機電傳動控制課后習題答案

1、第二章機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎2.1 說明機電傳動系統(tǒng)運動方程中的拖動轉矩，靜態(tài)轉矩和動態(tài)轉矩。拖動轉矩是有電動機產生用來克服負載轉矩，以帶動生產機械運動的。靜態(tài)轉矩就是由生產機械產生的負載轉矩。動態(tài)轉矩是拖動轉矩減去靜態(tài)轉矩。2.2 從運動方程式怎樣看出系統(tǒng)是處于加速，減速，穩(wěn)態(tài)的和靜態(tài)的工作狀態(tài)。TM-TL>0說明系統(tǒng)處于加速,TM-TL<0說明系統(tǒng)處于減速,TM-TL=0說明系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài) （即靜態(tài)）的工作狀態(tài)。2.3 試列出以下幾種情況下（見題 2.3圖）系統(tǒng)的運動方程式，并說明系統(tǒng)的運動狀態(tài)是加速，減速，還是勻速？（圖中箭頭方向表示轉矩的實際作用方向）TM-TL>0說

2、明系統(tǒng)處于加速。TM-TL<0 說明系統(tǒng)處于減速TMTLTMTM> TLTM> TL系統(tǒng)的運動狀態(tài)是減速系統(tǒng)的運動狀態(tài)是加速TMTLTMTL2.7 如圖2.3 (a)所示，電動機軸上的轉動慣量 JM=2.5kgm2,轉速nM=900r/min;中間傳 動軸的轉動慣量JL=16kgn2,轉速nL=60 r/min。試求折算到電動機軸上的等效專慣量。折算到電動機軸上的等效轉動慣量 ：j=Nm/N1=900/300=3 ,j1=Nm/Nl=15J=JM+J1/j 2+ JL/j1 2=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2.2.8 如圖2.3 (b)所示，電動機轉速nM=

3、950 r/min ,齒輪減速箱的傳動比Ji= J2=4,卷 筒直徑D=0.24m,滑輪的減速比J3=2,起重負荷力F=100N,電動機的費輪轉距GDf1.05N 吊，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g6.。 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的軸上的角速度=co/j 1j 2j 3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv= D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTl=9.55FV/ q cnMF9.55*100*0.373/0.83*950=0.45N

4、MGDz=6 GD2+ GDL2/j l2=1.25*1.05+100*0.242/32 2=1.318NM2.11 在題2.11圖中，曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點？哪些不是？交點是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點.交點是系統(tǒng)的平衡點交點是系統(tǒng)的平衡交點不是系統(tǒng)的平衡點交點是系統(tǒng)的平衡點第三章3.10 一臺他勵直流電動機的技術數(shù)據如下：PN=6.5KW,LL=220V, I n=34.4A, n N=1500r/min,Ra =0.242 Q ,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3Q和5Q時的人為機械特性；電樞電壓為Ln/2時的人為機械特性；磁

5、通小=0.86n時的人為機械特性；并繪出上述特性的圖形。 n 0=LNnN/(L n-I nR)=220*1500/220-34.4*0.242=1559r/minTN=9.55PN/n n=9.55*6500/1500=41.38Nm n=U/K e 6-(R a+Rd)T/K eK 6 2=U/Ke 6-(R a+Rd)T/9.55K e2 6 2當 3Q n=854r/min當 5Q n=311 r/min n= U/K e d-RaT/9.55K e2 6 2當 UN=0.5Un時 n=732 r/minn 0=UnW2(U n-I nR)=780 r/min n= U/0.8K e

6、d-RaT/9.55K ；6 20.82當小=0.8 小時 n=1517 r/minn 0=Utin/0.8K e 小=1964 r/min3.15 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據如下：PN=2.2KW,U=U=110V,nN=1500r/min,4N=0.8,Ra=0.4 Q, R f=82.7 Q。試求：額定電樞電流I An;額定勵磁電流IfN 勵磁功率Pf；額定轉矩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？此時啟動轉矩又為多少？ Pm=LNI aN 刀 N2200=110*1 aN*0.81 aN=25A U= RfIf

7、NIfN=110/82.7=1.33A Pf= UfI fN=146.3W額定轉矩Tn=9.55 P n/ n n=14Nm額定電流時的反電勢En=UtI nR=110V-0.4*25=100V直接啟動時的啟動電流Ist=WRa=110/0.4=275A啟動電阻21 N> Un/ (R a+Rt)R st>1.68Q啟動轉矩 Ked=(Un-I NRa)/n N=0.066la= Un/ (R a+Rt)T=K tl a(|)=52.9A=9.55*0.066*52.9=33.34Nm3.21 一臺直流他勵電動機拖動一臺卷揚機構，在電動機拖動重物勻速上升時講電樞電源突然反接，試利用

