機電傳動控制期末復習及答案

1、五、計算題（要求寫出主要步驟每題10分）1.有臺直流他勵電動機，其銘牌數(shù)據(jù)為： pn55kw，un=uf=220v，nn=1500rmin，=08，ra02 。試求： 額定轉(zhuǎn)矩tn 額定電樞電流ian； 額定電樞電流時的反電勢； 直接啟動時的啟動電流； 若使啟動電流為三倍的額定電流，則電樞應串人多大的啟動電阻?此時啟動轉(zhuǎn)矩為多少?解：1. tn=9.55pn/nn=9.55*5.5*1000/1500=35 n.m 2. ian=pn/ (un)=31.25a 3.e=un-ianra=220-31.25*0.2=213.75v4.ist=un/ra=220/0.2=1100a5.ist=un

2、/(ra+rad) 3isn radun/3ian-ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15 tst=kt ist=(9.55e/nn)3ian=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 n.m 2.有一臺三相異步電動機，正常運行時為接法，在額定電壓un下啟動時，其啟動轉(zhuǎn)矩 tst=1.2tn(tn為額定轉(zhuǎn)矩)，若采用 y換接啟動，試問當負載轉(zhuǎn)矩tl=35tn時，電動機能否啟動?為什么?tsty=1/3*1.2tn=0.4tn>0.35tn=tl 3.試說明圖中幾種情況下系統(tǒng)的運行狀態(tài)是加速?減速?還是勾速?(圖中箭頭方向為轉(zhuǎn)矩的實際作用方向)一、 分析

3、與簡答題1. 請簡述機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件。a) 電動機的機械特性曲線n=f（tm）和生產(chǎn)機械的特性曲線n=f（tl）有交點（即拖動系統(tǒng)的平衡點）；b) 當轉(zhuǎn)速大于平衡點所對應的轉(zhuǎn)速時，tmtl，即若干擾使轉(zhuǎn)速上升，當干擾消除后應有tmtl。而當轉(zhuǎn)速小于平衡點所對應的轉(zhuǎn)速時，tmtl，即若干擾使轉(zhuǎn)速下降，當干擾消除后應有tmtl。2. 請解釋機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的含義。a) 是系統(tǒng)應能以一定速度勻速運轉(zhuǎn)b) 是系統(tǒng)受某種外部干擾作用（如電壓波動、負責轉(zhuǎn)矩波動等）而使運行速度稍有變化時，應保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復到原來的運行速度。3. 請簡述并勵發(fā)電機電壓能建立的條件。a) 發(fā)電機的磁極要

4、有剩磁；b) 起始勵磁電流所產(chǎn)生的磁場的方向與剩磁磁場的方向相同；c) 勵磁電阻不能過大。4. 請簡述電動機制動的穩(wěn)定制動和過渡制動狀態(tài)的共同點和不同點。a) 兩種制動狀態(tài)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)速是否變化b) 兩種制動狀態(tài)的相同點在于電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反。5. 請簡述直流他勵電動機的三種制動方式的接線方法。a) 反饋制動為正常接法；b) 反接制動：電源倒拉反接改變電樞電壓的極性；倒拉反接制動在電樞電路內(nèi)串入附加電阻；c) 能耗制動將外部電樞電壓降為零，并將電樞串接一個附加電阻短接。6. 為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大？因電樞加上額定電壓，而電樞電阻很小，故很大。7. 對電動機的啟動有哪

5、些主要要求？a) 啟動轉(zhuǎn)矩大，電流小b) 平滑，安全可靠c) 簡單方便，功耗小8. 直流他勵電動機啟動時，若在加上勵磁電流之前就把電樞電壓加上，這時會產(chǎn)生什么后果（從tl=0和tl=tn兩種情況加以說明）？a) tl=0時飛車b) tl=tn時電樞電流很大。9. 有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)的含義是什么？a) 依靠被調(diào)量（如轉(zhuǎn)速）與給定量之間的偏差來進行調(diào)節(jié)，使被調(diào)亮接近不變，但又必須具有偏差（即）的反饋控制系統(tǒng)，即有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例調(diào)節(jié)器。b) 依靠偏差進行調(diào)節(jié)，使被調(diào)量等于給定量（即）的反饋控制系統(tǒng)，即無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例積分調(diào)節(jié)器。10. 什么叫調(diào)速范圍？什么

