机电传动控制基础课后题答案_图文

解：（1）设能耗制动电阻为R1， 反接制动电阻为R2 电动状态的稳态转速 由于切换瞬间转速不变，而且最大制动电流为- λIN， 所以所串电阻为
又，制动瞬间的制动转矩由过载系数λ限制为: （2）倒拉反接制动和能耗制动时n= - 300r/m，电枢回路应串入电阻R3 ,R4 .
倒拉反接制动： 能耗制动时：
解：电动机轴与中间轴速比j1： 电动机轴与卷筒轴速比jL ：
折算到电动机轴上的等效转动惯量JZ ：
2.7 如图所示，电动机转速nM＝950r／min，齿轮减速箱的传动 比j1= j2=4，卷筒直径D=0.24m， 滑轮的减速比j3=2，起重负荷力 F=100N，电动机的飞轮转矩GDM2=1.05N·m2，齿轮、滑轮和卷筒 总的传动效率为0.83。试求提升速度v和折算到电动机轴上的静态转 矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2
解：在电机轴速度： 中间轴速度： 卷筒速度：
重物提升速度： 折算到电机轴上的静态转矩:
折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2
2.10 在题2.10图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性， 试判定那些是系统的稳定平衡点？那些不是？
是平衡点
是平衡点
是平衡点
1.电动机和生产机械的机械特性曲线有交叉点； 2.当转速大于平衡点对应的转速时，T<TL。
(1)电动机拖动摩擦性负载，采用能耗制动过程停车，电枢回路应 串入的制动电阻最小值是多少?若采用反接制动停车，电阻最小值 是多少?
(2)电动机拖动位能性恒转矩负载，要求以-300r／min速度下放重 物，采用倒拉反接制动，电枢回路应串多大电阻?若采用能耗制动 ，电枢回路应串多大电阻?
(3)想使电机以n＝-1200r／min速度，在再生发电制动状态下，下 放重物，电枢回路应串多大电阻?若电枢回路不串电阻，在再生发 电制动状态下，下放重物的转速是多少?
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2.3 试列出以下几种情况下(见题图2.3)系统的运动方程式，并针 对各系统说明： 1） TM、TL的性质和符号并代入运动方程 2） 运动状态是加速、减速还是匀速？
符号 TTL + 运动方程：
性质 制动转矩 制动转矩
状态
系统运动状态为：减速状态
T-
TL + 运动方程：
解：（1）固有特性：
在直角坐标系标出理想空载点和额定工作点，连接直线，如 图3.8中1所示 （2）串入Rad的人为特性： 其人为特性曲线如图2所示
（3）降低电源电压的人为特性：
其人为特性曲线如图3所示 （4）弱磁时的人为特性：
其人为特性曲线如图4所示
例3-2 有一台他励电动机，PN＝5.6kW，UN＝220V，IN＝3lA，nN ＝1000r／min，Ra＝0.4Ω，负载转矩TL＝49N·m，电动机的过载 倍数λ＝2，试计算：
(1)想降至800r／min稳定运行，外串多大电阻?采用降压方法，电 源电压应降至多少伏?
(2)想升速到1100r／min稳定运行，弱磁系数Φ／ΦN为多少?
解：固有特性：
串电阻：
调电压：
3.20 有一台他励直流电动机：PN=18kW，UN=220V，IN=94A， nN=1000r／min，在额定负载下，求：
方法：
习题与思考
一. 是降压启动，
即在启动的瞬间，降低供电电源电压，随着转速n
的升高，反电势E增大，再逐步提高供电电压，最 后达到额定电压UN时，电动机达到所要求的转速 。
二. 是在电枢回路内串接外加电阻启动，
此时启动电流Ist=Un/(Ra+Rst)将受到外加启动电 阻Rst的限制，随着电动机转速n的升高，反电势E 增大，再逐步切除外加电阻一直到全部切除，电动 机达到所要求的转速。
3.23 有一台他励直流电动机，PN＝29kW，UN＝440V，IN＝76A， nN＝1000r／min，Ra＝0.377Ω，负载转矩TL=0.8TN，最大制动电 流为1.8IN。求当该电动机拖动位能性负载时，用哪几种方法可使电 动机以500r／min的转速下放负载，在每种方法中电枢回路应串电 阻为多少欧?并画出相应的机械特性，标出从稳态提升重物到以 500r／min转速下放重物的转换过程。
5．12 某一直流调速系统调速范围D＝10，最高额定转速 nmax=1000r／min，开环系统的静态速降是100r／min。试问该 系统的静差度为多少?若把该系统组成闭环系统，保持n02不变 的情况下，使新系统的静差度为5％，试问闭环系统的开环放 大倍数为多少?
