機電傳動控制課后習題答案1

..第二章機電傳動系統的動力學基礎2.2從運動方程式怎樣看出系統是處于加速,減速,穩態的和靜態的工作狀態。TM-TL>0說明系統處于加速,TM-TL<0說明系統處于減速,TM-TL=0說明系統處于穩態〔即靜態的工作狀態。2.3試列出以下幾種情況下〔見題2.3圖系統的運動方程式,并說明系統的運動狀態是加速,減速,還是勻速？〔圖中箭頭方向表示轉矩的實際作用方向TMTLTMTLNTM=TLTM<TLTM-TL>0說明系統處于加速。TM-TL<0說明系統處于減速TMTLTMTLTM>TLTM>TL系統的運動狀態是減速系統的運動狀態是加速TMTLTMTLTM=TLTM=TL系統的運動狀態是減速系統的運動狀態是勻速2.5為什么低速軸轉矩大,高速軸轉矩小？因為P=Tω,P不變ω越小T越大,ω越大T越小。2.6為什么機電傳動系統中低速軸的GD2逼高速軸的GD2大得多?因為P=Tω,T=G?D2/375.P=ωG?D2/375.,P不變轉速越小GD2越大,轉速越大GD2越小。2.9一般生產機械按其運動受阻力的性質來分可有哪幾種類型的負載？可分為1恒轉矩型機械特性2離心式通風機型機械特性3直線型機械特性4恒功率型機械特性,4種類型的負載.2.11在題2.11圖中,曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性,試判斷哪些是系統的穩定平衡點？哪些不是？交點是系統的穩定平衡點.交點是系統的平衡點交點是系統的平衡交點不是系統的平衡點交點是系統的平衡點第三章3.1為什么直流電記得轉子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊壓而成？直流電機的轉子要用表面有絕緣層的硅鋼片疊加而成是因為要防止電渦流對電能的損耗..3.5一臺直流發電機,其部分銘牌數據如下：PN=180kW,UN=230V,nN=1450r/min,ηN=89.5%,試求：①該發電機的額定電流；②電流保持為額定值而電壓下降為100V時,原動機的輸出功率〔設此時η=ηNPN=UNIN180KW=230*ININ=782.6該發電機的額定電流為782.6P=IN100/ηNP=87.4KW3.6已知某他勵直流電動機的銘牌數據如下：PN=7.5KW,UN=220V,nN=1500r/min,ηN=88.5%,試求該電機的額定電流和轉矩。PN=UNINηN7500W=220V*IN*0.885IN=38.5ATN=9.55PN/nN=47.75Nm3.11為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大？電動機在未啟動前n=0,E=0,而Ra很小,所以將電動機直接接入電網并施加額定電壓時,啟動電流將很大.Ist=UN/Ra3.14直流串勵電動機能否空載運行?為什么？串勵電動機決不能空載運行,因為這時電動機轉速極高,所產生的離心力足以將繞組元件甩到槽外,還可能串勵電動機也可能反轉運行.但不能用改變電源極性的方法,因這時電樞電流Ia與磁通φ同時反響,使電瓷轉矩T依然保持原來方向,則電動機不可能反轉.第四章4.1有一臺四極三相異步電動機,電源電壓的頻率為50HZ,滿載時電動機的轉差率為0.02求電動機的同步轉速、轉子轉速和轉子電流頻率。n0=60f/pS=<n0-n>/n0=60*50/20.02=<1500-n>/1500=1500r/minn=1470r/min電動機的同步轉速1500r/min.轉子轉速1470r/min,轉子電流頻率.f2=Sf1=0.02*50=1HZ4.5三相異步電動機帶動一定的負載運行時,若電源電壓降低了,此時電動機的轉矩、電流及轉速有無變化？如何變化？若電源電壓降低,電動機的轉矩減小,電流也減小.轉速不變.4.6有一臺三相異步電動機,其技術數據如下表所示。