机电传动控制-作业参考答案.docx

参考答案
第2章机电传动系统的动力学基础
2.8
解：已知，传动比j1=3，j2=2，TL‘=90N·m，η=0.98。
根据公式（2.7）可得等效负载转矩TL为
TL=TL‘j1j2η2=902×3×0.982=15.62N·m
根据公式（2.13）等效飞轮转矩GZZ2为
GZZ2=GZ12+GZ22j12+GZ32j12j22=128.8N·m2
2.9
解：（a）、（c）、（d）、（e）稳定系统；（b）不稳定系统。
第3章电动机的工作原理及机械特性
3.6
解：（1）根据公式（3.5）电枢电阻Ra为
Ra=（0.5~0.75）（1-PNUNIN）UNIN=（0.5~0.75）（1-5500110×62）11062=0.172~0.256(Ω)
在此，取Ra=0.2(Ω)
（2）理想空载转速n0为
n0=UNnNUN-INRa=110×1000110-62×0.2=1127r/min
（3）额定转矩TN为
TN=9.55PNnN=9.55×55001000=52.53N·m

3.9
解：（1）额定电枢电流IaN为
IaN=PNUNηN=2200110×0.8=25A
（2）额定励磁电流IfN为
IfN=UfRf=11082.7=1.33A
（3）励磁功率Pf为
Pf=UfIfN=110×1.33=146.3W
（4）额定转矩TN为
TN=9.55PNnN=9.55×22001500=14N·m
（5）额定电流时的反电动势E为
E=UN-IaNRa=110-25×0.4=100V
（6）直接启动时的启动电流Ist为
Ist=UNRa=1100.4=275A
（7）如果启动电流Ist≤2IaN时，那么启动电阻Rst为
Rst≥UNIst-Ra=UN2IaN-Ra=1102×25-0.4=1.8Ω
此时启动转矩Tst为
Tst≤2TN=2×14=28 N·m

