機(jī)電傳動控制課后習(xí)題答案市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

第2章機(jī)電傳動系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識第1頁習(xí)題與思索2.3試列出以下幾個(gè)情況下（見圖2.3）系統(tǒng)運(yùn)動方程式，并針對各系統(tǒng)說明：T,TL性質(zhì)和符號，并帶入運(yùn)動方程。運(yùn)動狀態(tài)是加速，減速還是勻速？T=TLT<TLT>TLT=TLT>TLT<TLTTTTTTTLTLTLTLTLTLnnnnnn第2頁符號性質(zhì)T+拖動轉(zhuǎn)矩TL+制動轉(zhuǎn)矩運(yùn)動方程：狀態(tài)：勻速T-制動轉(zhuǎn)矩加速TL+拖動轉(zhuǎn)矩運(yùn)動方程：T-制動轉(zhuǎn)矩減速TL+拖動轉(zhuǎn)矩運(yùn)動方程：第3頁習(xí)題與思索2.6如圖2.3（a）所表示，電動機(jī)軸上轉(zhuǎn)動慣量J=2.5㎏?㎡，轉(zhuǎn)速nM=900r/min；中間傳動軸轉(zhuǎn)動慣量J1=2㎏?㎡，轉(zhuǎn)速n1=300r/min；生產(chǎn)機(jī)械軸轉(zhuǎn)動慣量JL=16㎏?㎡，轉(zhuǎn)速nL=60r/min。試求折算到電動機(jī)軸上等效轉(zhuǎn)動慣量。第4頁習(xí)題與思索2.7如圖2.3（b）所表示，電動機(jī)轉(zhuǎn)速nM=950r/min,齒輪減速箱傳動比j1=j2=4卷筒直徑D=0.24m，滑輪減速比j3=2，起重負(fù)荷力F=100N，電動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)矩GDM2=1.05N?㎡,齒輪、滑輪和卷筒總傳動效率為0.83。試求提升速度V和折算到電機(jī)軸上靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TL以及折算到電動機(jī)軸上整個(gè)拖動系統(tǒng)飛輪慣量GDZ2。第5頁解：設(shè)卷筒速度為n2第6頁折算到電機(jī)軸上靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TL：第7頁折算到電機(jī)軸上飛輪轉(zhuǎn)動慣量GD2：第8頁習(xí)題與思索2.10在題2.10圖中，曲線1和2分別為電動機(jī)和負(fù)載機(jī)械特征，試判定哪些是系統(tǒng)平衡點(diǎn)？哪些不是？第9頁是平衡點(diǎn)不是平衡點(diǎn)不是平衡點(diǎn)（c）.1.電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械機(jī)械特征有交點(diǎn)。2.當(dāng)轉(zhuǎn)速大于平衡點(diǎn)所對應(yīng)轉(zhuǎn)速時(shí)，T<TL；.當(dāng)轉(zhuǎn)速小于平衡點(diǎn)所對應(yīng)轉(zhuǎn)速時(shí)，T>TL。

所以此點(diǎn)是平衡點(diǎn)。第10頁不是平衡點(diǎn)是平衡點(diǎn)是平衡點(diǎn)不是平衡點(diǎn)不是平衡點(diǎn)第11頁第3章直流電機(jī)的工作原理及特性第12頁例3.1一臺Z2系列他激直流電動機(jī)，

PN=22KW,UN=220V,IN.=116A

nN=1500r/min，試計(jì)算并繪制：

（1）固有機(jī)械特征

（2）電樞回路串Rad

=0.4Ω電阻人為機(jī)械特征；

（3）電源電壓降至為100V時(shí)人為特征

（4）弱磁至Φ=0.8

ΦN

時(shí)人為特征第13頁解：（1）固有特征：（2）串入Rad人為特征：在直角坐標(biāo)系標(biāo)出理想空載點(diǎn)和額定工作點(diǎn)，連接直線，如圖3.8中1所表示其人為特征曲線如圖2所表示第14頁（3）降低電源電壓人為特征：

其人為特征曲線如圖3所表示

（4）弱磁時(shí)人為特征：其人為特征曲線如圖4所表示

第15頁例3.2有

一臺他激電動機(jī)，

PN=5.6KW,UN=220V,IN=31A，

nN=1000r/min，Ra

=0.4Ω，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

=49N?m，電動機(jī)過載倍數(shù)λ=2，試計(jì)算：

（1）電動機(jī)拖動摩擦性負(fù)載，采取能耗制動過程停車，電樞回路應(yīng)串入制動電阻最少值是多少？若采取反接制動停車，電阻最小值是多少？

（2）電動機(jī)拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要求300r/min速度下放重物，采取倒拉反接制動，電樞回路應(yīng)串多大電阻？若采取能耗制動，電樞回路應(yīng)串多大電阻？

