机电传动控制课后习题答案

习题与思考题

第二章 机电传动系统的动力学基础

2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。 静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。

2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。

2.3 试列出以下几种情况下（见题2.3图）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说明系统处于加速。 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

2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？

因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是

能量守恒MV=0.5Jω2

2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？

因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。

2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多?

因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变 转速越小GD2越大，转速越大GD2 越小。

2.7 如图2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量JM=2.5kgm2, 转速nM=900r/min; 中间传动

轴的转动惯量JL=16kgm2,转速nL=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2

. 2.8 如图2.3（b）所示，电动机转速nM=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒

直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=3.14*2n/60=99.43 rad/s.

提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s

TL=9.55FV/ηCnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD2Z=δGDM2+ GDL2/jL2

=1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM2

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.

2.10 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？

反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。

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？

交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点

交点是系统的平衡 交点不是系统的平衡点

交点是系统的平衡点

第三章

3.1 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？

直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗..

3.2 并励直流发电机正传时可以自励，反转时能否自励？

不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励.

3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 TL=常数，当电枢电压附加电阻改变时，能否改

变其运行其运行状态下电枢电流的大小？为什么？这是拖动系统中那些要发生变化？ T=KtφIa u=E+IaRa

当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变.

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.

3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：PN=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,η

N=89.5%，试求：

①该发电机的额定电流；

②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η=ηN） PN=UNIN

180KW=230*IN IN=782.6A

该发电机的额定电流为782.6A P= IN100/ηN

P=87.4KW

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, η

N=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

3.7一台他励直流电动机：PN=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,Ra =0.25Ω，其

空载特性为： U 0/ V I f/A 115 184 230 253 265 0.442 0.802 1.2 1.686 2.10 今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压，问其励磁电流分别应为多少？ 由空载特性其空载特性曲线.

E2652532302201841501150.4420.710.8021.081.21.6862.10If 当U=150V时 If=0.71A 当U=220V时 If=1.08A

3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为：PN=5.5KW, U N=110V, I N=62A, n

N=1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线。

Ra=(0.50~0.75)(1-PN/UNIN)UN/IN =0.6(1-5500/110*62)*110/62

=0.206Ω n0=nNUN/(UN-INRa) =1131r/min TN=9.55*5500/1000 =52.525Nm

1131

52.525

3.9 一台并励直流电动机的技术数据如下：PN=5.5KW,U N=110V, I N=61A,额定励磁电流I

fn=2A, n N=1500r/min,电枢电阻

Ra =0.2Ω,若忽略机械磨损和转子的铜耗，铁损，认为额

定运行状态下的电磁转矩近似等于额定输出转矩，试绘出它近似的固有机械特性曲线。

n0=UNnN/(UN-INRa) TN=9.55PN/nN

=110*1500/(110-61*0.2) =9.55*5500/1500

=1687 r/min =35Nm

1687

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