《机电传动控制》冯清秀版课后习题答案

课后习题答案第一章第二章2.1答：运动方程式：dtdJTTLMdLMTTTTd0时：系统加速；Td=0时：系统稳速；Td0时，系统减速或反向加速2.2答：拖动转矩：电动机产生的转矩Tm或负载转矩TL与转速n相同时，就是拖动转矩。静态转矩：电动机轴上的负载转矩TL，它不随系统加速或减速而变化。动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩Td，它使系统的运动状态发生变化。2.3答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速2.4答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原则进行折算。2.5答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即P1＝P2而P1＝T1ω1，P2＝T2ω2所以T1ω1＝T2ω2，当ω1＞ω2时，T1＜T22.6答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。2.7答：j1=ωM/ω1=nM/n1=900/300=3jL=ωM/ωL=nM/nL=900/60=15)(8.21516325.2222211mkgjJjJJJLLMZ2.8答：min)/(4.594495021rjjnnML)/(37.02604.5924.0603smjDnvLTL=9.55Fv/(η1nM)=9.55×100×0.37/(0.83×950)=0.45N.m2222365MMZnFvGDGD222232.1~16.195037.010036505.1)25.1~1.1(mNGDZ2.9答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。2.10答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。2.11答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。3.1答：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软磁材料，可减少磁滞损耗，而采用“片”叠压成，可减少涡流损耗。3.3答：因为常数LatTIKT所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，Ia均不变。由TKKRKUnteae2知n会变化。3.4答：因为常数LatTIKT当Φ↓时，→Ia↑由U=E+IaRa，E＝U－IaRa，当Ia↑时，→E↓，所以：EE13.6答：NNNNPUIP1)(52.38885.022010005.7AUPINNNN)(75.4715505.795509550mNnPTNNN3.8答：NNNNNaIUIUPR175.0~50.0)(258.0~172.0621106211010005.5175.0~50.0aRaNNNNNNRIUnUKeUn0min)/(1170~1107)258.0~172.0(6211010001100rn)(53.5210005.595509550mNnPTNNN3.9答：)(02.3515005.595509550mNnPTNNN)(59261AIIIfNNNaaNNNNNNRIUnUKeUn0min)/(16802.05911015001100rn3.10答：⑴aNNNNNNRIUnUKeUn0min)/(1559242.04.3422015002200rn)(5.4015005.695509550mNnPTNNN⑵min)/(591500155910rnnnN）中，在（nTRKKnTKKRNateNtea22，所以nnRRRTKKRRnadaadaNteadaada112111RR13R＋＝时，当串入min)/(790590.242311rn＋min)/(7697901559101rnnnnnadada222RR15R＋时，当串入min)/(1278590.242512rn＋min)/(28112781559202rnnn⑶min)/(5.77921559222/001rnKUKeUnUUeNN＝时，当min)/(5.720595.779101rnnnmin)/(19498.015598.08.08.0001rnKUKeUnNeNN时，当min)/(2.928.0598.018.0222221rnTKKRTKKRnNNteaNtea＝min)/(8.18562.9219491011rnnn3.11答：因为Tst=UN/Ra，Ra很小，所以Tst很大，会产生控制火花，电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源造成事故，或电网电压下降等。故不能直接启动。3.12答：要求电流Ist≤（1.5~2）IN，可采用降压启动、电枢回路串电阻进行启动。3.13答：当TL=0启动时：因为励磁绕组有一定剩磁，使Φ≈0；启动时，n＝0，E＝0，根据UN=E+IaRa知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia（(10~20)IN），但因为Φ≈0，所以T＝KtΦIa并不大，因为TL≈0，所以动转矩大于0，系统会加速启动；启动后，虽有n，使E变大点，但因为Φ≈0，所以E仍不大，UN大部分仍要加在电阻Ra上，产生很大Ia和不大的T，使系统不断加速；当系统达到“飞车”时，在相当大的某一n稳速运行时，T＝KtΦIa=TL≈0，所以Ia≈0，此时，E相当大，UN几乎和E平衡。当TL=TN启动时：n＝0，E＝0，根据UN=E+IaRa知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia（(10~20)IN），但因为Φ≈0，所以T＝KtΦIa并不大，因为TL=TN，所以系统无法启动。