机电传动控制_邓星钟_第三版_课后答案

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

T

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

TMTL TTL

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=ω

M/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

余磁场方向相反,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，能否改变其稳定运行状态下电

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,ηN=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, ηN=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：

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.

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

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 1687

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