华中科大机电传动控制(第五版)课后习题答案解析
《机电传动控制》第五版课后习题答案
第3章直流电机的工作原理及特性习题3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？答案：直流电动机工作时，（1）电枢绕组中流过交变电流，它产生的磁通当然是交变的。
这个（2）变化的磁通在铁芯中产生感应电流。
铁芯中产生的感应电流，在（3）垂直于磁通方向的平面内环流，所以叫涡流。
涡流损耗会使铁芯发热。
为了减小这种涡流损耗，电枢铁芯采用彼此绝缘的硅钢片叠压而成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以（4）增大涡流通路上的电阻，从而起到（5）减小涡流的作用。
如果没有绝缘层，会使整个电枢铁芯成为一体，涡流将增大，使铁芯发热。
因此，如果没有绝缘，就起不到削减涡流的作用。
习题3.4 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定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于E1？答案：∵当电动机再次达到稳定状态后，输出转矩仍等于负载转矩，即输出转矩T ＝T L ＝常200aae e ae m ae m e e R U n I K K R U n E K n T K I n n n K K K U T K =Φ=−ΦΦ=∴=Φ−Φ∴−∆=Φ=ΦQ Q 又当T=0a aU E I R =+数。
又根据公式（3.2）， T ＝K t ФI a 。
∵励磁磁通Ф减小，T 、K t 不变。
∴电枢电流I a 增大。
再根据公式（3.11），U ＝E ＋I a ·R a 。
∴E=U －I a ·R a 。
又∵U 、R a 不变，I a 增大。
∴E 减小即减弱励磁到达稳定后，电动机反电势将小于E 1。
习题3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：P N ＝5.5KW ，U N ＝110V ，I N ＝62A ，n N ＝1000r/min ，试绘出它的固有机械特性曲线。
（1）第一步，求出n 0 （2）第二步，求出（T N ，n N ）答案：根据公式（3.15），（1-1）Ra ＝（0.50~0.75）(N N N I U P −1)NN I U我们取Ra ＝0.7(N N N I U P −1)NN I U， 计算可得，Ra ＝0.24 Ω 再根据公式（3.16）得，（1-2） Ke ФN ＝（U N －I N Ra ）/n N =0.095 又根据（1-3） n 0＝U N /（Ke ФN ），计算可得，n 0＝1158 r/min 根据公式（3.17），（2-1） T N ＝9.55NNn P ， 计算可得，T N ＝52.525 N ·M 根据上述参数，绘制电动机固有机械特性曲线如下：3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：P N =6.5KW ，U N =220V ， IN=34.4A ， n N =1500r/min ， R a =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U N /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。
机电传动控制课后习题答案《第五版》
机电传动控制课后习题答案《第五版》习题与思考题第⼆章机电传动系统的动⼒学基础2.1说明机电传动系统运动⽅程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。
拖动转矩是由电动机产⽣⽤来克服负载转矩，以带动⽣产机械运动的。
静态转矩就是由⽣产机械产⽣的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2.2从运动⽅程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的⼯作状 ^态。
TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TLvO说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的⼯作状态。
2.3试列出以下⼏种情况下（见题2.3图）系统的运动⽅程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头⽅向表⽰转矩的实际作⽤⽅向）系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速TM< TLTM-TLvO说明系统处于减速。
TM-TLvO 说明系统处于减速T M>T LT L T MT M=T L系统的运动状态是减速2.4多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多⽣产机械要求低转速运⾏，⽽电动机⼀般具有较⾼的额定转速。
这样，电动机与⽣产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，⽪带等减速装置。
所以为了列出系统运动⽅程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到⼀根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=T? , p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5J?2 2.5为什么低速轴转矩⼤，⾼速轴转矩⼩？因为P= T w ,P不变3越⼩T越⼤，3越⼤T越⼩。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD⽐⾼速轴的GD⼤得多？因为P=T w, T⼆G?&375. P= 3 G?⽩375. ,P 不变转速越⼩GD越⼤, 转速越⼤GD越⼩。
2.7 如图2.3 ( a)所⽰，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2,转速n M=900r/min;中间传动轴的转动惯量j L=16kgm转速n L=60r/min。
机电传动控制课后习题答案解析《第五版
加黑部分是老师划的题目，有部分题目没有。
习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础22222222222222222222222222222222222222222222 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。
拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。
静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。
TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）说明系统处于减速系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。
这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。