（3）想使電機(jī)以n=-1200r/min速度在發(fā)生制動狀態(tài)下，電樞回路應(yīng)串入多大電阻？若電樞回路不串電阻，在再發(fā)生電制動狀態(tài)下，下放重物轉(zhuǎn)速時(shí)多少？

解：（1）設(shè)能耗制動電阻為R1，反接制動電阻為R2電動狀態(tài)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速因?yàn)榍袚Q瞬間轉(zhuǎn)速不變，而且最大制動電流為—λIN，所以所串電阻為第16頁又，制動瞬間制動轉(zhuǎn)矩（2）倒拉反接制動和能耗制動時(shí)，電樞回路應(yīng)串入電阻R3,R4.

倒拉反接制動：第17頁（2）再生發(fā)電制動運(yùn)行時(shí)制動電阻R5

和不串電阻時(shí)制動轉(zhuǎn)速

再生發(fā)電制動運(yùn)行時(shí)制動電阻R5：第18頁

答：在電動機(jī)未開啟之前n=0，E=0，而Ra很小。所以將電動機(jī)直接接入電網(wǎng)并施加電壓開啟電流很大，普通到達(dá)額定電流10—20倍。這么大開啟電流使電動機(jī)在換向過程中產(chǎn)生危險(xiǎn)地火花，燒壞整流子，同時(shí)過大電樞電流產(chǎn)生過大電動應(yīng)力，還可能引發(fā)繞組損壞，而且產(chǎn)生與開啟電流成正百分比開啟轉(zhuǎn)矩，會在機(jī)械系統(tǒng)和傳動機(jī)構(gòu)中產(chǎn)生過大動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機(jī)械傳動部件損壞。限制直流電動機(jī)開啟電流，普通有兩種方法：

第3章直流電機(jī)工作原理及特征3.4直流電動機(jī)普通為何不允許直接開啟？如直接開啟會發(fā)生什么問題？應(yīng)采取什么方法開啟比很好？一是降壓開啟，即在開啟瞬間，降低供電電源電壓，伴隨轉(zhuǎn)速n升高，反電勢E增大，再逐步提升供電電壓，最終到達(dá)額定電壓UN時(shí)，電動機(jī)到達(dá)所要求轉(zhuǎn)速。二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻開啟，此時(shí)開啟電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受到外加開啟電阻Rst限制，伴隨電動機(jī)轉(zhuǎn)速n升高，反電勢E增大，再逐步切除外加電阻一直到全部切除，電動機(jī)到達(dá)所要求轉(zhuǎn)速。第19頁不能改變3.8一臺他勵電動機(jī)所拖動負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時(shí)，能否改變其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下電樞電流大小？為何？這時(shí)拖動系統(tǒng)中哪些量必定要發(fā)生改變？第20頁3.9一臺他勵直流電動機(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？是等于，小于還是大于E1？第21頁3.10已知某他勵直流電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)以下：PN=7.5kW,UN=220V,nN=1500r/min,?N=88.5%，試求該電機(jī)額定電流和額定轉(zhuǎn)矩。第22頁3.11一臺他勵直流電動機(jī)名牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5kW,UN=110V,IN=62A

nN=1000r/min，試?yán)L制出它固有機(jī)械特征曲線：答：

第23頁答：第3章直流電機(jī)工作原理及特征3.12一臺他勵直流電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)以下：PN=6.5kW,UN=220V,IN=34.4A，nN=1500r/min,Ra=0.242Ω

，試計(jì)算出此電動機(jī)以下特征：（1）固有機(jī)械特征；（2）電樞附加電阻分別為3Ω和5Ω時(shí)人為機(jī)械特征；（3）電樞電壓為UN/2時(shí)人為機(jī)械特征；（4）磁通φ=0.8φN時(shí)人為機(jī)械特征。習(xí)題與思索第24頁第25頁第3章直流電機(jī)工作原理及特征3.19有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=10kW,UN=220V,IN=53.8A，nN=1500r/min,Ra=0.29Ω

，試計(jì)算：（1）直接開啟瞬間堵轉(zhuǎn)電流Iu；（2）若限制起動電流不超出2IN，采取電樞串電阻開啟時(shí)，應(yīng)串入開啟電阻最小值是多少？若用降壓開啟，最低電壓應(yīng)為多少？習(xí)題與思索第26頁3.20有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=18kW,UN=220V,IN=94A，nN=1500r/min,在額定負(fù)載下，求：（1）想降至800r/min穩(wěn)定運(yùn)行，外串聯(lián)多大電阻？采取降壓方法，電源電壓應(yīng)降至多少伏？（2）想升速到1100r/min穩(wěn)定運(yùn)行，弱磁系數(shù)φ/φN