当电动机运行在额定转速下，T＝KtΦNIaN=TL＝TN，n＝nN，此时断开励磁，Φ≈0，虽然仍有n＝nN，但E≈0，根据UN=E+IaRa知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia，但因为Φ≈0，所以T＝KtΦIa并不大，因为TL=TN，所以T＜TL，系统逐渐减速到停车。3.15答：)(258.011010002.2)1(AUPIPUINNNaNNNNaN，所以、因为)(33.17.82110I)2(ARUfffN、)(3.14611033.1)3(AUIPffNf、)(1415002.295509550)4(mNnPTNNN、)(1004.025110)5(VRIUEaaNN、)(2754.0110I)6(ARUaNst、)(8.14.0252110IR2RI)7(ARUIRUastNstaNstaNst，则＋、要使aNNaNNestNtstInEIKIKT1.19255.9)(83.312515001001.19mNTst3.16答：见书上图3.23。如果只一段启动电阻，当启动后，把电阻一下切除，则电流会超过2IN，冲击大。所以应采用逐级切除电阻办法，切除太快，也会产生电流冲击大，见书上图3.24。3.17答：调速：在一定负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。速度变化：由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速变化。3.18答：改变电枢电路外串电阻调速：机械特性较软，稳定度低；空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；电阻上消耗电能大。用于起重机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统。改变电动机电枢供电电压调速：电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调节；在额定转速以下调；特性与固有特性平行，硬度不变，稳定度高，调速范围大；属恒转矩调速，适合拖动恒转矩负载，可以靠调电枢电压启动电机，不用其它设备。改变电机主磁通调速：可无级调速，额定转速以上调（弱磁升速），特性软，最高转速不得超过额定转速的1.2倍，调速范围不大；属恒功率调速，适合于恒功率负载。往往和调压调速配合使用。3.19答：电动：电动机发出的转矩T与转速n方向相同；制动：T与n相反。3.20答：反馈制动：运行在二、四象限，转速大于理想空载转速。用于起重机调速下放重物，电网吸收电能，运行经济。电源反接制动：制动迅速，能量靠电阻吸收，但容易反向启动。倒拉反接制动：可得较低下降速度，对TL大小估计不准，本应下降，也许会上升，特性硬度小，稳定性差，电阻消耗全部能量。能耗制动：用于迅速准确停车及恒速下放重物，电阻消耗全部能量。3.21答：（1）经历反接制动、反向电动、反向回馈制动，最后在反向回馈制动运行状态下建立系统新的稳定平衡点。（2）当电压反向时，n不变，电压平衡方程式：－U＝E＋Ia(Ra+Rad)，Ia=(-U-E)/(Ra+Rad)0所以T反向，与n方向相反，制动；T与TL一起使n↓，→E↓→反向Ia↓→反向T↓，最后到c点，n=0；此时，TL和T使电动机n反向，重物下降。处于反向电动状态。因为n反向，所以E也反向，Ia=(-U＋E)/(Ra+Rad)，即反向电流Ia↓→反向T↓；在T和TL作用下，反向n↑→反向E↑，在某一时刻，－U＋E＝0，→Ia=0，T＝0，即达到d点。但此时仍有TL→反向n↑→反向E↑→－U＋E＞0→Ia0，T＞0，产生制动。当T＜TL时，还会→反向n↑→E↑→Ia↑→T↑，达到T＝TL，达到e点，稳速运行。5.1答：min)/(150025060600rpfnmin/14701500)02.01()1(000rnSnnnnSNNNN，因为)(15002.012HzfSfN5.2答：会反转。因为三相绕组中电流的相序发生改变。5.3答：2min,/1500min,/1470)1(0prnrnN所以、因为min)/(3014701500)2(0rnnN－、02.0150014701500)3(00＝－＝、nnnSNN)(15002.012HzfSfNmin)/(3021606022rpfnmin)/(1500147030)4(202rnnnN、min)/(015001500)5(00221rnnn、5.4答：当负载增加时，转子电流增加；因为转子相当于变压器的副边，而定子相当于变压器的原边，所以当转子电流增加时，定子电流也会增加。5.5答：原来运行在a点，当电压减小时，运行在b点，因为n不变，s不变，所以cosφ2不变因为U≈E1=4.44Kf1N1Φ，所以当U↓→Φ↓→I2↓时，根据T=KmΦI2cosφ2知：T↓，此后：→n↓→s↑→I2↑→T↑直到c点。c点和a点比，因为U↓→Φ↓，而且s↑→cosφ2↓,根据T=KmΦI2cosφ2＝TL＝常数，知：I2↑5.6答：(1)Y接法。3min,/1000min,/960)2(0prnrnN所以、因为04.01000960100000＝－＝nnnSNN)(84.29960395509550mNnPTNNNmNTTNstst69.5984.292mNTTNm69.5984.292maxAIINst8.462.75.65.6)(61.383.03)3(1KWPPNN、5.7答：电动机电流增大，烧坏电机。5.8答：断了一根电源线后，变成单相异步电动机，没有旋转磁场，所以不能启动。但仍能继续运转。启动时，脉动磁场使转子产生交变电流，发热。运转时，因为断了一相，变成单相，而单相产生的脉动磁场，分解成两个转向相反的旋转磁场后，存在：Bm1=Bm2=Bm/2与转子旋转方向相同的旋转磁场的Φ比三相运转时