机电传动控制作业答案

1-19 有一台他励直流电动机，PN=1.75kW，UN=110V，IN=20.1A，nN=1450r/min。试计算并绘制：

（1）固有机械特性曲线

（2）50%时的人为机械特性曲线;

（3）电枢回路串接3Ω电阻时的人为机械特性曲线； （4）Φ=80%时的人为机械特性曲线。

解：电动机在额定状态下运行，假设铜耗占能量损失的75%，则电枢回路等效电阻可根据下式估算：

IaRa?0.75（UNIa-PN）对于他励直流电动机，有Ia=IN 故Ra?0.75UNIN?PN110*20?1750?0.75*?0.856? 220.12IN2（1）由电枢回路的电压平衡方程式，得

CeΦN?n0?UN?IaRa110?20.1*0.856??0.064V/(r*min-1)

nN1450UN110??1719r/min Ce?N0.064PN1750?9.55*?11.53Nm nN1450TN?9.55（2）降低电源电压时，有

n02?0.5UN0.5*110??859r/min Ce?N0.064此时△n不变，

nN2?n02-?nN?859?(1719?1450)?590r/min 在图中标出n02，nN2，连线 （3）串入3Ω电阻时，有

nN3?n0-Ra?R?0.856?3TN?1719?*11.53?582r/min

Ce?NCm?N9.55*0.064*0.064图中标出

（4）弱磁时，有

n04?UN?2148r/min

0.8Ce?NRa*TN?2114r/min

0.8Ce?N*0.8Cm?NnN4?n04?1-20：（1）758.6A （2）2.045Ω，31.204V

1-25 有一台他励直流电动机，PN=4KW，UN=220V，IN=22.3A，NN=1000r/min，Ra=0.91Ω，TL=TN。为了使电动机停转，采用反接制动，如串入电枢回路的制动电阻为9Ω，求：

（1）制动开始时电动机所发出的电磁转矩； -80.95Nm （2）制动结束时电动机所发出的电磁转矩； -42.4Nm

（3）如果是摩擦性负载，则在制动到n=0时，不切断电源，电动机能否反转，为什么？ 反转

2-5：（1）84.18A（2）0.0133（3）290.37Nm；551.70Nm；638.81Nm 2-15 有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：

PN / KW NN / (r/min) UN / V 40 1470 380 ηN 90% cosψn 0.9 IST / IN 6.5 TST / TN 1.2 TMAX / TN 2.0 接法 △ （1）求当负载转矩为250Nm时，试问在U=UN和U’=0.8UN两种情况下，电动机能否启动？

（2）欲采用Y-△换接启动，问当负载转矩为0.45TN和0.35TN两种情况下，电动机能否启动？F

（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。

解：额定电流为

PN40000IN???75.03A

3UNcos?N?N3*380*0.9*0.9启动电流为

TST=6.5IN=6.5*75.03=487.70A

额定转矩为TN?9.55PN40000?9.55*?259.86Nm nN1470启动转矩为Tst=1.2TN=311.83Nm 最大转矩为Tmax=2TN=519.72Nm

（1）TL=250Nm时，TL

R2U2TL=250Nm，U’=0.8UN时，根据TST?K22可知

R2?X20?U'T'ST?TST??U?N????0.64TST?199.57Nm ?2TL＞T’ST,电机无法启动

（2）Y-△接法时，ISTY=1/3IST△，TSTY=1/3TST△，△接法为正常工作接法 因此，TSTY=1/3TST△=1/3TST=1/3*311.83=103.94Nm TL=0.35TN时，TL=0.35*259.86=90.95Nm 可以正常启动 TL=0.45TN时，TL=0.45*259.86=116.94Nm 不可以正常启动 （3）已知降压比为K=0.64，自耦降压器副边电压为 U2=0.64U1 由于U1=380V 副边电流为I2=KIST

原边电流为I1=KI2=K2IST=0.642*487.70A=199.76A I1=199.76A即为电源电路中通过的原边电流

R2U2由TST?K2，U2=0.64U1 2R2?X20T2ST=0.642TST=0.642*311.83=127.3Nm

2-18：三种调速法：改变转差率，改变极对数，改变电源频率

3-2：自转现象指的是两交流伺服电动机转动起来后，再取消控制电压，仅由励磁电压单相供电，但是电动机还继续转动的现象，此现象意味着电动机失去了控制作用，这是不允许的