3.17
解：（1）额定电压UN=220/380V表示“△”接法的额定电压为220V，“Y”接法的额定电压为380V。因此线电压为380V时，三相定子绕组应采用“Y”接法。
（2）
■ 极对数p
根据电动机的型号Y132-6知电动机的级数为6，则极对数p=3。
■ 同步转速n0为
n0=60fp=60×503=1000r/min
■ 额定转速下的转差率SN为
SN=n0-nNn0=1000-9601000=0.04
■ 额定转矩TN为
TN=9.55PNnN=9.55×3000960=29.84N·m
■ 启动转矩Tst为
由技术参数表可知，Tst=2 TN=2×29.84=59.68 N·m
■ 最大转矩Tmax为
由技术参数表可知，Tmax=2 TN=2×29.84=59.68 N·m
■ 启动电流Ist为
由技术参数表可知，
“△”接法：Ist=6.5IN=6.5×12.8=83.2A
“Y”接法：Ist=6.5IN=6.5×7.2=46.8A
（3）额定负载时，电动机的输入功率PI
根据P48，公式（3.48）可得电动机的输入功率PI为
PI=PNηN=30000.83=3.614kW
3.21
解：（1）
■ 当定子电路的电源电压U=UN时，
额定转矩TN=9.55PNnN=9.55×400001470=259.864N·m
启动转矩Tst=1.2TN=1.2×259.864=311.837N·m
■ 当定子电路的电源电压U=0.8UN时，查P56 表3-2可知，
启动转矩Tst‘=0.64Tst=0.64×311.837=199.576N·m
综上，当负载转矩TL=250N·m时，在定子电路的电源电压U=UN的情况下电动机能够正常启动；在定子电路的电源电压U=0.8UN的情况下电动机不能正常启动。
（2）采用“△”启动时的启动转矩Tst△为
Tst△=1.2TN
采用“Y”启动时，启动转矩TstY为
TstY=Tst△/3=1.2TN/3=0.4 TN
因此，采用Y-△降压启动时，在负载转矩为0.45TN的情况下，电动机不能正常启动；在负载转矩为0.35TN的情况下，电动机能正常启动。
（3）采用自耦变压器降压启动，设压降为0.64，查P56 表3-2可知，
启动电流Ist‘=0.42Ist=0.42×6.5IN=0.42×6.5×PNUNcosφN=0.42×6.5×40000380×0.9=319.298A
启动转矩Tst‘=0.42Tst=0.42×311.837=130.972 N·m
第4章 常用低压电器及其选择
4.5 答：交流接触器的线圈是一个电感,是用交流电工作的.吸合前线圈内部没有铁心,电感很小,阻抗也就很小,所以电流大；吸合后铁心进入线圈内部,电感量增大,阻抗增大,所以电流就降下来了.直流接触器工作电流主要取决于其内部电阻,所以不会产生冲击电流。也可以这么解释--交流接触器的线圈是一个电感,内有铁心,在吸合前,由于铁心不闭合,磁阻很大,电感就小,阻抗就小,所以电流大。
直流接触器也有同样现象,只是不如交流那么明显.直流接触器线圈通的是直流电.受频率变化的影响小.线圈的直流电阻很大.电流变化不大.
4.8 答：常开和常闭触点均指继电器线圈未通电状态时触点的状态。线圈通电后其常开和常闭触点均改变其状态，即常开触点闭合，常闭触点断开；线圈断电后其常开和常闭触点均恢复原来状态，即常开触点断开，常闭触点闭合。
时间继电器除了具有普通继电器瞬时动作的常开与常闭触点外，还有线圈通电后其常开和常闭触点延时动作和线圈断电后其常开和常闭触点延时恢复原来状态的特点，其延时时间是可调的。
4.11答：熔断器和热继电器的作用各不相同，在电动机为负载的电路中，熔断器是一种广泛应用的最简单有效的短路保护电器，它串联在电路中，当通过的电流大于规定值时，使熔体熔化而自动分断电路，它分断的电流大，要求它作用的时间短，以保护负载。而热继电器是一种利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的过载保护电器，在电动机为负载的电路中，热继电器用来对连续运行的电动机进行过载保护，以防止电动机过热而造成绝缘破坏或烧毁电动机。据此，使熔断器作用的电流很大，过载电流不足以使其作用，所以它不能代替热继电器实施过载保护。而由于热惯性，虽然短路电流很大，但也不能使热继电器瞬间动作，因此它不能代替熔断器用作短路保护。在电动机主电路中既要装熔断器，实现短路保护，也要装热继电器，实现过载保护。
4.12 答：星型三相异步电动机可釆用两相结构或普通三相结构的热继电器都可作为断相和过载保护，因此星型三相异步电动机能采用两相结构的热继电器作为断相和过载保护。
对于三角形接法的电动机，其线电流是相电流的 1.732倍。当发生断相时，线电流等于相电流。同样的相电流下，断相时的线电流较小，造成普通热继电器在断相时保护灵敏度下降，因此三角形接法的三相异步电动机必须采用具有断相保护的热继电器。
第5章接触器-继电器控制系统
5.4 图5.32为某组合机床机械滑台进给控制线路。滑台的工作进给由电动机M1拖动，快速进给由电动机M2拖机动，滑台的工作循环如图所示。试分析该机械滑台进给控制线路的工作原理。

图5.32 某组合机床机械滑台进给控制线路
答：1. 主电路分析（表1）及机械滑台动作顺序表（表2）
表1主电路分析

电动机控制
KM1
KM2
KM3
FR1
FR2
工作进给电动机M1
正转（正向工作进给）
+
-
-

反转（反向工作进给）
-
+
-

过载保护

√

快速进给电动机M2
正转（快进）
+
-
+

反转（快退）
-
+
+

过载保护

√
由主电路分析和机械滑台工作循环示意图，可得机械滑台工作循环动作顺序表（表2）
表2 机械滑台动作顺序表
动作
主令开关
KM1
KM2
KM3
说明
快进
SB1
+
-
+
在动力滑台原位停止，ST1压下时，按下SB1，机械滑台快进，ST1松开
正向工作进给
ST2
+
-
-
快进到位，压下行程开关ST2，机械滑台正向工进（注意：此时，ST2一直被压下，直到机械滑台反向工进到位，ST2松开）
反向工作进给
ST3
-
+
-
正向工进到位，压下ST3，动力滑台反向工作进给，ST3松开
快退
ST2