為多少？

第27頁3.22有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω

，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，弱磁調(diào)速時(shí)φ從φN調(diào)到0.8φN，問：（1）調(diào)速瞬間電樞電流是多少？（TL=TN）（2）若TL=TN和TL=0.5TN，調(diào)速前后穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速各是多少？第28頁3.22有一臺他勵直流電動機(jī)：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω

，拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，弱磁調(diào)速時(shí)φ從φN調(diào)到0.8φN，問：（1）調(diào)速瞬間電樞電流是多少？（TL=TN）（2）若TL=TN和TL=0.5TN，調(diào)速前后穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速各是多少？第29頁第30頁3.24有一臺Z2-52型他勵直流電動機(jī)：PN=4KW,IN=22.3AUN=220V,

nN=1000r/min,Ra=0.91Ω,TN=TL,有為了使電動機(jī)停轉(zhuǎn)，采取電源反接制動，如串入電樞回路制動電阻為9Ω，求：（1）制動開始時(shí)電動機(jī)所發(fā)出電磁轉(zhuǎn)矩；（2）制動結(jié)束時(shí)電動機(jī)所發(fā)出電磁轉(zhuǎn)矩；（3）假如是摩擦性負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在制動到n=0時(shí)，不切斷電源，電動機(jī)能否反轉(zhuǎn)？為何?

第31頁第5章直流傳動控制系統(tǒng)第32頁第5章直流傳動控制系統(tǒng)5.5有一直流調(diào)速系統(tǒng)，其高速時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速n01=1480r/min,低速時(shí)理想空載轉(zhuǎn)速n02=157r/min,額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速降ΔnN=10r/min。試畫出該系統(tǒng)靜態(tài)性（即電動機(jī)機(jī)械特征），并求出調(diào)速范圍和靜態(tài)差。習(xí)題與思索第33頁5.6為何調(diào)速系統(tǒng)中加載后轉(zhuǎn)速會降低，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為何能夠降低轉(zhuǎn)速降？第34頁5.11某一靜態(tài)調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍為75～1500r/min,要求靜態(tài)差度S=2%，該系統(tǒng)允許靜態(tài)速降是多少？假如開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)速降是100r/min,則閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)有多大？第35頁5.12某一直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍D=10,最高額定轉(zhuǎn)速nmax=1000r/min,開環(huán)系統(tǒng)靜態(tài)降速是100r/min。試問該系統(tǒng)靜態(tài)差為多少？若把該系統(tǒng)組成閉環(huán)系統(tǒng)，保持n02不變情況下，使新系統(tǒng)勁態(tài)度為5%，試問閉環(huán)系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)為多少？第36頁方法一第37頁方法二第38頁第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)第39頁第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)8.2為了限制點(diǎn)動調(diào)整電動機(jī)沖擊電流，試設(shè)計(jì)電氣控制電路，使得正常開啟時(shí)為直接開啟，點(diǎn)動調(diào)整時(shí)串入限流電阻。習(xí)題與思索第40頁第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)8.3試設(shè)計(jì)一異步電動機(jī)能耗制動電路，要求采取斷電延時(shí)型時(shí)間繼電器。習(xí)題與思索第41頁第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)8.4三臺電動機(jī)M1,M2,M3按一定次序先后啟停，開啟次序?yàn)椋篗1→M2→M3,間隔時(shí)間為5s；停頓次序?yàn)椋篗3→M2→M1，間隔時(shí)間為10s，設(shè)計(jì)其控制電路。習(xí)題與思索第42頁第9章可編程序控制器第43頁（1）應(yīng)恪守梯形圖語言中語法要求；（2）設(shè)置輔助存放器，防止重線圈；（3）盡可能降低PLC輸入信號和輸出信號：（4）設(shè)置外部聯(lián)鎖電路：（5）梯形圖優(yōu)化設(shè)計(jì)：9.4PLC梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法梯形圖設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)第44頁梯形圖設(shè)計(jì)十字路口交通燈控制梯形圖在一組紅燈亮60s期間內(nèi)，另一組綠燈亮55s后，再閃爍3次（亮0.5s，滅0.5s），接著黃燈亮2s。黃燈熄滅后，開啟本組紅燈亮，同時(shí)開啟另一組綠燈亮……當(dāng)開啟按鈕按下后，紅2燈和綠1燈亮，同時(shí)60s定時(shí)器T37和55s定時(shí)器T38同時(shí)開始定時(shí)，55s后T38定時(shí)時(shí)間到，其觸點(diǎn)動作使綠1燈由亮變閃爍，同時(shí)開始3s閃爍定時(shí)，T39定時(shí)時(shí)間到，綠燈滅，黃燈亮，當(dāng)60s定時(shí)時(shí)間到，第一組被切斷，接通第二組，如此循環(huán).第45頁第46頁第47頁第48頁送料小車自動往復(fù)運(yùn)動控制自動送料小車主要完成“裝料（30s）——右行——卸料（20s）——左行，按下開啟按鈕，小車開始循環(huán)，100次后，自動停頓，同時(shí)進(jìn)行5s聲光報(bào)警第49頁自動送料小車示意圖第50頁第51頁第52頁液體混合系統(tǒng)示意圖第53頁液體混合系統(tǒng)次序功效圖第54頁第55頁第56頁圖中M1.0作用是：按下停頓按鈕后不會馬上停頓工作，而是在當(dāng)前工作周期操作結(jié)束后，才停頓運(yùn)行。M1.0用開啟按鈕I0.3和停頓按鈕I0.4來控制。運(yùn)行時(shí)它處于ON狀態(tài)，系統(tǒng)完成后一個(gè)周期工作后，步M0.5到M1.0轉(zhuǎn)換條件M1.0和T38同時(shí)滿足時(shí)，轉(zhuǎn)換到步M0.1后繼續(xù)進(jìn)行。按下停頓按鈕I0.4之后，M1.0變?yōu)镺FF，等系統(tǒng)完成最后一步M0.5工作后，便能返回初始步，系統(tǒng)停頓運(yùn)行。第57頁剪板機(jī)示意圖第58頁第59頁組合鉆床示意圖第60頁第61頁第62頁第63頁在步M0.1,Q0.0被置為1狀態(tài)，夾緊電磁閥線圈通電。工作被夾緊后，壓力繼電器I0.1常開觸點(diǎn)接通，使得步M0.2和步M0.5同時(shí)變?yōu)榛顒硬?，步M0.1變?yōu)椴换顒硬?，Q0.1和Q0.3為1狀態(tài)，大小磚頭同時(shí)向下進(jìn)給，開始磚孔。當(dāng)大孔鉆完后，碰到下限位開關(guān)I0.2，Q0.2變?yōu)?狀態(tài)，大鉆頭向上運(yùn)動到位后，上限位開關(guān)I0.3變?yōu)?狀態(tài)，等候步M0.4變?yōu)榛顒硬?。（小孔一樣）兩個(gè)等候步之后“=1表示轉(zhuǎn)換件總是滿足”步M1.0變?yōu)榛顒硬胶?，其常閉觸點(diǎn)斷開，使M0.4和M0.7線圈斷電，步M0.4和步M0.7變?yōu)椴换顒硬皆诓組1.0，控制工件松開Q0.5為1狀態(tài)，同時(shí)控制工件夾緊Q0.0被復(fù)位斷開，工件松開后，限位開關(guān)I0.7為1狀態(tài)，系統(tǒng)返回初始步。