8、機械特性從機電過程上說明：從反接開始到系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動機經歷了幾種運行狀態(tài)？最后在 什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點?各種狀態(tài)下轉速變化的機電過程怎樣? 從反接開始到系統(tǒng)到達新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動機經歷了電動機正向電動狀態(tài)，反接制動狀態(tài)，反向電動狀態(tài)，穩(wěn)定平衡狀態(tài).電動機正向電動狀態(tài)由a到b特性曲線轉變；反接制動狀態(tài)轉速逐漸降低，到達c時速度 為零，反向電動狀態(tài)由c到f速度逐漸增加.穩(wěn)定平衡狀態(tài)，反向到達f穩(wěn)定平衡點， 轉速不再變化.第四章4.6有一臺三相異步電動機，具技術數(shù)據如下表所示。滿載時I st/ITsTmaJ型號PN/kWU/VnJr min-1 I n/Aq nX

9、 100 cosNt/TnTnY132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0為380V時，三相定子繞組應如何接法?試求:線電壓求 no,P，S N,TN,Tst,Tmax和 I st ；額定負載時電動機的輸入功率是多少?線電壓為380V時，三相定子繞組應為 Y型接法. TN=9.55P1n N=9.55*3000/960=29.8NmTst/ T n=2Tst=2*29.8=59.6 NmTma/ T n=2.0T ma=59.6 NmI st/I n=6.5I st=46.8A一般 nN=(0.94-0.98)n 0 n。=市0.96=1000 r/min

10、SN= (n 0-n n)/ n 0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n 0=60*50/1000=34=PN/P輸入P 輸入=3/0.83=3.614.11有一臺三相異步電動機，其銘牌數(shù)據如下：Pn/KWnN/rmin-1U/V“ nX 100cos 小 NI st/I NTst/TNTmaXTN接法401470380900.96.51.22.0當負載轉矩為250NJ- m時，試問在U=U和U'=0.8Un兩種情況下電動機能否啟動?T n=9.55 P n/ n n=9.55*40000/1470=260NmTst/Tn=1.2Tst=312NmTst=KR20

11、 （尾2+凡2）=312 Nm312 Nm>250 Nm所以U=U時 電動機能啟動。當 U=0.8U 時 Tst=（0.82） KRU2/ （ R2+%。2）=0.64*312=199 NmTst<TL所以電動機不能啟動。欲采用Y-換接啟動，當負載轉矩為0.45 Tn和0.35 Tn兩種情況下，電動機能否 啟動？Tst 產TstJ3=1.2* T n /3=0.4 TN當負載轉矩為0.45 Tn時電動機不能啟動當負載轉矩為0.35 Tn時電動機能啟動 若采用自耦變壓器降壓啟動，設降壓比為0.64,求電源線路中通過的啟動電流和電動機的啟動轉矩。In= PN U NT N cos d

12、nV3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75Alst/l n=6.5I st=487.5A降壓比為0.64時電流=K2 l st=0.642*487.5=200A電動機的啟動轉矩 T= K2Tst=0.64 2312=127.8 Nm第五章5.13 有一臺直流伺服電動機，當電樞控制電壓Uc=110V時，電樞電流Ia1=0.05A,轉速m=3000r/min;加負載后，電樞電流l a2=1A,轉速n2=1500r/min。試做出其機械特性 n=f (T)。電動機的電磁轉矩為T=BIaNLD/2,5.14 若直流伺服電動機的勵磁電壓一定，當電樞控制電壓Uc=100V時，理想空載轉速

13、n0=3000r/min;當 Uc=50V時,no 等于多少？no=120Uc/ n NBLD電壓與轉速成正比，當Uc=50VB寸，n 0等于1500 r/min6.7電磁繼電器與接觸器的區(qū)別主要是什么？接觸器是在外界輸入信號下能夠自動接通斷開負載主回路.繼電器主要是傳遞信號，根據輸入的信號到達不同的控制目的.6.16要求三臺電動機1M 2M 3M按一定順序啟動：即1M啟動后，2M才能啟動；2M啟動 后3M才能啟動；停車時則同時停。試設計此控制線路。6.16試設計一臺異步電動機的控制線路。要求：能實現(xiàn)啟停的兩地控制；能實現(xiàn)點動調整；能實現(xiàn)單方向的行程保護；要有短路和長期過載保護。8.17為了限

