機電傳動控制課后習題答案

第2章機電傳動系統(tǒng)的基礎知識習題與思考2.3試列出以下幾種情況下（見圖2.3）系統(tǒng)的運動方程式，并針對各系統(tǒng)說明：T,TL的性質(zhì)和符號，并帶入運動方程。運動狀態(tài)是加速，減速還是勻速？T=TLT<TLT>TLT=TLT>TLT<TLTTTTTTTLTLTLTLTLTLnnnnnn符號性質(zhì)T+拖動轉(zhuǎn)矩TL+制動轉(zhuǎn)矩運動方程：狀態(tài)：勻速T-制動轉(zhuǎn)矩加速TL+拖動轉(zhuǎn)矩運動方程：T-制動轉(zhuǎn)矩減速TL+拖動轉(zhuǎn)矩運動方程：習題與思考2.6如圖2.3（a）所示，電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量J=2.5㎏?㎡，轉(zhuǎn)速nM=900r/min；中間傳動軸的轉(zhuǎn)動慣量J1=2㎏?㎡，轉(zhuǎn)速n1=300r/min；生產(chǎn)機械軸的轉(zhuǎn)動慣量JL=16㎏?㎡，轉(zhuǎn)速nL=60r/min。試求折算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量。習題與思考2.7如圖2.3（b）所示，電動機轉(zhuǎn)速nM=950r/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，起重負荷力F=100N，電動機的飛輪轉(zhuǎn)矩GDM2=1.05N?㎡,齒輪、滑輪和卷筒總的傳動效率為0.83。試求提升速度V和折算到電機軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TL以及折算到電動機軸上整個拖動系統(tǒng)的飛輪慣量GDZ2。解：設卷筒速度為n2折算到電機軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩TL：折算到電機軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量GD2：習題與思考2.10在題2.10圖中，曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性，試判定哪些是系統(tǒng)的平衡點？哪些不是？是平衡點不是平衡點不是平衡點（c）.1.電機和生產(chǎn)機械的機械特性有交點。2.當轉(zhuǎn)速大于平衡點所對應的轉(zhuǎn)速時，T<TL；.當轉(zhuǎn)速小于平衡點所對應的轉(zhuǎn)速時，T>TL。

所以此點是平衡點。不是平衡點是平衡點是平衡點不是平衡點不是平衡點第3章直流電機的工作原理及特性例3.1一臺Z2系列的他激直流電動機，

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

nN=1500r/min，試計算并繪制：

（1）固有機械特性

（2）電樞回路串Rad

=0.4Ω電阻的人為機械特性；

（3）電源電壓降至為100V時人為特性

（4）弱磁至Φ=0.8

ΦN

時的人為特性解：（1）固有特性：（2）串入Rad的人為特性：在直角坐標系標出理想空載點和額定工作點，連接直線，如圖3.8中1所示其人為特性曲線如圖2所示（3）降低電源電壓的人為特性：

其人為特性曲線如圖3所示

（4）弱磁時的人為特性：其人為特性曲線如圖4所示

例3.2有

一臺他激電動機，

PN=5.6KW,UN=220V,IN=31A，

nN=1000r/min，Ra

=0.4Ω，負載轉(zhuǎn)矩TL

=49N?m，電動機的過載倍數(shù)λ=2，試計算：

（1）電動機拖動摩擦性負載，采用能耗制動過程停車，電樞回路應串入的制動電阻最少值是多少？若采用反接制動停車，電阻最小值是多少？

（2）電動機拖動位能性恒轉(zhuǎn)矩負載，要求300r/min速度下放重物，采用倒拉反接制動，電樞回路應串多大電阻？若采用能耗制動，電樞回路應串多大電阻？

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

解：（1）設能耗制動電阻為R1，反接制動電阻為R2電動狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速由于切換瞬間轉(zhuǎn)速不變，而且最大制動電流為—λIN，所以所串電阻為又，制動瞬間的制動轉(zhuǎn)矩（2）倒拉反接制動和能耗制動時，電樞回路應串入電阻R3,R4.

倒拉反接制動：（2）再生發(fā)電制動運行時的制動電阻R5

和不串電阻時的制動轉(zhuǎn)速

再生發(fā)電制動運行時的制動電阻R5：

答：在電動機未啟動之前n=0，E=0，而Ra很小。所以將電動機直接接入電網(wǎng)并施加電壓啟動電流很大，一般達到額定電流的10—20倍。這樣大的啟動電流使電動機在換向過程中產(chǎn)生危險地火花，燒壞整流子，同時過大的電樞電流產(chǎn)生過大的電動應力，還可能引起繞組的損壞，而且產(chǎn)生與啟動電流成正比例的啟動轉(zhuǎn)矩，會在機械系統(tǒng)和傳動機構(gòu)中產(chǎn)生過大的動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊，使機械傳動部件損壞。限制直流電動機的啟動電流，一般有兩種方法：

