机电传动课后习题答案(老师要求做的).docx

第二章 机电传动系统的动力学基础
2.3 试列出如题2.3图所示几种情况下系统的运动方程式，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 TL TM TL
N

TM=TL TM< TL
TM-TL=0说明系统处于匀速。 TM-TL<0 说明系统处于减速

TM TL TM TL

TM> TL TM> TL

系统的运动状态是减速 系统的运动状态是加速

TM TL TM TL

TM= TL TM= TL
系统的运动状态是减速 系统的运动状态是匀速
2.9 一般生产机械按其运动受阻力的性质来分可有哪几种类型的负载？
可分为
1恒转矩型机械特性
2离心式通风机型机械特性
3直线型机械特性
4恒功率型机械特性,4种类型的负载.

2.11 在题2.11图中，曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性，试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？

a 交点是系统的稳定平衡点. b 交点是系统的平衡点

c 交点是系统的平衡 d 交点不是系统的平衡点

e 交点是系统的平衡点
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态值后，电枢反电势将如何变化? 是大于，小于还是等于E1？
T=IaKtφ, φ减弱,T是常数,Ia增大.根据EN=UN-IaRa ,所以EN减小.,小于E1.

3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。
PN=UNINηN
7500W=220V*IN*0.885
IN=38.5A
TN=9.55PN/nN
=47.75Nm
3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：PN=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=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电枢服加电阻分别为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。
① n0=UNnN/(UN-INRa)
=220*1500/220-34.4*0.242
= 1559r/min
TN=9.55PN/nN
=9.55*6500/1500
=41.38Nm

1559

41.38

② n=U/Keφ-(Ra+Rad)T/KeKtφ2
= U/Keφ-(Ra+Rad)T/9.55Ke2φ2
当3Ω n=854r/min
当5Ω n=311 r/min