14、制電調整時電動機的沖擊電流， 試設計它的電氣控制線路。要求正常運行時為 直接啟動，而點動調整時需輸入限流電阻。6.18試設計一臺電動機的控制線路。要求能正反轉并能實現(xiàn)能耗制動。6.20容量較大的鼠籠式異步電動機反接制動時電流較大，應在反接制動時在定子回路中用入電阻，試按轉速原則設計其控制線路。6.23試設計一條自動運輸線，有兩臺電動機,1M拖動運輸機，2M拖動寫料及。要求:1M先啟動后，才允許2M啟動;2M先停止，經一段時間后1M蔡自動停止，且2M可以單獨停止；兩臺電動機均有短路、長期過載保護。6.24 題8.26圖為機床自動間歇潤滑的控制線路圖，其中接觸器KM為潤滑油泵電動機啟停 用接觸器（

15、主電路為畫出），控制線路可使?jié)櫥幸?guī)律地間歇工作。試分析此線路的 工作原理，并說明開關S和按鈕SB的作用。SB按鈕為人 工的點動控制.S自動的間歇潤滑，按下后KM得電，電動機工作，1KT得電，經過一段時間后，動合觸點閉合K 得電，同時KM失電，電動機停止工作，2KT得電一段時間后，動斷觸點斷開,K閉合電動 機重新工作.6.25 試設計1M和2M兩臺電動機順序啟，停的控制線路。要求：1M啟動后，2M立即自動啟動；1M停止后，延時一段時間，2M才自動停止；2M能點動調整工作； 兩臺電動機均有短路，長期過載保護。6.26 試設計某機床主軸電動機控制線路圖。要求： 可正反轉，且可反接制動；正轉可點動，

16、可在兩處控制啟，停;有短路和長期過載保護;有 安 全 工 作 照 明及 電 源 信 號 燈4SB2HMM拖動，行程開關6.27 試設計一個工作臺前進一一退回的控制線路。工作臺有電動機1ST,2ST分別裝在工作臺的原位和終點。要求： 能自動實現(xiàn)前進一一后退一一停止到原位；工作臺前進到達終點后停一下在后退；工作臺在前進中可以人為地立即后退到原位；有終端保護.第七章7.5試用PLC的一個8位移位寄存器設計循環(huán)移位輸出，具體要求是：(1)實現(xiàn)一個亮燈循環(huán)移位；(2)實現(xiàn)兩個連續(xù)亮燈循環(huán)移位；(3)實現(xiàn)一個亮一個滅燈循環(huán)移位。7.7 設計PLC控制汽車拐彎燈的梯形圖。具體要求是：汽車駕駛臺上有一開關，有

17、三個位 置分別控制左閃燈亮、右閃燈亮和關燈。當開關扳到S1位置時，左閃燈亮(要求亮、滅時間各1s);當開關扳到S2位置 時，右閃燈亮(要求亮、滅時間各1s);當開關扳到S0位置時，關斷左、右閃燈； 當司機開燈后忘了關燈，則過1.5min后自動停止閃燈。7.8 試用PLC設計按行程原則實現(xiàn)機械手的夾緊-正轉-放松-反轉-回原位的控制。7.9 圖所示為由三斷組成的金屬板傳送帶，電動機 1、2、3分別用于驅動三斷傳送帶，傳 感器(采用接近開關)1、2、3用來檢測金屬板的位置。當金屬板正在傳送帶上傳送時，其位置由一個接近開關檢測，接近開關安放在兩斷傳 送帶相鄰接的地方，一旦金屬板進入接近開關的檢測范圍

18、，可編程序控制器便發(fā)出 一個控制輸出，使下一個傳送帶的電動機投入工作，當金屬板遷出檢測范圍時，定 時器開始計時，在達到整定時間時，上一個傳送帶電動機便停止運行。即只有載有 金屬板的傳送帶在運轉，而未載有金屬板的傳送帶則停止運行。這樣就可節(jié)省能源。試用PLC實現(xiàn)上述要求的自動控制。7.10 設計一條用PLC控制的自動裝卸線。自動結構示意圖如題9.17圖所示。電動機M1驅動裝料機加料，電動機 M2驅動料車升P1,電動機 M型區(qū)動卸料機卸料。裝卸線操作過程是： 料車在原位，顯示原位狀態(tài)，按啟動按鈕，自動線開始工作； 加料定時5s,加料結束；延時1s,料車上升； 上升到位，自動停止移動；延時1s ,料車自動卸料； 卸料10s,料車復位并下降； 下降到原位，料自動停止移動.第八章電力電子學7.1 晶閘管的導通條件是什么？導通后流過晶閘管的電流決定于什么？品閘管由導通轉變?yōu)樽钄嗟臈l件是什么？阻斷后它所承受的電壓決定于什么？品閘管的導通條件是:（1）晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓。（2）晶閘管的陽極和 控制極通時加正相電壓市晶閘管