最新机电传动控制课后习题答案讲解学习
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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：设卷筒速度为n2
n0 nM 950r/min
n1
n0
1 4
950
1 4
237.5r
/
min
n2
n1
1 4
59.375r
/
min
v
n2
Dj2
59.375r/min3.140.24m 260
0.375m/
s
折算到电机轴上的静态转矩TL：
JM M
T’L JL ωL
ωM T
(a) 旋转运动
J1ω1
习题与思考
2.7 如图2.3（b）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
•㎡,齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度V和折算到电机轴上的静
解：（1）设能耗制动电阻为R1， 反接制动电阻为R2
2
0
(e)
T
不是平衡点
例 3.1 一台Z2系列的他激直流电动机， PN =22KW, UN =220V, IN.=116A nN =1500r/min，试计算并绘制： （1）固有机械特性 （2）电枢回路串Rad =0.4Ω电阻的人为机械特性； （3）电源电压降至为100V时人为特性 （4）弱磁至Φ=0.8 ΦN 时的人为特性
T
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1667 1.18T
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：
n n 0 9 .5 R 5 a ( K e R a d N ) 2 T 1 6 6 7 9 0 .5 .1 5 9 6 0 .1 0 3 .2 4 2 T 1 6 6 7 3 .5 8 T 其人为特性曲线如图2所示
0
(c)
T
是平衡点
（c）. 1.电机和生产机械的机械特性有交点。
2. 当转速大于平衡点所对应的转速时，T<TL ； . 当转速小于平衡点所对应的转 速时，T>TL。
所以此点是平衡点。
n
1
n
2
1
0 (a)
不是平衡点
0 T
2
(b)
T
不是平衡点
n1 2
0
(c)
T
是平衡点
n 1 2
`0
(d)
T
是平衡点
n
1
最少值是多少？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速度在发生制动状态下，电枢回路应串入多大电阻
？若电枢回路不串电阻，在再发生电制动状态下，下放重物的转速时多少？
s
T-
制动转矩
减速
T运L动+方程： T N •m 拖T 动L N 转•m 矩G D 32 75 N •m 2d d n t r/m in0 s
习题与思考
2.6 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J=2.5㎏•㎡，转速nM=900r/min；中间传 动轴的转动惯量J1= 2㎏•㎡，转速n1=300r/min；生产机械轴的转动惯量JL=16 ㎏•㎡， 转速nL=60r/min。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。
1.161N • m2
习题与思考
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，试判定哪些是系统的平 衡点？哪些不是？
n
1
n
2
1
n1
2 2
0 (a)
0 T
0
(b)
T
(c)
T
n 1 2
`0
(d)
T
n
1
2
0
(e)
T
n
1
n
2
1
0 (a)
不是平衡点
0 T
2
(b)
T
不是平衡点
n1 2
（3）降低电源电压的人为特性：
n K e U N 9 .5 5 (R K a e N )2 T 0 1 .1 0 3 0 2 9 .5 5 0 .9 0 1 .6 1 3 2 2T 7 5 8 1 .1 8 T
其人为特性曲线如图3所示
（4）弱磁时的人为特性：
n 0 .8 U K N e N 9 .5 5 ( 0 .R 8 K a e N ) 2 T 0 .8 1 0 0 0 .1 3 2 9 .5 5 n( 0 0 . .1 1 9 3 6 2 2 0 .8 ) T 2 0 8 3 1 .8 4 T
TL
9 .5 5 F v 0 .8 3 n M
9 .5 5 1 0 0 0 .3 7 5 0 .8 3 9 5 0
0 .4 5 4 N • m
0 .3 7 m / s
折算到电机轴上的飞轮转动惯量GD2：
GDz2
• GDM2
365
G V nM2
2
1.1
1.05
365
100
0.3752 9502
机电传动控制课后习题答 案
习题与思考 2.3 试列出以下几种情况下（见图2.3）系统的运动方程式，并针对各系统说明： (1) T,TL的性质和符号，并带入运动方程。 (2) 运动状态是加速，减速还是匀速？
T
TL T n
TL T n
n
TL
T=TL
T<TL
T>TL
T n TL T n TL T
TL n
其人为特性曲线如图4所示
2083 1667
758 0
TL
图3.8改变不同参 数时的人为特性
4 1 2 3
T
例 3.2有 一台他激电动机， PN =5.6KW, UN =220V, IN=31A， 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）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
T=TL
T>TL
T<TL
T
TL
n
T=TL TL
T
n
T>TL
T
TL
n
T<TL
符号
性质
T+
拖动转矩
TL + 运动方程： 状态：匀速
T N • 制m 动T 转L 矩N •mG D 3 7 25 N •m 2d d n tr /m in0 s
T-
制动转矩
加速
TL +
运动方程：
T N •m 拖动T L 转N 矩•mG D 37 25 N •m 2d d n tr /m in0
解：（1）固有特性：
Ra
0.75UNN
PN N2
103
0.75
220116 1162
22000
0.196
KeN
UN
N Ra nN
2201160.916 0.132 1500
n0
UN KeN
220 0.132
1667
r
min
n
n0
