(fā)電機的優(yōu)點是不需要電刷和換向器 , 因而結構簡單 , 維護容易 ,慣量小, 無滑動接觸 ,輸出特性穩(wěn)定 ,精度高, 摩擦轉矩小 , 不產生無線電干擾 , 工作可靠 . 正反轉轉向時輸出特性

46、對稱 , 缺點是存 在剩余電壓和相位誤差 , 切負載的大小和性質會影響輸出電壓的幅值 和相位.6.16 試簡述控制式自整角機和力矩式自整角機的工作原理。 控制式自整角機的工作原理是當發(fā)送機得力磁繞組通入勵磁電 流后, 產生交變脈沖磁通 , 在相繞組中感應出感應 ,從而繞組中產生電 流 , 這些電流都產生脈沖磁場 , 并分別在自整角變壓器的單相輸出繞 組中感應出相同的電動勢 .力矩式自整角機的工作原理是當接收機轉子和發(fā)送機的轉子對 定子繞組的位置相同 ,所以兩邊的每相繞組中的電動勢相等 , 因此在 兩邊的三相繞組中沒有電流 . 若發(fā)送機轉子轉動一個角度 ,于是發(fā)送 機和接收機相應的每相定子繞組中

47、的兩個電動勢就不能相互抵消 , 定 子繞組中就有電流 , 這個電流和接受激勵此磁通作用而產生轉矩 .6.17 力矩式自整角機與控制自整角機有什么不同？試比較它們的優(yōu) 缺點。各自應用在什么控制系統(tǒng)中較好。自整角機的輸出電壓需要交流放大器放大后去控制交流伺服電 動機, 伺服電動機同時帶動控制對象和自整角變壓器的轉子 ,它 的轉動總是要使使調角減小，指導3=0 時為止.它適合于大轉矩 的情況 .力矩式自整角機既可以帶動控制對象 , 也可以帶動自整角變壓器 的轉子,由于負載很輕 ,所以不需要用伺服電動機 ,而是由自整角 機直接來實現轉角隨動 .6.18 一臺直線異步電動機，已知電源頻率為50Hz,極矩

48、T為 10cm額定運行時的滑差率為 0.05，試其額定速度。次級線圈的額定速度是 V=(1-S)2ft=(1-0.05)*2*50*0.1=9.5m/s6.19 直線電動機較之旋轉電動機有哪些優(yōu)缺點。直線電動機的優(yōu)點是 1 直線電動機無需中間傳動機構 , 因而使 整個機構得到簡化 ,提高了精度 ,減少了振動和噪聲 .2 反應快速 .3 散熱良好 ,額定值高 ,電流密度可取大值 , 對啟動的限制小 .4 裝配靈 活, 往往可將電動機的定子和動子分別于其他機體合成一體 .缺點是存在著效率和功率因數低 , 電源功率大及低速性能差等 .第七章7.1電動機的溫升與哪些因素有關？電動機銘牌上的溫升值其含義

49、 是什么？電動機的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關 系？電動機的溫升與銅耗 , 鐵耗和機械損耗有關 . 電動機銘牌上的 溫升值其含義是電動機絕緣許可的最高溫度 . 電動機的溫升、溫 度以及環(huán)境溫度三者之間是剛工作時電動機的溫度與周圍介質 的溫度之差很小 , 熱量的發(fā)散是隨溫度差遞增的 , 少量被發(fā)散法 到空氣中 , 大量被空氣吸收 ., 因而溫度升高的較快 .隨著電動機 溫度逐漸升高 , 被電動機吸收的減少 , 而發(fā)散到空氣中的熱量增 加.7.2電動機在運行中其電壓、 電流、 功率、 溫升能否超過額定值？ 是何原因？電動機在運行中其電壓、電流、功率、溫升能超過額定值因為 保證電動機長期安

