機(jī)電傳動(dòng)控制例題課后習(xí)題答案華科第四版市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

例2-11.列出系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式；2.說明系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。解：加速運(yùn)行狀態(tài)減速減速拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)矩拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)矩第1頁例2-2Z2/Z1=3，Z4/Z3=5，解（1）第2頁解（2）飛輪矩折算近似計(jì)算第3頁例2-3判斷下列圖b點(diǎn)是否是系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點(diǎn)？解系統(tǒng)中有交叉點(diǎn)ｂ，當(dāng)△ｎ↑時(shí)ＴM<ＴLTM-TL<0當(dāng)△ｎ↓時(shí)ＴM＞ＴTM-TL>0

b點(diǎn)是平衡穩(wěn)定點(diǎn)△ｎｎ△ｎ注意：1.兩機(jī)械特征曲線區(qū)分，

2.同時(shí)滿足兩穩(wěn)定平衡條件。第4頁Tn012cabd）題：兩交點(diǎn)b和c？方法2判斷以下：dTM/dn>0dTL/dn>0不穩(wěn)定！第5頁電動(dòng)機(jī)機(jī)械特征例題

例3-1

一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)下運(yùn)行時(shí)，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電阻均不變，問減弱勵(lì)磁使轉(zhuǎn)速上升到新穩(wěn)態(tài)值后，電樞反電勢將怎樣改變?是大于、小于還是等于E1?解

兩個(gè)已知條件，一個(gè)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL＝常數(shù)；一個(gè)是從一個(gè)穩(wěn)態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)(而不包括瞬態(tài)過程)，電樞反電勢是穩(wěn)態(tài)值。注意：從不能判斷E是怎樣改變第6頁例3-2

一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，功率PN=5.5KW,UN=220V,IN=31A,nN=1500r/min,忽略損耗，認(rèn)為額定運(yùn)行時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩近似等于輸出轉(zhuǎn)矩，試?yán)L制電機(jī)近似固有機(jī)械特征。解：n=f(TL)是一條直線，故只要兩點(diǎn)，理想空載點(diǎn)（0，n0）(TN,,nN)(1)估算Ra第7頁(2)求n0(3)求TN也可求第8頁3.8解：（1）估算電阻Ra=0.5（1-PN/UNIN）UN/IN=0.5×110（1-5500/110×62）/62=0.18KeN=（UN-INRa）/nN=（110-62×0.18）1000=0.1V/r.min-1（2）求n0n0=UN/KeN=110/0.1=1100r/min本章習(xí)題解答第9頁或第10頁（3）求TNTN=9.55×PN/nN=9.55×5500/1000=52.5N.m52.510001100Tn第11頁3.15解：（1）IN=PN/NUN=2200/0.8×110=25A（2）求IfN=Uf/Rf=110/82.7=1.33A（3）Pf=UfIfN=110×1.33=0.146kw（4）TN=9.55×PN/nN=9.55×2200/1500=14N.m（5）E=KeNnN=UN-INRa=110-25×0.4=100V（6）IST=UN/Ra=110/0.4=275A（7）IST=UN/（Ra+RST）2IN

RSTUN/2IN-Ra=110/2×25-0.4=1.8TST=KtNIST=9.55KeNIST

=9.55×2×25×100/1500=31.8N.m第12頁例5-1有一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，Y連接，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為PN=90kW，UN=380V，IN=22．9A，電源頻率f=50Hz，額定轉(zhuǎn)差率SN=2．85％，定子每相繞組匝N1=320，轉(zhuǎn)子每相繞線匝數(shù)N2=20，旋轉(zhuǎn)磁場每極磁通φ＝0.023Wb，試求：(l)定子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢E1：(2)轉(zhuǎn)子每相繞組開路電壓E20：(3)額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢E2N。解(1)E1=4.44f1N1φ=4.44×50×320×0.023＝1634V

(2)轉(zhuǎn)子繞組開路時(shí)，轉(zhuǎn)子電路電流I2=0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)子繞組電動(dòng)勢頻率f2=f1=50Hz，故轉(zhuǎn)子每相繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(即開路電壓)

E20=4.44f2N2φ=4.44f1N2φ=4.44×50×20×0.023=102V(3)求E2Nf2=SNf1＝0.0285×50Hz=1.43HzE2N=4.44f2N2φ=4.44×1.43×20×0.023=2.9V第13頁例5-2有一臺(tái)三相四極異步電動(dòng)機(jī)，其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為nN=1440r/min，R2=0.02Ω，X20=0.08Ω，電源頻率f1=50Hz，E20=20V，試求：(l)電動(dòng)機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)速n0：(2)電動(dòng)機(jī)開啟時(shí)轉(zhuǎn)子電流I2st：(3)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢頻率f2N；(4)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)子電流I2N解(1)n0=60f1/P=60×50/2=1500r/min