6、叫靜差度？這兩項靜態(tài)指標之間有何關系？a) 調(diào)速范圍是指電動機在額定負載下最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比，即；b) 靜差率是指負載由理想空載轉(zhuǎn)速到額定負載所對應的轉(zhuǎn)速降落于理想空載轉(zhuǎn)速之比，即c) d與s之間是相互關聯(lián)的，調(diào)速范圍是指在最低轉(zhuǎn)速時還能滿足給定靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍；對靜差率要求越小，允許的調(diào)速范圍也越小。11. 試說明圖中幾種情況下系統(tǒng)的運行狀態(tài)是加速？減速？還是勻速？（圖中箭頭方向為轉(zhuǎn)矩的實際作用方向）a) b)c) d)a）加速 b）減速 c）減速 d）加速。二、 計算題1. 有一直流電動機脈寬調(diào)速系統(tǒng)（pwm-m）, 若外加電源電壓u(e)=100v，脈沖頻率f=4000hz，

7、在脈沖周期內(nèi)全導通時的理想空載轉(zhuǎn)速n01=1000r/min，如要求電動機的理想空載轉(zhuǎn)速n02=400r/min，問：此系統(tǒng)在一脈沖周期內(nèi)的導通時間（脈沖寬度）t1應是多少？解：2. 一臺三相異步電動機，定子繞組接到頻率為的三相對稱電源上，已知它運行在額定轉(zhuǎn)速。問：（1） 該電動機的極對數(shù)p是多少？（2） 額定轉(zhuǎn)差率sn是多少？（3） 額定轉(zhuǎn)速運行時，轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f2是多少？解：（1） 已知異步電動機額定轉(zhuǎn)差率較小，現(xiàn)根據(jù)電動機的額定轉(zhuǎn)速，便可判斷出它的同步轉(zhuǎn)速。于是 （2）額定轉(zhuǎn)差率 （3）轉(zhuǎn)子電動勢的頻率f23. 有一臺三相鼠籠式異步電動機，其額定數(shù)據(jù)為：,，接法，。試求：（1） 定子

8、磁極數(shù)p；（2） 額定輸入電功率pin，額定電流in；（3） 采用y換接啟動時的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩。解：（1）現(xiàn)根據(jù)電動機的額定轉(zhuǎn)速，便可判斷出它的同步轉(zhuǎn)速。于是 （2） （3）4. 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)為：,， ，。試求：（1） 額定轉(zhuǎn)矩；（2） 直接啟動時的啟動電流；（3） 如果采用降壓啟動，啟動電流仍限制為額定電流的兩倍，電源電壓應為多少？解：（1）額定轉(zhuǎn)矩 （2）直接啟動時的啟動電流（3）降壓啟動時故電源電壓 5. 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)為：,， ，。試求：（1） 額定轉(zhuǎn)矩，額定電樞電流；， （2） 直接啟動時的啟動電流；（3） 如果要使啟動電流不超過額定電流的2倍，

9、求啟動電阻為多少歐？ 故，8一臺、八極的三相感應電動機，額定轉(zhuǎn)差率，問該機的同步轉(zhuǎn)速是多少？當該機運行在時，轉(zhuǎn)差率是多少？當該機運行在時，轉(zhuǎn)差率是多少？當該機運行在起動時， 轉(zhuǎn)差率是多少？解 同步轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)速 當時，轉(zhuǎn)差率 當時，轉(zhuǎn)差率 當電動機起動時，轉(zhuǎn)差率 9. 一臺三相四極感應電動機，定子接法。已知額定運行時，輸出轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩的，。試計算額定運行時的電磁功率、輸入功率和功率因數(shù)。解 轉(zhuǎn)差率 輸出轉(zhuǎn)矩 電磁功率 轉(zhuǎn)子銅耗 定子銅耗 輸入功率 功率因數(shù) 四、計算題：（選做一道題，要求寫出主要計算步驟及結(jié)果，共15分）1、一臺并勵電動機，額定功率，額定電壓，額定電流，額定轉(zhuǎn)速，最大勵磁功率