Ra 9.55(KeN
)2
T
1667
0.196 9.550.1322
解：设卷筒速度为n2
n0 nM 950r/min
n1
n0
1 4
950
1 4
237.5r
/
min
n2
n1
1 4
59.375r
/
min
v
n2
Dj2
59.375r/min3.140.24m 260
0.375m/
s
折算到电机轴上的静态转矩TL：
JM M
T’L JL ωL
ωM T
(a) 旋转运动
J1ω1
习题与思考
2.7 如图2.3（b）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
•㎡,齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度V和折算到电机轴上的静
解：（1）设能耗制动电阻为R1， 反接制动电阻为R2
2
0
(e)
T
不是平衡点
例 3.1 一台Z2系列的他激直流电动机， PN =22KW, UN =220V, IN.=116A nN =1500r/min，试计算并绘制： （1）固有机械特性 （2）电枢回路串Rad =0.4Ω电阻的人为机械特性； （3）电源电压降至为100V时人为特性 （4）弱磁至Φ=0.8 ΦN 时的人为特性
T
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1667 1.18T
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：
n n 0 9 .5 R 5 a ( K e R a d N ) 2 T 1 6 6 7 9 0 .5 .1 5 9 6 0 .1 0 3 .2 4 2 T 1 6 6 7 3 .5 8 T 其人为特性曲线如图2所示
0
(c)
T
是平衡点
（c）. 1.电机和生产机械的机械特性有交点。
2. 当转速大于平衡点所对应的转速时，T<TL ； . 当转速小于平衡点所对应的转 速时，T>TL。
所以此点是平衡点。
n
1
n
2
1
0 (a)
不是平衡点
0 T
2
(b)
T
不是平衡点
n1 2
0
(c)
T
是平衡点
n 1 2
`0
(d)
T
是平衡点
n
1
最少值是多少？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速度在发生制动状态下，电枢回路应串入多大电阻
？若电枢回路不串电阻，在再发生电制动状态下，下放重物的转速时多少？
s
T-
制动转矩
减速
T运L动+方程： T N •m 拖T 动L N 转•m 矩G D 32 75 N •m 2d d n t r/m in0 s
习题与思考
2.6 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量J=2.5㎏•㎡，转速nM=900r/min；中间传 动轴的转动惯量J1= 2㎏•㎡，转速n1=300r/min；生产机械轴的转动惯量JL=16 ㎏•㎡， 转速nL=60r/min。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。
1.161N • m2
习题与思考
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，试判定哪些是系统的平 衡点？哪些不是？
n
1
n
2
1
n1
2 2
0 (a)
0 T
0
(b)
T
(c)
T
n 1 2
`0
(d)
T
n
1
2
0
(e)
T
n
1
n
2
1
0 (a)
不是平衡点
0 T
2
(b)
T
不是平衡点
n1 2
（3）降低电源电压的人为特性：
n K e U N 9 .5 5 (R K a e N )2 T 0 1 .1 0 3 0 2 9 .5 5 0 .9 0 1 .6 1 3 2 2T 7 5 8 1 .1 8 T
其人为特性曲线如图3所示
（4）弱磁时的人为特性：
n 0 .8 U K N e N 9 .5 5 ( 0 .R 8 K a e N ) 2 T 0 .8 1 0 0 0 .1 3 2 9 .5 5 n( 0 0 . .1 1 9 3 6 2 2 0 .8 ) T 2 0 8 3 1 .8 4 T
TL
9 .5 5 F v 0 .8 3 n M
9 .5 5 1 0 0 0 .3 7 5 0 .8 3 9 5 0
0 .4 5 4 N • m
0 .3 7 m / s
折算到电机轴上的飞轮转动惯量GD2：
GDz2
• GDM2
365
G V nM2
2
1.1
1.05
365
100
0.3752 9502
机电传动控制课后习题答 案
习题与思考 2.3 试列出以下几种情况下（见图2.3）系统的运动方程式，并针对各系统说明： (1) T,TL的性质和符号，并带入运动方程。 (2) 运动状态是加速，减速还是匀速？
T
TL T n
TL T n
n
TL
T=TL
T<TL
T>TL
T n TL T n TL T
TL n
其人为特性曲线如图4所示
2083 1667
758 0
TL
图3.8改变不同参 数时的人为特性
4 1 2 3
T
例 3.2有 一台他激电动机， PN =5.6KW, UN =220V, IN=31A， 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）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
T=TL
T>TL
T<TL
T
TL
n
T=TL TL
T
n
T>TL
T
TL
n
T<TL
符号
性质
T+
拖动转矩
TL + 运动方程： 状态：匀速
T N • 制m 动T 转L 矩N •mG D 3 7 25 N •m 2d d n tr /m in0 s
T-
制动转矩
加速
TL +
运动方程：
T N •m 拖动T L 转N 矩•mG D 37 25 N •m 2d d n tr /m in0
解：（1）固有特性：
Ra
0.75UNN
PN N2
103
0.75
220116 1162
22000
0.196
KeN
UN
N Ra nN
2201160.916 0.132 1500
n0
UN KeN
220 0.132
1667
r
min
n
n0
Ra 9.55(KeN
)2
T
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0.196 9.550.1322