型號PN/kWUN/V滿載時Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r·min-1IN/AηN×100cosφY132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0試求：①線電壓為380V時,三相定子繞組應如何接法？②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；③額定負載時電動機的輸入功率是多少？線電壓為380V時,三相定子繞組應為Y型接法.TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2Tst=2*29.8=59.6NmTmax/TN=2.0Tmax=59.6NmIst/IN=6.5Ist=46.8A一般nN=<0.94-0.98>n0n0=nN/0.96=1000r/minSN=<n0-nN>/n0=<1000-960>/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3η=PN/P輸入P輸入=3/0.83=3.614.7三相異步電動機正在運行時,轉子突然被卡住,這時電動機的電流會如何變化？對電動機有何影響？電動機的電流會迅速增加,如果時間稍長電機有可能會燒毀.4.8三相異步電動機斷了一根電源線后,為什么不能啟動？而在運行時斷了一線,為什么仍能繼續轉動？這兩種情況對電動機將產生什么影響？三相異步電動機斷了一根電源線后,轉子的兩個旋轉磁場分別作用于轉子而產生兩個方向相反的轉矩,而且轉矩大小相等。故其作用相互抵消,合轉矩為零,因而轉子不能自行啟動,而在運行時斷了一線,仍能繼續轉動轉動方向的轉矩大于反向轉矩,這兩種情況都會使電動機的電流增加。4.11有一臺三相異步電動機,其銘牌數據如下：PN/kWnN/r·min-1UN/VηN×100cosφNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0△當負載轉矩為250N·m時,試問在U=UN和U`=0.8UN兩種情況下電動機能否啟動？TN=9.55PN/nN=9.55*40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/〔R22+X202=312Nm312Nm>250Nm所以U=UN時電動機能啟動。當U=0.8U時Tst=〔0.82KR2U2/〔R22+X202=0.64*312=199NmTst<TL所以電動機不能啟動。欲采用Y-△換接啟動,當負載轉矩為0.45TN和0.35TN兩種情況下,電動機能否啟動？TstY=Tst△/3=1.2*TN/3=0.4TN當負載轉矩為0.45TN時電動機不能啟動當負載轉矩為0.35TN時電動機能啟動若采用自耦變壓器降壓啟動,設降壓比為0.64,求電源線路中通過的啟動電流和電動機的啟動轉矩。IN=PN/UNηNcosφN√3=40000/1.732*380*0.9*0.9=75AIst/IN=6.5Ist=487.5A降壓比為0.64時電流=K2Ist=0.642*487.5=200A電動機的啟動轉矩T=K2Tst=0.642312=127.8Nm4.12線繞式異步電動機采用轉子串電阻啟動時,所串電阻愈大,啟動轉矩是否也愈大？線繞式異步電動機采用轉子串電阻啟動時,所串電阻愈大,啟動轉矩愈大4.13為什么線繞式異步電動機在轉子串電阻啟動時,啟動電流減小而啟動轉矩反而增大？Tst=KR2U2/〔R22+X202當轉子的電阻適當增加時,啟動轉聚會增加。4.14異步電動機有哪幾種調速方法？各種調速方法有何優缺點？調壓調速這種辦法能夠無級調速,但調速范圍不大轉子電路串電阻調速這種方法簡單可靠,但它是有機調速,隨著轉速降低特性變軟,轉子電路電阻損耗與轉差率成正比,低速時損耗大。改變極對數調速這種方法可以獲得較大的啟動轉矩,雖然體積稍大,價格稍高,只能有機調速,但是結構簡單,效率高特性高,且調速時所需附加設備少。變頻調速可以實現連續的改變電動機的轉矩,是一種很好的調速方法。4.15什么叫恒功率調速？什么叫恒轉矩調速？恒功率調速是人為機械特性改變的條件下,功率不變。恒轉矩調速是人為機械特性改變的條件下轉矩不變。4.16簡述恒壓頻比控制方式在額定頻率以下,如果電壓一定而只降低頻率,那么氣隙磁通就要過大,造成磁路飽和,嚴重時燒毀電動機。因此為了保持氣隙磁通不變,就要求在降低供電頻率的同時降低輸出電壓,保持u/f=常數,即保持電壓與頻率之比為常數進行控制。這種控制方式為恒壓頻比控制方式,又稱恒磁通控制方式。