(2)

(3)SN=(n0-nN)

/n0=(1500-1440)

/1500=0.04

f2N=SNf1＝0.04×50Hz=2Hz(4)第14頁本章習(xí)題解答5-6（1）因?yàn)殡姍C(jī)每相繞組額定相電壓是220V，而電源線電壓是380V，所以只能采取Y形連接。（2）因?yàn)閚N=960r/min，所以n0=1000r/min

從而p=3第15頁5-11（1）U=UN時(shí)，

TST1=1.2TN=1.29.55

PN/nN=312N?m>TL=250N?m能開啟

U=0.8UN時(shí)，

TST2=0.82TST1=200<TL

不能開啟（2）TSTY=TST/3=312/3=104N?mTL=0.35TN=91N?m能開啟

TL=0.45TN=117N?m不能開啟第16頁（3）采取自偶變壓器開啟時(shí)，降壓比K=0.64

開啟電流、開啟轉(zhuǎn)矩皆為全壓開啟時(shí)K2倍。

IST=6.5IN=6.575=488A則I′ST=K2488=200AT′ST=K2312=128N?m

第17頁例題例6.1一臺(tái)45SZ01型電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)以下：TN=0.0334N.m，nN=3000r/min，PN＝10W，UaN=24V，UfN=24V，IaN=1.1A,IfN＝0．33A。若忽略電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)本身阻轉(zhuǎn)矩，采取電樞控制方式，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL＝0.0167N.m時(shí)，試求：(l)當(dāng)電樞控制電壓Uc=18V時(shí)轉(zhuǎn)速n和堵轉(zhuǎn)(開啟)轉(zhuǎn)矩；(2)求開啟負(fù)載時(shí)所需最小開啟(控制)電壓UStmin；作出額定電樞電壓UaN分別為24V、18V以及Ustmin時(shí)機(jī)械特征。解:l)求KeφN、及Ra、n0NTm=KtφNIaN≈TNKtφN=TN/IaN=0.0334/1.1=0.0304N.m/AKeφN=KtφN/9.55=0.00318V/r.min-1

第18頁(2)求Ra因?yàn)镋=KeφNnN=0.00318×3000=9.54VRa=(UaN-EN)/IaN=(24-9.54)/1.1=13.15Ω

(3)求理想空載轉(zhuǎn)速nON。n0N=

UaN/(KeφN)=24/0.00318=7547r/min2.)求UC=18V時(shí)轉(zhuǎn)速n和開啟轉(zhuǎn)矩TSt,理想空載轉(zhuǎn)速n0(1)求轉(zhuǎn)速n。因?yàn)楹雎粤丝蛰d轉(zhuǎn)矩，則電磁轉(zhuǎn)矩就等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，故電樞電流Ia與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL成正比，所以Ia=(TL/TN)IN=(0.0167/0.0334)×1.1=0.55A第19頁

求開啟轉(zhuǎn)矩Tst，因n=0且E＝0求理想空載轉(zhuǎn)速no(3)求最小開啟電壓Ust

mia因n=0E=0Ia=0.55Ust

min=IaRa=0.55×13.15=7.23V第20頁(4)機(jī)械特征n=f(T)第21頁例6.2控制式差動(dòng)自整角機(jī)系統(tǒng)如圖，ZKF，ZCF分別順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)θ1θ2求U2?第22頁例6.3力矩式差動(dòng)自整角機(jī)系統(tǒng)如圖，發(fā)送機(jī)分別順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)θ1θ2求差動(dòng)接收機(jī)轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)角。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)θ=θ1-θ2第23頁分析機(jī)床電氣控制圖普通步驟：1.全方面了解機(jī)床各部件運(yùn)動(dòng)情況和要求；2.了解各電氣代表符號(hào)及其作用（電氣設(shè)備一覽表）；3.看懂各開關(guān)（轉(zhuǎn)換QB，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)SO等）工作表；4.分析機(jī)床電液控制系統(tǒng)全部控制線路。第24頁8.4繼電器-接觸器控制線路設(shè)計(jì)介紹設(shè)計(jì)程序繪制安裝接線圖生產(chǎn)機(jī)械工藝過程選擇自動(dòng)控制方法設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路原理圖選擇所需電器元件第25頁對(duì)控制電路基本要求(1)應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝所提出要求；(2)線路簡單，布局合理，電器元件選擇正確并得到充分利用；(3)操作、維修方便；(4)設(shè)有各種保護(hù)和預(yù)防發(fā)生故障步驟；(5)能長久準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地工作。設(shè)計(jì)方法普通有兩種：一個(gè)是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，另一個(gè)是邏輯分析設(shè)計(jì)法。第26頁(I)首先掌握生產(chǎn)機(jī)械工藝要求工作程序和運(yùn)動(dòng)改變規(guī)律、執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作方式和生產(chǎn)機(jī)械所需要保護(hù)。