10、。試求：（1）最大勵磁電流； （2）額定運行時的電樞電流；（3）額定轉(zhuǎn)矩； （4）額定運行時的效率。2、有一臺三相鼠籠式異步電動機，其額定數(shù)據(jù)為：，接法，。試求：（1）額定輸入功率； （2）額定轉(zhuǎn)差率； （3）額定電流； （4）輸出的額定轉(zhuǎn)矩； （5）采用換接啟動時的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩。四、計算題：（選做一道題，要求寫出主要計算步驟及結(jié)果，共15分）1答案：（1）最大勵磁電流 （2）額定運行時的電樞電流 （3）額定轉(zhuǎn)矩 （4）額定運行時的效率2答案：（1）（2）（3）（4）（5）四、計算題1. 有一臺他勵直流電動機，采用降低電源電壓及弱磁調(diào)速，要求最低理想空載轉(zhuǎn)速，最高理想空載轉(zhuǎn)速，試求：（1

11、）時的最低轉(zhuǎn)速及此時的靜差率。（2）拖動恒功率負載時的最高轉(zhuǎn)速。（3）調(diào)速范圍。解：采用降低電源電壓調(diào)速時對應于基速以下，基速以上采用弱磁調(diào)速。（1），。（2）拖動恒功率負載時應采用弱磁調(diào)速。，。（3）調(diào)速范圍應將兩種方法合并考慮。2.三相異步電動機=28kw，=380v，=950r/min，=0.88，=50hz,額定運行時，=1.1kw，忽略。試求(1)額定轉(zhuǎn)差率；(2)總機械功率、電磁功率和轉(zhuǎn)子銅損耗；(3)輸入功率及效率；(4)定子額定電流。解： （1） （2） =1.53kw(3) a 3.5 一臺直流發(fā)電機，其部分銘牌數(shù)據(jù)如下：pn=180kw, u n=230v,n n=1450

12、r/min,n=89.5%，試求： 該發(fā)電機的額定電流；電流保持為額定值而電壓下降為100v時，原動機的輸出功率（設此時=n） pn=unin 180kw=230*in in=782.6a該發(fā)電機的額定電流為782.6ap= in100/n p=87.4kw3.6 已知某他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下：pn=7.5kw, u n=220v, n n=1500r/min, n=88.5%, 試求該電機的額定電流和轉(zhuǎn)矩。pn=uninn 7500w=220v*in*0.885 in=38.5a tn=9.55pn/nn =47.75nm 3.7一臺他勵直流電動機：pn=15kw, u n=220v,

13、 i n=63.5a, n n=2850r/min,ra =0.25，其空載特性為：u 0/ v115 184 230 253 265 i f/a0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在額定電流下得到150v 和220 v的端電壓，問其勵磁電流分別應為多少？由空載特性其空載特性曲線. 當u=150v時 if=0.71a當u=220v時 if=1.08a3.8 一臺他勵直流電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：pn=5.5kw, u n=110v, i n=62a, n n=1000r/min,試繪出它的固有機械特性曲線。 ra=(0.500.75)(1-pn/unin)un/in =0.6(1

14、-5500/110*62)*110/62 1131 =0.206 n0=nnun/(un-inra) =1131r/min tn=9.55*5500/1000 =52.525nm 52.525 3.9 一臺并勵直流電動機的技術數(shù)據(jù)如下：pn=5.5kw,u n=110v, i n=61a,額定勵磁電流i fn=2a, n n=1500r/min,電樞電阻ra =0.2,若忽略機械磨損和轉(zhuǎn)子的銅耗，鐵損，認為額定運行狀態(tài)下的電磁轉(zhuǎn)矩近似等于額定輸出轉(zhuǎn)矩，試繪出它近似的固有機械特性曲線。n0=unnn/(un-inra) tn=9.55pn/nn =110*1500/(110-61*0.2) =9

15、.55*5500/1500 =1687 r/min =35nm 16873.10一臺他勵直流電動機的技術數(shù)據(jù)如下：pn=6.5kw,u n=220v, i n=34.4a, n n=1500r/min, ra =0.242,試計算出此電動機的如下特性： 固有機械特性；電樞服加電阻分別為3和5時的人為機械特性；電樞電壓為u n/2時的人為機械特性； 磁通=0.8n時的人為機械特性；并繪出上述特性的圖形。 n0=unnn/(un-inra) =220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/mintn=9.55pn/nn=9.55*6500/1500=41.38nm 1559 41