+
+
反向工进到位，ST2松开，机械滑台快退
原位停止
ST1
-
-
-
快退为原点，压下行程开关ST1，动力滑台原位停止
2. 控制电路分析
自动工作循环（SB1）：在动力滑台原位停止的情况下（此时ST1压下），按下SB1→KM1+（工作进给电动机M1正转）→KM1的常开联锁触点闭合→KM3+（快速进给电动机M2正转），此时KM1+，KM3+，工作和快速进给电动机均正转，机械滑台快进→机械滑台快进到位，压下ST2（一直被压下），KM3-，此时KM1+，KM2-，KM3-，工作进给电动机M1正转，机械滑台正向工作进给→正向工作进给到位，压下ST3，此时KM1-，KM3-，KM2+，工作电动机M1反转，机械滑台反向工作进给→反向工作进给到位，松开ST2，KM3+，此时KM2+，KM3+，工作和快速进给电动机均反转，机械滑台快退→快退回原位，压下ST1，KM2-，KM3-，此时KM1、KM2和KM3均失电，电动机M1和M2均停止，机械滑台原位停止，工作循环结束。
快速回原位（SB2）：按下SB2→KM2+，快速进给电动机M2反转，机械滑台快速回原位。

5.5 图5.33为机床自动间隙润滑控制电路图，其中接触器KM为润滑液压泵电动机起停用接触器（主回路未画出）。线路可实现机床有规律的间歇润滑。试分析该控制电路的工作原理，并说明中间继电器K和按钮SB的作用。

图5.33 机床自动间隙润滑控制电路图
答：一、控制电路的工作原理：
1. 自动间歇润滑（合上开关S）

2. 点动润滑（断开开关S，按下SB）：
按下按钮SB→KM+→润滑液压泵电动机启动；
松开按钮SB→KM-→润滑液压泵电动机停止
二、K为中间继电器，起信号转换作用，以实现间歇润滑。SB为点动润滑按钮。

5.10 某设备由两台三相异步电动机，其控制要求为：1）起动时，电动机M1起动后，延时3s后，电动机M2起动；2）停车时，电动机M2停车后，电动机M2才能停车。试设计两台电动机的主电路和控制电路。
答：两台电动机的主电路和控制电路如下图所示

说明：SB1为电动机M1的停止按钮；SB2为电动机M2的停止按钮；SB3为启动按钮。

5.11 C650-2型普通车床控制电路中，速度继电器BV的触点BV1和BV2的位置对调，还能不能实现反接制动，为什么？
答：不能。因为BV1为速度继电器正转常开触点，当速度继电器转子正转时合上；BV2为速度继电器反转常开触点，当速度继电器转子反转时合上。
5.13 试述“自锁”和“互锁”的作用及如何实现？并说明在X62W万能升降台铣床控制电路中有哪些“自锁”和“联锁”环节。
答：自锁主要是用于启保停控制，使接触器线圈持续通电来维持电动机的转动。电路实现时，利用接触器本身的常开触点与启动按钮来实现的。
互锁是为了防止短路而设置的，常用于正反转控制电路中：当正转接触器吸合时,由于加入了互锁，反转接触器线圈是不能得电吸合的，这就防止了由于误按反转按钮而造成短路的问题出现。电路实现时，将接触器己方的常闭触点串入对方接触器线圈之前。
X62W万能升降台铣床控制电路的自锁：主轴电动机启动控制（KM1）；工作台进给电动机正反转控制（KM2和KM3）。