50、全運行的必要條件是按發(fā)熱條件選擇電動機 功率的,只要保證Bmax0a7.3電動機的選擇包括哪些內容？電動機的選擇包括 :1 電動機容量 .2 電動機電壓等級 ,3 電動額 定轉速 .4電動機結構型式 .5 電動機的種類7.4選擇電動機的容量時主要應考慮哪些因素？ 選擇電動機容量應根據三相基本原則進行 :1 發(fā)熱: 電動機在運行的實際最高工作溫度等于或小于電動機的最高工作溫度,2 過載能力：短時間內承受高于額定功率的負載功率時保證BmaxcBa. 當決定電動機容量的主要因素不是發(fā)熱而是電動機的過載 能力，即所選電動機的最大轉矩 Tmax或最大電流 Imax必須大于運行 過程中可能出現的最大負載電

51、流 ILmax和最大負載轉矩 Tlmax.3 啟動 能力必須使電動機能可靠啟動 TL6.3 Nm 所選電動機符合要求.7.9一生產機械需要直流電動機拖動，負載曲線如題7.9 圖所示,試選擇電動機的容量。電動機的等效功率 R=(Pt1+Pt2+Rl3)/( t1+ t2+ t3)=V(52*2+32*3+42*5)/10=4KW電動機的容量為 4KW7.10 有臺 35Kw 工作時間 30min 的短時工作電動機，欲用一臺 Th=90min 的長期工作制電動機代替。若不考慮其他問題(如過載 能力等)，試問長期工作制電動機的容量應選多大？等效功率法 Ps2ts=Pp2tp352*30= P；*90

52、Pp=20.2 Kw長期工作制電動機的容量應選 20.2 Kw7.11 暫載率表示什么？當 =15%寸，能否讓電動機工作 15mi n,休息 85min?為什么？試比較 =15% 30kWH=40% 20kW 兩個重復短時工作制的電動機，哪一臺容量大些？暫載率表示重復短時工作制的工作情況，即二工作時間/(工作時間+停車時間)=tp/(tp+t0)當 =15%寸，不能讓電動機工作 15min,休息 85min,因為規(guī)定一 個周期的總時間 tp+t0不能超過十分鐘.把 20KW 電動機換算成 =15%勺,相對應的等效負載功率為PS=FV%/Sn=20*V0.4/0.15=32.7KW所以 =40%

53、 20Kw 的短時工作制電動機容量大些.7.12 有一生產機械的功率為 10kW,其工作時間 tp=0.72min,10=2.28min,試選擇所用電動機的容量。 = tp/(tp+t0)=0.72/(2.28+0.72)=0.24換算成額定負載暫載率SN=25%寸,其所需要的相對應的等效負載功率為 PS=PVs/ sN= 10*V24%/15%=12.65kw所用電動機的容量為 12.65kw第八章8.1 從接觸器的結構特征上如何區(qū)分交流接觸器與直流接觸器？為什么？直流接觸器與交流接觸器相比，直流接觸器的鐵心比較小，線圈 也比較小，交流電磁鐵的鐵心是用硅鋼片疊柳而成的 .線圈做成 有支架式，

54、形式較扁.因為直流電磁鐵不存在電渦流的現象.8.2 為什么交流電弧比直流電弧容易熄滅？因為交流是成正旋變化的，當觸點斷開時總會有某一時刻電流為 零，此時電流熄滅.而直流電一直存在，所以與交流電相比電弧不易熄 滅.8.3 若交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源，或直流電器的線圈誤接入同電壓的交流電源，會發(fā)生什么問題？若交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源，會因為交流線圈的電阻 太小兒流過很大的電流使線圈損壞.直流電器的線圈誤接入同電壓 的交流電源，觸點會頻繁的通短，造成設備的不能正常運行.8.4 交流接觸器動作太頻繁時為什么會過熱？因為交流接觸啟動的瞬間，由于鐵心氣隙大，電抗小，電流可達到15 倍的工作電流，所以線圈會過熱8.5 在交流接觸器鐵心上安裝短路環(huán)為什么會減少振動和噪聲？在線圈中通有交變電流時 , 再鐵心中產生的磁通是與電流同頻率變 化的，當電流頻率為 50HZ 時磁通每秒有 100 次通過零，這樣所產 生的吸力也為零 ,動鐵心有離開趨勢 , 但還未離開 ,磁通有很快上 來,動鐵心有被吸會 , 造成振動.和噪聲,因此要安裝短路環(huán) .8.6 兩個相同的 110V 交流接觸器線圈能否串聯接于 220V 的交流電源 上運行？為什么？