解：静差度S为：
保持n02不变的情况下，使新系统的静差度Sf =5％，闭环系统 的开环放大倍数K为：
第六章 交流电动机的工作原理及特性
第8章 继电器--接触器控制系统
第9章 可编程序控制器（PLC)
开环系统中，当电流连续时，有：
开环系统中，速度降为：
开环系统中速度降大大的超过了允许的转速降落，为了改善调速系统， 要求采用闭环负反馈控制。
5．5 有一直流调速系统，其高速时的理想空载转速 n01=1480r／min，低速时的理想空载转速n02=157r／min，额定 负载时的转速降△nN＝10r／min。试画出该系统的静特性(即电 动机的机械特性)，求出调速范围D和静差度S．
3.8 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL＝常数，当电枢 电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流
的大小?为什么?这时拖动系统中哪些量必然要发生变化?
3.9 一台他励直流电动机在稳态下运行时，电枢反电势E=E1， 如负载转矩TL＝常数，外加电压和电枢电路中的电阻均不变，问减 弱励磁使转速上升到新的稳态值后，电枢反电势将如何变化?是大 于、小于还是等于El?
试绘制出它的固有机械特性曲线：
解：
3.12 一台他励直流电动机的技术数据如下：PN＝6.5kW，UN=220V ，IN=34.4A，nN=1500r/min，Ra=0.242Ω, 试计算出此电动机的如下 特性： ①固有机械特性； ②电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性； ③电枢电压为UN／2时的人为机械特性； ④磁通Φ＝0.8ΦN时的人为机械特性。 并绘出上述特性的图形。
(1)降压瞬间的电枢电流及电磁转矩各多大? (2)稳定运行转速是多少?
解：固有特性：
降压后瞬间电流和转矩： （2） 稳定运转速度：
3.22 有一台他励直流电动机，PN=21kW，UN＝220V，IN=115A， nN＝980r／min，Ra=0.1Ω，拖动恒转矩负载运行，弱磁调速时Φ 从ΦN调到0.8ΦN，问：
当转速小于平衡点对应的转速时，T>TL。 平衡点是稳定平衡点。
不是平衡点
是平衡点
第三章 直流电机的工作原理及特性
例3.1：一台Z2系列他励直流电动机， PN=22KW,UN=220V,IN=116A,nN=1500r/min，试计算： 1.固有机械特性 2.电枢回路串Rad=0.4Ω电阻的人为特性 3.电源电压降为100V时的人为特性 4.弱磁至Φ=0.8ΦN时的人为特性
第5章 直流传动控制系统 例5.1 有一生产机械要求调速范围D=5，静差率≤5％， 电动机额定数据为10KW，220V，55A，1000r/min，电枢回 路总电阻R=1Ω ，KeΦ =0.1925 V.r/min，问开环系统能否 满足要求？
解：由式（5.2），要满足D，s 要求，在额定负载时允许的稳态速降为：
(1)想降至800r／min稳定运行，外串多大电阻?采用降压方法，电 源电压应降至多少伏?
(2)想升速到1100r／min稳定运行，弱磁系数Φ／ΦN为多少?
解：固有特性：
串电阻： 调电压：
3.21 有一台他励直流电动机，PN＝7.5kW，UN＝220V， IN=4l A，nN ＝1500r／min，Ra＝0.38Ω，拖动恒转矩负载 ，且TL＝TN，现将电源电压降到U=150V，问：
制动转矩 制动转矩
系统运动状态为：减速状态
T-
制动转矩
TL + 运动方程：
制动转矩
系统运动状态为：减速状态
2.6 如图2.3(a)所示，电动机轴上的转动惯量JM=2.5kg·m2，转速 nM＝900r／min；中间传动轴的转动惯量J1=2kg·m2，转速n1＝300r ／min；生产机械轴的转动惯量JL＝16kg·m2，转速nL=60r／min。 试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。
3.10 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：
PN=7.5kW,UN=220V, n N=1500r/min, ŋ N=88.5%， 试求该电机的额定电流和额定转矩。
解：电机的额定电流： 电机的转矩：
3.11一台他励直流电动机的名牌数据为：
PN=5.5kW,UN=110V, IN=62A
nN=1000r/min ，
(1)调速瞬间电枢电流是多少?(TL＝TN) (2)若TL＝TN和TL＝0.5TN，调速前后的稳态转速各是多少?
解：固有特性：
1.弱磁调速瞬间电流： 2. 若TL=TN，调速前转速为: nN=980 r/min 调速后转速为:
2. 若TL=0.5TN，调速前转速为: 2. 若TL=0.5TN， 调速后转速为:
3.如果采用反接制动，稳定转速n3的绝对值大于 n0=1071 r/min,本题要求稳定转速为-500r/min,所以不能 采用反接控制方式实现。
3.24 有一台Z2—52型他励直流电动机，PN＝4kW，UN＝220V，IN ＝22.3A，nN＝1000r／min，Ra＝0.91Ω，TL＝TN，为了使电动机 停转，采用反接制动，如串入电枢回路的制动电阻为9Ω，求：(1) 制动开始时电动机所发出的电磁转矩；
（3）再生发电制动运行时n= - 1200r/m 的制动电阻R5 和不串电阻时的制动转速： 不串电阻时的制动转速：
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