(2)逐一畫出各運(yùn)動(dòng)部件或程序執(zhí)行元件控制電路。對(duì)于要記億元件狀態(tài)電路，要加自鎖步驟；對(duì)于電磁閥和電磁鐵等無記憶功效元件，應(yīng)利用中間繼電器進(jìn)行記憶。設(shè)計(jì)思緒和應(yīng)注意一些問題第27頁(3)依據(jù)工作程序要求將各主令控制信號(hào)接入各對(duì)應(yīng)線路中。對(duì)于要求幾個(gè)條件只要有一個(gè)條件具備時(shí)，繼電器(或接觸器等)線圈就有電程序，可用幾個(gè)常開觸頭并聯(lián)：而對(duì)于要求幾個(gè)條件都具備時(shí)，線圈才有電程序，則用幾個(gè)常開觸頭串聯(lián)；對(duì)于要求幾個(gè)條件都具備時(shí)，繼電器線圈才斷電程序，用幾個(gè)常閉觸頭并聯(lián)；而對(duì)于要求幾個(gè)條件只要有一個(gè)具備時(shí)，線圈就斷電程序，就用幾個(gè)常閉觸頭串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)控制。

第28頁(4)將各程序或執(zhí)行元件間連鎖和互鎖接入線路中。線路中可增設(shè)中間繼電器來記憶輸入信號(hào)或程序狀態(tài)，也可用中間繼電器作輸入與輸出或前后程序聯(lián)絡(luò)，對(duì)前后程序有時(shí)間要求，要增設(shè)時(shí)間繼電器進(jìn)行控制。(5)將手動(dòng)與自動(dòng)選擇、點(diǎn)動(dòng)控制、各種保護(hù)步驟分別接入線路中。(6)檢驗(yàn)電器觸頭類型及數(shù)量，如不滿足要求時(shí)，可用中間繼電器加以擴(kuò)展。第29頁(7)注意在一條控制線路中，不能有兩個(gè)交流電器線圈串聯(lián)。其次，對(duì)于大容量直流電磁鐵線圈不要與繼電器線圈直接并聯(lián)，第30頁(8)初步設(shè)計(jì)后，要去掉多出線路和觸頭，簡化線路。要考慮各元件實(shí)際接線時(shí)盡可能少用連接線（按鈕站到配點(diǎn)箱之間）。第31頁(9)初步設(shè)計(jì)方案可能有幾個(gè)，應(yīng)加以比較，要選取使用電器數(shù)量少、觸頭數(shù)量少、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠線路。

(10)最終要進(jìn)行動(dòng)作校驗(yàn)，看是否滿足工藝要求和電力拖動(dòng)對(duì)線路要求。同時(shí)要檢驗(yàn)線路中是否有寄生回路和競爭現(xiàn)象，如有寄生回路和競爭現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)該修改線路加以消除。第32頁第33頁(11)電路設(shè)計(jì)后應(yīng)依據(jù)被控對(duì)象要求選擇電器和確定動(dòng)作整定值。(12)繪制接線圈。為安裝和檢修方便，在各電器觸頭和線圈上編寫文字符號(hào)，且電氣原理圖和接線圈上編號(hào)應(yīng)一致。最終列出電器一覽表。對(duì)于設(shè)計(jì)好了控制線路，還應(yīng)在安裝后進(jìn)行調(diào)試，假如發(fā)覺不合理處還要進(jìn)行修改，以使線路更完善。第34頁例題例8.1試設(shè)計(jì)某機(jī)床主軸三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路圖。要求：(1)可正、反轉(zhuǎn)，且可反接制動(dòng)；(2)正轉(zhuǎn)可點(diǎn)動(dòng)，可在兩處控制啟、停；(3)有短路和長久過載保護(hù)；(4)有安全工作照明及電源信號(hào)燈。解RKM第35頁反接制動(dòng)采取速度繼電器控制。說明：FSB1FSB2—正轉(zhuǎn)按鈕；

RSB1RSB2——反轉(zhuǎn)按鈕；

1SB11SB2—制動(dòng)按鈕2SB—正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)按鈕。第36