所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。
2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。
机电传动控制第五版课后答案--最全版
机电传动控制第五版课后答案--最全版机电传动控制第五版课后答案最全版机电传动控制是一门涉及电机、电气控制、自动化等多个领域的重要课程。
对于学习这门课程的同学来说，课后答案的准确性和完整性至关重要。
以下是为大家整理的机电传动控制第五版的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、第一章绪论1、机电传动控制的目的是什么？答：机电传动控制的目的是将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止、调速、反转和制动等动作，以满足生产工艺的要求，提高生产效率和产品质量。
2、机电传动系统的发展经历了哪几个阶段？答：机电传动系统的发展经历了成组拖动、单电机拖动和多电机拖动三个阶段。
3、机电传动系统的运动方程式中，各物理量的含义是什么？答：T 为电动机产生的电磁转矩，T L 为负载转矩，J 为转动惯量，ω 为角速度。
当 T＞T L 时，系统加速；当 T＜T L 时，系统减速；当T ＝ T L 时，系统匀速运转。
二、第二章机电传动系统的动力学基础1、转动惯量的物理意义是什么？它与哪些因素有关？答：转动惯量是物体转动时惯性的度量，反映了物体抵抗转动状态变化的能力。
其大小与物体的质量、质量分布以及转轴的位置有关。
2、飞轮转矩的概念是什么？它与转动惯量有何关系？答：飞轮转矩 G D 2 是指转动惯量 J 与角速度ω平方的乘积。
飞轮转矩越大，系统储存的动能越大，系统的稳定性越好。
3、如何根据机电传动系统的运动方程式判断系统的运行状态？答：当 T T L ＞ 0 时，系统加速；当 T T L ＜ 0 时，系统减速；当T T L ＝ 0 时，系统匀速运行。
三、第三章直流电机的工作原理及特性1、直流电机的工作原理是什么？答：直流电机是基于电磁感应定律和电磁力定律工作的。
通过电刷和换向器的作用，使电枢绕组中的电流方向交替变化，从而在磁场中产生持续的电磁转矩，驱动电机旋转。
2、直流电机的励磁方式有哪几种？答：直流电机的励磁方式有他励、并励、串励和复励四种。
机电传动控制课后习题答案《第五版》
习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。
拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。
静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。
动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。
2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。
TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。
2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）系统的运动方程式，并说明系统的运动状态是加速，减速，还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）TM< TLTM-TL<0说明系统处于减速。
TM-TL<0 说明系统处于减速T M T L T M T LT M> T L系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速T M T L T T L T M= T系统的运动状态是减速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。
这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。
所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。
转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。
转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5Jω22.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。
2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多?因为P=Tω，T=G∂D2/375. P=ωG∂D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。
2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=2.5kgm2, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反接制动：电源反接时，制动电流大，定子或转子需串接电阻，制动速度快容易造成 反转，准确停车有一定困难，电能损耗大。当倒拉制动时，用于低速下放重物，机械功率、 电功率都消耗在电阻上。
2.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量 JM＝2.5kg.m2，转速 nM＝900r/mim；中间传动轴的 转动惯量 J1＝2kg.m2，转速 n1＝300r/mim；生产机械轴的惯量 JL＝16kg.m2，转速 nL＝ 60r/mim。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。
答： j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3 jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15
n0
60 f p
60 50 1500 (r / min) 2
因为S N
n0
nN n0
，nN
(1 S N )n0
(1 0.02) 1500
1470 r / min
f2 S N f1 0.02 50 1(Hz )
5.3 有一台三相异步电动机，其 nN=1470r/min，电源频率为 50Hz。当在额定负载下运行， 试求：(1) 定子旋转磁场对定子的转速；(2) 定子旋转磁场对转子的转速；(3) 转子旋转 磁场对转子的转速；(4) 转子旋转磁场对定子的转速；(5) 转子旋转磁场对定子旋转磁场 的转速。 答：
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。
答：
nL
nM j1 j2
950 44
59.4(r / min)
v Dn L 0.24 59.4 0.37(m / s)
60 j3
60 2
P1
INUN
PN
N
答：
IN
PN
U NN
7.5 1000 220 0.885
38.52( A)
TN
9550
PN nN
9550 7.5 1550
47.75(N m)