第64頁組合機(jī)床動力示意圖用置位.復(fù)位指針設(shè)計(jì)次序梯形圖應(yīng)用舉例第65頁第66頁第67頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.7寫出圖示梯形圖語句表程序第68頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.8寫出圖示梯形圖語句表程序解：第69頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.9寫出圖示梯形圖語句表程序解：第70頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.10畫出圖中M0.0波形圖解：第71頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.19設(shè)計(jì)出滿足圖示要求波形圖解：第72頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.20設(shè)計(jì)出滿足圖示要求波形圖解：第73頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.22沖床運(yùn)動示意圖如圖所表示。初始狀態(tài)時(shí)機(jī)械手在最左邊，?0.4ON；沖頭在最上面，?0.2為ON；機(jī)械手松開（Q0.0為OFF）。按下開啟按鈕?0.0，Q0.0變?yōu)镺N，夾緊并保持，2s后Q0.1變?yōu)镺N，機(jī)械手右行，直到碰到限位開關(guān)?0.1，以后將次序完成以下動作；沖頭下行，沖頭上行，機(jī)械手左行，機(jī)械手右行，機(jī)械手松開（Q0.0被復(fù)位），延時(shí)2s后，系統(tǒng)返回初始狀態(tài)，各限位開關(guān)和定時(shí)器提供信號時(shí)對應(yīng)步之間轉(zhuǎn)換條件，畫出控制系統(tǒng)次序功效圖。第74頁

第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索

解：

第75頁第9章可編程序控制器

習(xí)題與思索9.23小車在初始狀態(tài)時(shí)停在中間，限位