16、.38 n=u/ke-(ra+rad)t/kekt2 = u/ke-(ra+rad)t/9.55ke22當3 n=854r/min當5 n=311 r/min n= u/ke-rat/9.55ke22當un=0.5un時 n=732 r/min n0=unnn/2(un-inra) =780 r/minn0 n= u/0.8ke-rat/9.55ke220.82 當=0.8時n=1517 r/min n0=unnn/0.8ke =1964 r/min 3.15 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)如下：pn=2.2kw,un=uf=110v,nn=1500r/min, n=0.8,ra=0.4, r

17、f=82.7 。試求： 額定電樞電流ian; 額定勵磁電流ifn; 勵磁功率pf; 額定轉(zhuǎn)矩tn; 額定電流時的反電勢； 直接啟動時的啟動電流； 如果要是啟動電流不超過額定電流的2倍，求啟動電阻為多少歐？此時啟動轉(zhuǎn)矩又為多少？ pn=uniann2200=110*ian*0.8 ian=25a uf= rfifn ifn=110/82.7 =1.33a pf= ufifn =146.3w額定轉(zhuǎn)矩tn=9.55 pn/ nn =14nm 額定電流時的反電勢en=un-inra=110v-0.4*25=100v 直接啟動時的啟動電流ist=un/ra =110/0.4 =275a 啟動電阻 2in

18、> un/ (ra+rst) rst>1.68 啟動轉(zhuǎn)矩 ke=(un-inra)/nn =0.066ia= un/ (ra+rst) t=ktia =52.9a =9.55*0.066*52.9 =33.34nm. 2.8 如圖2.3（b）所示，電動機轉(zhuǎn)速nm=950 r/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,電動機的費輪轉(zhuǎn)距gd2m=1.05n m2, 齒輪，滑輪和卷筒總的傳動效率為0.83。試球體勝速度v和折算到電動機軸上的靜態(tài)轉(zhuǎn)矩t l 以及折算到電動機軸上整個拖動系統(tǒng)的飛輪慣量gd2z.。 m=

19、3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的軸上的角速度=m/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv=d/2=0.24/2*3.11=0.373m/stl=9.55fv/cnm=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45nmgd2z=gdm2+ gdl2/jl2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318nm25.1 有一臺四極三相異步電動機，電源電壓的頻率為50hz，滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為0.02求電動機的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。 n0=60f/p s=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n

20、)/1500 =1500r/min n=1470r/min 電動機的同步轉(zhuǎn)速1500r/min. 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速1470 r/min, 轉(zhuǎn)子電流頻率.f2=sf1=0.02*50=1 hz5.6 有一臺三相異步電動機，其技術數(shù)據(jù)如下表所示。型號pn/kwun/v滿載時ist/intst/tntmax/tnnn/r·min-1 in/a n×100 cosy132s-63 220/380960 12.8/7.2 83 0.756.52.02.0 試求：線電壓為380v時，三相定子繞組應如何接法？ 求n0,p,sn,tn,tst,tmax和ist； 額定負載時電動機的輸入功率是多少？

21、 線電壓為380v時，三相定子繞組應為y型接法. tn=9.55pn/nn=9.55*3000/960=29.8nmtst/ tn=2 tst=2*29.8=59.6 nmtmax/ tn=2.0 tmax=59.6 nmist/in=6.5 ist=46.8a 一般nn=(0.94-0.98)n0 n0=nn/0.96=1000 r/minsn= (n0-nn)/ n0=(1000-960)/1000=0.04p=60f/ n0=60*50/1000=3 =pn/p輸入 p輸入=3/0.83=3.615.11有一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據(jù)如下：pn/kwnn/r·min-1un/vn×100cosnist/intst/tntmax/tn接法401470380900.96.51.22.0 當負載轉(zhuǎn)矩為250n·m時，試問在u=un和u=0.8un兩種情況下電動機能否啟動？ tn=9.55 pn/ nn=9.55*40000/1470=260nm tst/tn=1.2 tst=312nm tst=kr2u2