第3章直流電機的工作原理及特性3.4直流電動機一般為什么不允許直接啟動？如直接啟動會發(fā)生什么問題？應采用什么方法啟動比較好？一是降壓啟動，即在啟動的瞬間，降低供電電源電壓，隨著轉(zhuǎn)速n的升高，反電勢E增大，再逐步提高供電電壓，最后達到額定電壓UN時，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟動，此時啟動電流Ist=UN/(Ra+Rst)將受到外加啟動電阻Rst的限制，隨著電動機轉(zhuǎn)速n的升高，反電勢E增大，再逐步切除外加電阻一直到全部切除，電動機達到所要求的轉(zhuǎn)速。不能改變3.8一臺他勵電動機所拖動的負載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，當電樞電壓或電樞附加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運行狀態(tài)下電樞電流的大?。繛槭裁?？這時拖動系統(tǒng)中的哪些量必然要發(fā)生變化？3.9一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，電樞反電勢將如何變化？是等于，小于還是大于E1？3.10已知某他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN=7.5kW,UN=220V,nN=1500r/min,?N=88.5%，試求該電機的額定電流和額定轉(zhuǎn)矩。3.11一臺他勵直流電動機的名牌數(shù)據(jù)為：PN=5.5kW,UN=110V,IN=62A

nN=1000r/min，試繪制出它的固有機械特性曲線：答：

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

，試計算出此電動機的如下特性：（1）固有機械特性；（2）電樞附加電阻分別為3Ω和5Ω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φ=0.8φN時的人為機械特性。習題與思考第3章直流電機的工作原理及特性3.19有一臺他勵直流電動機：PN=10kW,UN=220V,IN=53.8A，nN=1500r/min,Ra=0.29Ω

，試計算：（1）直接啟動瞬間的堵轉(zhuǎn)電流Iu；（2）若限制起動電流不超過2IN，采用電樞串電阻啟動時，應串入啟動電阻的最小值是多少？若用降壓啟動，最低電壓應為多少？習題與思考3.20有一臺他勵直流電動機：PN=18kW,UN=220V,IN=94A，nN=1500r/min,在額定負載下，求：（1）想降至800r/min穩(wěn)定運行，外串聯(lián)多大電阻？采用降壓方法，電源電壓應降至多少伏？（2）想升速到1100r/min穩(wěn)定運行，弱磁系數(shù)φ/φN

為多少？

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

，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行，弱磁調(diào)速時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)速前后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速各是多少？3.22有一臺他勵直流電動機：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω

，拖動恒轉(zhuǎn)矩負載運行，弱磁調(diào)速時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)速前后的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速各是多少？3.24有一臺Z2-52型他勵直流電動機：PN=4KW,IN=22.3AUN=220V,

nN=1000r/min,Ra=0.91Ω,TN=TL,有為了使電動機停轉(zhuǎn)，采用電源反接制動，如串入電樞回路的制動電阻為9Ω，求：（1）制動開始時電動機所發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩；（2）制動結(jié)束時電動機所發(fā)出的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）如果是摩擦性負載轉(zhuǎn)矩，在制動到n=0時，不切斷電源，電動機能否反轉(zhuǎn)？為什么?