③ n= U/Keφ-RaT/9.55Ke2φ2
　当UN=0.5UN时 n=732 r/min
n0=UNnN/2(UN-INRa)
=780 r/min

④ n= U/0.8Keφ-RaT/9.55Ke2φ20.82
当φ=0.8φ时n=1517 r/min
n0=UNnN/0.8Keφ
=1964 r/min

n0

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=82.7Ω 。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 如果要是启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？此时启动转矩又为多少？
PN=UNIaNηN
2200=110*IaN*0.8
IaN=25A
Uf= RfIfN
IfN=110/82.7
=1.33A
③ Pf= UfIfN
=146.3W
④额定转矩TN=9.55 PN/ nN
=14Nm
⑤ 额定电流时的反电势EN=UN-INRa
=110V-0.4*25
=100V
⑥ 直接启动时的启动电流Ist=UN/Ra
=110/0.4
=275A
⑦ 启动电阻 2IN> UN/ (Ra+Rst)
Rst>1.68Ω
启动转矩 Keφ=(UN-INRa)/nN
=0.066
Ia= UN/ (Ra+Rst) T=KtIaφ
=52.9A =9.55*0.066*52.9
=33.34Nm
4.6 有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。
型号
PN/kW
UN/V
满载时
Ist/IN
Tst/TN
Tmax/TN
nN/r·min-1 IN/A ηN×100 cosφ
Y132S-6
3
220/380
960 12.8/7.2 83 0.75
6.5
2.0
2.0
试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？
②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；
③额定负载时电动机的输入功率是多少？
① 线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.
② TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm
Tst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm
Tmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 Nm
Ist/IN=6.5 Ist=46.8A
一般nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/min
SN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04
P=60f/ n0=60*50/1000=3
③ η=PN/P输入
P输入=3/0.83=3.61
4.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？
三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能自行启动，而在运行时断了一线，仍能继续转动转动方向的转矩大于反向转矩，这两种情况都会使电动机的电流增加。
4.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：
PN/kW
nN/r·min-1
UN/V
ηN×100
cosφN
Ist/IN
Tst/TN
Tmax/TN
接法
40
1470
380
90
0.9
6.5
1.2
2.0
△
① 当负载转矩为250N·m时，试问在U=UN和U`=0.8UN两种情况下电动机能否启动？
TN=9.55 PN/ nN
=9.55*40000/1470
=260Nm
Tst/TN=1.2
Tst=312Nm
Tst=KR2U2/（R22+X202）
=312 Nm
312 Nm>250 Nm 所以U=UN时 电动机能启动。
当U=0.8U时 Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202）
=0.64*312
=199 Nm
Tst<TL所以电动机不能启动。
② 欲采用Y-△换接启动,当负载转矩为0.45 TN和0.35 TN两种情况下, 电动机能否启动？
TstY=Tst△/3
=1.2* TN /3
=0.4 TN
当负载转矩为0.45 TN时电动机不能启动
当负载转矩为0.35 TN时电动机能启动
③ 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。
IN= PN/ UNηN cosφN√3
=40000/1.732*380*0.9*0.9
=75A
Ist/IN=6.5
Ist=487.5A
降压比为0.64时电流=K2 Ist
=0.642*487.5=200A
电动机的启动转矩T= K2 Tst=0.642312=127.8 Nm
4.14 异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？
① 调压调速 这种办法能够无级调速，但调速范围不大
② 转子电路串电阻调速 这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。
③ 改变极对数调速 这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需附加设备少。
④ 变频调速 可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方法。
⑤ 6.3 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源，或直流电器的线圈误接入同电压的交流电源，会发生什么问题？
⑥ 若交流电器的线圈误接入同电压的直流电源,会因为交流线圈的电阻太小儿流过很大的电流使线圈损坏. 直流电器的线圈误接入同电压的交流电源,触点会频繁的通短,造成设备的不能正常运行.
⑦ 两个相同的110V交流接触器线圈能否串联接于220V的交流电源上运行？为什么？若是直流接触器情况又如何？为什么？
⑧ 两个相同的110V交流接触器线圈不能串联接于220V的交流电源上运行,因为在接通电路的瞬间,两各衔铁不能同时工作,先吸合的线圈电感就增大,感抗大线圈的端电压就大,另一个端电压就小,时间长了,有可能把线圈烧毁.若是直流接触器,则可以.
⑨ 6.12时间继电器的四个延时触点符号各代表什么意思？
6.23试设计一条自动运输线，有两台电动机， 1M拖动运输机，2M拖动写料及。要求：
①1M先启动后，才允许2M启动；
②2M先停止，经一段时间后1M蔡自动停止，且2M可以单独停止；
③两台电动机均有短路、长期过载保护。

6.25 试设计1M和2M两台电动机顺序启，停的控制线路。要求：
① 1M启动后，2M立即自动启动；
② 1M停止后，延时一段时间，2M才自动停止；
③ 2M能点动调整工作；
④ 两台电动机均有短路，长期过载保护。

6.27 试设计一个工作台前进——退回的控制线路。工作台有电动机M拖动，行程开关1ST,2ST分别装在工作台的原位和终点。要求：
① 能自动实现前进——后退——停止到原位；
② 工作台前进到达终点后停一下在后退；
③ 工作台在前进中可以人为地立即后退到原位；
④ 有终端保护.

7.1 PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？
PLC由中央处理器CPU,存储器,输入输出接口,编程器组成.
中央处理器CPU是核心,它的作用时接受输入的程序并存储程序.扫描现场的输入状态,执行用户程序,并自诊断.
存储器用来存放程序和数据,
输入接口采集现场各种开关接点的信号状态,并将其转化成标准的逻辑电平,输出接口用于输出电信号来控制对象.
编程器用于用户程序的编制,编辑,调试,检查和监视.还可以显示PLC的各种状态.
7.3 何谓扫描周期？试简述的工作过程.。
扫描周期是每执行一遍从输入到输出所需的时间.
工作过程是1输入现场信号:在系统的控制下,顺序扫描各输入点,读入的输入点的状态.
2顺序扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算.
3并输出控制信号,根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各输出点发出相应的控制信号.实现所要求的逻辑控制功能.
7.4 PLC有哪些主要特点？
PLC的主要特点是① 应用灵活,扩展性好.
②操作方便
③标准化的硬件和软件设计,通用性强.
④完善的监视和诊断功能.
⑤ 适应恶劣的工业应用环境.
⑥ 控制制功能强