在額定頻率以下,磁通恒定時轉矩也恒定,因此,屬于恒轉矩調速。第六章6.2為什么交流電弧比直流電弧容易熄滅？因為交流是成正旋變化的,當觸點斷開時總會有某一時刻電流為零,此時電流熄滅.而直流電一直存在,所以與交流電相比電弧不易熄滅.6.3若交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源,或直流電器的線圈誤接入同電壓的交流電源,會發生什么問題？若交流電器的線圈誤接入同電壓的直流電源,會因為交流線圈的電阻太小兒流過很大的電流使線圈損壞.直流電器的線圈誤接入同電壓的交流電源,觸點會頻繁的通短,造成設備的不能正常運行.6.4交流接觸器動作太頻繁時為什么會過熱？因為交流接觸啟動的瞬間,由于鐵心氣隙大,電抗小,電流可達到15倍的工作電流,所以線圈會過熱.6.7電磁繼電器與接觸器的區別主要是什么？接觸器是在外界輸入信號下能夠自動接通斷開負載主回路.繼電器主要是傳遞信號,根據輸入的信號到達不同的控制目的.6.10為什么熱繼電器不能做短路保護而只能作長期過載保護？而熔斷器則相反,為什么？因為熱繼電器的發熱元件達到一定溫度時才動作,如果短路熱繼電器不能馬上動作,這樣就會造成電動機的損壞.而熔短期,電源一旦短路立即動作,切斷電源.6.11自動空氣斷路器有什么功能和特點？功能和特點是具有熔斷器能直接斷開主回路的特點,又具有過電流繼電器動作準確性高,容易復位,不會造成單相運行等優點.可以做過電流脫扣器,也可以作長期過載保護的熱脫扣器.6.12時間繼電器的四個延時觸點符號各代表什么意思？6.13為什么電動機要設有零電壓和欠電壓保護？零電壓和欠電壓保護的作用是防止當電源暫時供電或電壓降低時而可能發生的不容許的故障.,6.15要求三臺電動機1M、2M、3M按一定順序啟動：即1M啟動后,2M才能啟動；2M啟動后3M才能啟動；停車時則同時停。試設計此控制線路。6.16試設計一臺異步電動機的控制線路。要求：①能實現啟停的兩地控制；②能實現點動調整；③能實現單方向的行程保護；④要有短路和長期過。第七章7.1PLC由哪幾個主要部分組成？各部分的作用是什么？PLC由中央處理器CPU,存儲器,輸入輸出接口,編程器組成.中央處理器CPU是核心,它的作用時接受輸入的程序并存儲程序.掃描現場的輸入狀態,執行用戶程序,并自診斷.存儲器用來存放程序和數據,輸入接口采集現場各種開關接點的信號狀態,并將其轉化成標準的邏輯電平,輸出接口用于輸出電信號來控制對象.編程器用于用戶程序的編制,編輯,調試,檢查和監視.還可以顯示PLC的各種狀態.7.2輸入、輸出接口電路中的光電耦合器件的作用是什么？作用是1實現現場與plc主機的電器隔離,提高抗干擾性.2避免外電路出故障時,外部強電侵入主機而損壞主機.3電平交換,現場開關信號可能有各種電平,光電耦合起降他們變換成PLC主機要求的標準邏輯電平.7.3何謂掃描周期？試簡述的工作過程.。掃描周期是每執行一遍從輸入到輸出所需的時間.工作過程是1輸入現場信號:在系統的控制下,順序掃描各輸入點,讀入的輸入點的狀態.2順序掃描用戶程序中的各條指令,根據輸入狀態和指令內容進行邏輯運算.3并輸出控制信號,根據邏輯運算的結果,輸出狀態寄存器向各輸出點發出相應的控制信號.實現所要求的邏輯控制功能.7.4PLC有哪些主要特點？PLC的主要特點是①應用靈活,擴展性好.②操作方便準化的硬件和軟件設計,通用性強.完善的監視和診斷功能.適應惡劣的工業應用環