3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=5.5kW，UN=110V，IN=62A，nN=1000r/min，试 绘出它的固有机械特性曲线。 答：
TN
9550
PN nN
9550 5.5 1000
52.53(N m)
3.9 一台并励直流电动机的技术数据如下：PN=5.5kW，UN=110V，IN=61A，额定励磁电流 IfN=2A，nN=1500r/min，电枢电阻 Ra=0.2 Ω，若忽略机械磨擦和转子的铜耗、铁损，认为 额定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出它近似的固有机械特性曲线。 答：
⑷
当 0.8 N时，n01
U Ke
UN 0.8K e N
n0 1559 0.8 0.8
1949 (r / min)
n1
Ke
Ra Kt2
TN
Ra
0.8
2
K
e
K
t
2 N
TN＝
1 0.8
2
n
59 0.82
92.2(r / min)
n1 n01 n1 1949 92.2 1856 .8(r / min)
K t N I st
9.55 Ke N 2I aN
19.1 nN
I aN
Tst
19.1 100 25 31.83(N m) 1500
5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为 50Hz，满载时电动机的转差率为 0.02， 求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 答：
能耗制动：比较常用的准确停车方法，制动效果比反接制动差。
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定值后，电枢反电势将如何
变化？是大于、小于还是等于 E1？
T KtIa TL 常数
答：因为 当Φ ↓时，→ Ia↑ 由 U=E+IaRa，E＝U－IaRa，当 Ia ↑时， →E ↓，所以： E<E1
3.6 已知他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5kW，UN=220V，nN=1500r/min，ηN=88.5%， Ra=0.2Ω。试求该电机的额定电流和额定转矩。
(1)、因为I aNU N
PN N
，所以I aN
PN U NN
2.2 1000 110 0.8
25( A)
答：
(2)、I fN
Uf Rf
110 1.33(A) 82.7
(3)、Pf I fNU f 1.33 110 146 .3( A)
(4)、TN
9550
PN nN
9550 2.2 1500
动？ 若采用自耦变压器降压启动，设降压比为 0.64，求电源线路中通过的启动电流和电动
机的启动转矩。
答：
(1)、TN
9550
PN nN
9550 40 1470
260 (N m)
U U N时，Tst 1.2TN 1.2 260 312 TL，能启动
U1 0.8U N时，Tst1 0.82 Tst 0.82 312 200 TL，不能启动
(2) 求 n0，p，SN，TN，Tst，Tmax，Ist； (3) 额定负载时电动机的输入功率是多少？
答： (1) Y 接法。
(2)、因为nN 960 r / min, 所以n0 1000 r / min, p 3
SN
n0 nN n0
＝1000－960 ＝0.04 1000
TN
9550
PN nN
Ra
0.50
~
0.751
PN UNI
N
UN IN
Ra
0.50
~
0.751
5.5 1000 110 62
110 62
0.172
~
0.258 ()
n0
UN Ke N
U N nN U N I N Ra
110 1000
n0
110
62(0.172
~
0.258 )
1107
~ 1170 (r / min)
14(N m)
(5)、E U N I aN Ra 110 25 0.4 100 (V )
(6)、I st
UN Ra
110 0.4
275( A)
(7)、要使 I st
UN Ra＋R st
2
I
，则
aN
R
st
UN I st
Ra
110 2 25
0.4 1.8( A)
E
Tst
TL=9.55Fv/(η1nM)=9.55×100×0.37/(0.83×950)=0.45N.m
GDZ2
GDM2
365 Fv2 nM2
GD
2 Z
(1.1 ~ 1.25) 1.05 365 100 0.37 2 950 2
1.16
~ 1.32 N m2
3.3 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，
(2)、TstY
1 3 Tst
1 3 1.2TN
0.4TN
所以，在 TL 0.45TN时，无法启动，在 TL 0.35TN时，能启动
答：
5.15 异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？ 答：调压调速：可无级调速，但减小 U 时，T 按 U2 减少，所以调速范围不大。
转子电路串电阻调速：只适于线绕式。启动电阻可兼作调速电阻，简单、可靠，但属 有级调速。随转速降低，特性变软，低速损耗大，用在重复短期运转的机械，如起重机。
(1)、因为nN 1470 r / min, 所以n0 1500 r / min, p 2
(2)、n0－nN 1500 1470 30(r / min)
(3)、S N
n0 nN n0
＝1500－1470 ＝0.02 1500
f2 S N f1 0.02 50 1(Hz )
n2
60 f 2 p
60 1 30(r / min) 2
(4)、n02 n2 nN 30 1470 1500 (r / min) (5)、n21 n02 n0 1500 1500 0(r / min)
5.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。 试求: (1) 线电压为 380V 时，三相定子绕组应如何接法？
1＋
R ad Ra
2
n
n2
1＋ 5 0.242
59
1278 (r
/ min)
n2 n0 n2 1559 1278 281(r / min)
⑶
当U
UN
/ 2时，n01
U Ke
UN 2Ke
n0 2
1559 ＝779 .5(r / min) 2
n1 n01 n 779 .5 59 720 .5(r / min)
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？ 答：因为
T KtIa TL 常数
所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，Ia 均不变。
n
U Ke
Ra KeKt2
T
由
知
n 会变化。
3.4 一台他励直流电动机在稳定运行时，电枢反电势 E=E1，如负载转矩 TL=常数，外加电压
3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：PN=2.2kW，UN=Uf=110V，nN=1500r/min， ηN=0.8，Ra=0.4Ω，Rf=82.7 Ω。试求： ① 额定电枢电流 IaN；②额定励磁电流 IfN； ③励磁功率 Pf；④额定转矩 TN；⑤ 额定电流时的反电势；⑥ 直接启动时的启动电流；⑦ 如果要使启动电流不超过额定电流的 2 倍，求启动电阻为多少？此时启动转矩又为多少？