第5章直流傳動控制系統(tǒng)第5章直流傳動控制系統(tǒng)5.5有一直流調(diào)速系統(tǒng)，其高速時的理想空載轉(zhuǎn)速n01=1480r/min,低速時的理想空載轉(zhuǎn)速n02=157r/min,額定負載時的轉(zhuǎn)速降ΔnN=10r/min。試畫出該系統(tǒng)的靜態(tài)性（即電動機的機械特性），并求出調(diào)速范圍和靜態(tài)差。習題與思考5.6為什么調(diào)速系統(tǒng)中加載后轉(zhuǎn)速會降低，閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為什么可以減少轉(zhuǎn)速降？5.11某一靜態(tài)調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍為75～1500r/min,要求靜態(tài)差度S=2%，該系統(tǒng)允許的靜態(tài)速降是多少？如果開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降是100r/min,則閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)應有多大？5.12某一直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速范圍D=10,最高額定轉(zhuǎn)速nmax=1000r/min,開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)降速是100r/min。試問該系統(tǒng)的靜態(tài)差為多少？若把該系統(tǒng)組成閉環(huán)系統(tǒng)，保持n02不變的情況下，使新系統(tǒng)的勁態(tài)度為5%，試問閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)為多少？方法一方法二第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)8.2為了限制點動調(diào)整電動機的沖擊電流，試設計電氣控制電路，使得正常啟動時為直接啟動，點動調(diào)整時串入限流電阻。習題與思考第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)8.3試設計一異步電動機的能耗制動電路，要求采用斷電延時型時間繼電器。習題與思考第8章繼電器一接觸控制系統(tǒng)8.4三臺電動機M1,M2,M3按一定順序先后啟停，啟動順序為：M1→M2→M3,間隔時間為5s；停止順序為：M3→M2→M1，間隔時間為10s，設計其控制電路。習題與思考第9章可編程序控制器（1）應遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定；（2）設置輔助寄存器，避免重線圈；（3）盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號：（4）設立外部聯(lián)鎖電路：（5）梯形圖的優(yōu)化設計：9.4PLC梯形圖的經(jīng)驗設計方法梯形圖設計的注意事項梯形圖設計十字路口交通燈控制梯形圖在一組紅燈亮60s的期間內(nèi)，另一組的綠燈亮55s后，再閃爍3次（亮0.5s，滅0.5s），接著黃燈亮2s。黃燈熄滅后，啟動本組的紅燈亮，同時啟動另一組的綠燈亮……當啟動按鈕按下后，紅2燈和綠1燈亮，同時60s定時器T37和55s定時器T38同時開始定時，55s后T38定時時間到，其觸點動作使綠1燈由亮變閃爍，同時開始3s的閃爍定時，T39定時時間到，綠燈滅，黃燈亮，當60s定時時間到，第一組被切斷，接通第二組，如此循環(huán).送料小車的自動往復運動控制自動送料小車主要完成“裝料（30s）——右行——卸料（20s）——左行，按下啟動按鈕，小車開始循環(huán)，100次后，自動停止，同時進行5s的聲光報警自動送料小車的示意圖液體混合系統(tǒng)的示意圖液體混合系統(tǒng)的順序功能圖圖中M1.0的作用是：按下停止按鈕后不會馬上停止工作，而是在當前工作周期的操作結(jié)束后，才停止運行。M1.0用啟動按鈕I0.3和停止按鈕I0.4來控制。運行時它處于ON狀態(tài)，系統(tǒng)完成后一個周期工作后，步M0.5到M1.0的轉(zhuǎn)換條件M1.0和T38同時滿足時，轉(zhuǎn)換到步M0.1后繼續(xù)進行。按下停止按鈕I0.4之后，M1.0變?yōu)镺FF，等系統(tǒng)完成最后一步M0.5的工作后，便能返回初始步，系統(tǒng)停止運行。剪板機的示意圖組合鉆床的示意圖在步M0.1,Q0.0被置為1狀態(tài)，夾緊電磁閥的線圈通電。工作被夾緊后，壓力繼電器I0.1常開觸點接通，使得步M0.2和步M0.5同時變?yōu)榛顒硬?，步M0.1變?yōu)椴换顒硬剑琎0.1和Q0.3為1狀態(tài)，大小磚頭同時向下進給，開始磚孔。當大孔鉆完后，碰到下限位開關(guān)I0.2，Q0.2變?yōu)?狀態(tài)，大鉆頭向上運動到位后，上限位開關(guān)I0.3變?yōu)?狀態(tài)，等待步M0.4變?yōu)榛顒硬?。（小孔同樣）兩個等待步之后的“=1表示轉(zhuǎn)換件總是滿足”步M1.0變?yōu)榛顒硬胶?，其常閉觸點斷開，使M0.4和M0.7的線圈斷電，步M0.4和步M0.7變?yōu)椴换顒硬皆诓組1.0，控制工件松開的Q0.5為1狀態(tài)，同時控制工件夾緊的Q0.0被復位斷開，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。

組合機床動力的示意圖用置位.復位指針設計順序梯形圖應用舉例第9章可編程序控制器

習題與思考9.7寫出圖示梯形圖的語句表程序第9章可編程序控制器

習題與思考9.8寫出圖示梯形圖的語句表程序解：第9章可編程序控制器

習題與思考9.9寫出圖示梯形圖的語句表程序解：第9章可編程序控制器

習題與思考9.10畫出圖中M0.0的波形圖解：第9章可編程序控制器

習題與思考9.19設計出滿足圖示要求的波形圖解：第9章可編程序控制器

習題與思考9.20設計出滿足圖示要求的波形圖解：第9章可編程序控制器

習題與思考9.22沖床的運動示意圖如圖所示。初始狀態(tài)時機械手在最左邊，?0.4ON；沖頭在最上面，?0.2為ON；機械手松開（Q0.0為OFF）。按下啟動按鈕?0.0，Q0.0變?yōu)镺N，夾緊并保持，2s后Q0.1變?yōu)镺N，機械手右行，直到碰到限位開關(guān)?0.1，以后將順序完成以下動作；沖頭下行，沖頭上行，機械手左行，機械手右行，機械手松開（Q0.0被復位），延時2s后，系統(tǒng)返回初始狀態(tài)，各限位開關(guān)和定時器提供的信號時相應步之間的轉(zhuǎn)換條件，畫出控制系統(tǒng)的順序功能圖。

第9章可編程序控制器

習題與思考

解：

第9章可編程序控制