对交流伺服电动机，可通过增大转子电阻，使单相供电时合成的电磁转矩在第二相限和第四相限，成为制动转矩，从而消除自转现象。

3-15 由公式?b?360得齿数为50 通电顺序A-AB-B-BC-C-CD-D-DA Kmz4-7 他励直流电动机，UN=220V，IN=115A，nN=980，Ra=0.1Ω，拖动额定恒转矩负载运行，采用降低电源电压调速，要求s≤0.3。求：

（1）电动机的最低转速，调速范围。 （2）电源电压降低后的最低值。

CeΦN?UN?IaNRa220?115*0.1??0.213V/(r*min-1) nN980n0?UN220??1033r/min Ce?N0.213△nN=n0-nN=1033-980=53 r/min

TN=9.55*PN/nN=9.55*21000/980=205Nm 调速范围：D?nmaxnmaxs980*0.3?*max??8 nmin△nN1?smax53*(1?0.3)电机的最低转速为nmin=nmax/D=980/8=123 r/min 由电动机的机械方程式

U=E+IaRa得电源电压需降的最低值为：

Umin=Emin+IaRa=CeΦnmin+IaRa=0.213*123+115*0.1=38V

7-1：晶闸管的导通条件：在控制极G加触发信号，在阳极A和阴极K之间加正向电压，且使得正向电流大于维持电流。晶闸管的关断条件：把阳极的正向电压降低至一定值，使得正向电流小于维持电流，晶闸管恢复关断状态。

7-7：把直流电转化成交流电称之为逆变，变流器工作在逆变状态时，若把直流电转化成50Hz的交流电回馈到交流电网，称之为有源逆变，有源逆变过程：直流电-逆变器-交流电-交流电网；若把直流电转化为某一频率或频率可调的交流电供给负载使用，则称之为无源逆变。

7-15：有静差调速系统中，控制器采用的是比例调节器，即P调节器，如果比例调节器输入端的电压差值为零，输出也是零，输入输出之间是瞬时对应的比例关系，因此只有在有差的条件下工作。调整输入端电压差值的大小，即可改变输出的大小，达到调整转速的效果。

无静差调速系统中，控制器采用的是比例积分调节器，即PI调节器，如果

比例积分调节器输入端的电压差值为零，输出不一定是零，输出不仅与该时刻的输入有关，还与该时刻之前的输入有关，因此在无差的条件下，调整输入端的电压值得大小，也能达到调整转速的效果。

1500?20，闭环速降为1.53，开环放大倍数为64.4 7-17：调速范围为D?757-19：双闭环调速系统中两个控制环分别指速度反馈与电流反馈（转速环与电流环），速度反馈的作用是在电机正常工作时调节转速，使转速保持恒定；电流反馈的作用是在启动中限制启动电流，在电机堵转或过载时限制电枢电流，起保护作用。

因此转速的调节取决于速度调节器的参数，最大堵转电流的参数取决于电流调节器的参数。

8-2：交流异步电机调压调速时电机调速范围不大，低速下运行不稳定，转差率过大，导致转子电流过大，引起过热损坏电机。

8-9：两种变频器都是将电压幅值和频率均固定不变的交流电压变换成二者均可调的交流电压。

交-直-交变频是先通过整流器将固定频率的交流电源电压变换成平均值可调的直流电压，再通过逆变器将直流电压变换成幅值和频率均可调的交流电压，中间的滤波装置使整流和逆变互补干扰，且对感性负载有补偿。

交-交变频是直接将固定频率的交流电源电压变换成幅值和频率均可调的电压，可节省换流环节，容易实现四相限运行，输出最高频率受电网频率控制。

9-3：步进电机驱动电路一般由脉冲发生器，脉冲分配器，脉冲功率放大器组成，国内步进电机的驱动电路主要有单电压恒流功放电路，高、低压功率放大电路，调频调压功放电路等几种。

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