《机电传动控制》冯清秀版课后习习题答案.doc

课后习题答案第一章第二章答：运动方程式：Td>0时：系统加速； Td=0 时：系统稳速；Td<0时，系统减速或反向加速答：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答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速答：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＜T2 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，而高速轴正好相反答： j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15答：TL=(η1nM)=×100××950)= 答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。

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，与运动方向无关答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点答：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，可减少涡流损耗答：因为　所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，Ia均不变由　　　　　　　　　　　　　　　　知n会变化答：因为当Φ ↓时，→ Ia↑由U=E+IaRa，E＝U－IaRa，当Ia ↑时， →E ↓，所以：E

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答：答：见书上图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　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 →Ia>0，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 答：答：会反转因为三相绕组中电流的相序发生改变答：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cos φ2不变　因为U≈E1=Φ ，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 ↑答： (1) Y接法答：电动机电流增大，烧坏电机答：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比三相运转时的Φ要小，所以I2增大；另外，与转子旋转方向相反的旋转磁场的Φ使T减小。

所以，断了一根电源线后，如果较大的TL还不变，当稳定运行时，不但n下降，面且I2相当大，会烧坏电机如果电流：iA=Imcosωt则电流：iB=Imcos（ωt-180°），即 iB为流出，与iA相位相反当ωt=0时，最大和转到A轴上当ωt=180°时，最大 和转到B轴上所以当ωt=0时，应当把和退回180 °和和都逆时针转，可合成和和都顺时针转，可合成和大小相等、转向相反，转速相等，可以合成为一个脉动磁场，即电动机变为单相运行 与A相轴线或B相轴线成30°角答：启动电流一样，启动转矩相同答：一般Tmax是TN的2~倍，在Tmax或接近Tmax运行时，I2大很多，电机会被烧坏答：答：不是串电阻 大到一定程度后，启动转矩会变小，因为 虽然cosφ2增大，但I2减小太多答：因为 适当串入电阻后，虽然I2减少，但cosφ2增大很多，所以启动转矩增加答：调压调速：可无级调速，但减小U时，T按U2减少，所以调速范围不大　　转子电路串电阻调速：只适于线绕式启动电阻可兼作调速电阻，简单、可靠，但属有级调速随转速降低，特性变软，低速损耗大，用在重复短期运转的机械，如起重机　　变极对数调速：多速电动机，体积大，价贵，有级调速。

结构简单，效率高，调速附加设备少用于机电联合调速　　变频调速：用于一般鼠笼式异步电动机，采用晶闸管变频装置答：在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，电磁转矩也不变，这种调速叫恒转矩调速　　在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，功率也不变，叫恒功率调速 答：使每相定子绕组中一半绕组内的电流改变方向，即可改变极对数，也就改变了转速　　接线图如书上图答：反馈制动：用于起重机高速下放重物，反馈制动时，动能变为电能回馈给电网，较经济，只能在高于同步转速下使用　　反接制动：电源反接时，制动电流大，定子或转子需串接电阻，制动速度快容易造成反转，准确停车有一定困难，电能损耗大当倒拉制动时，用于低速下放重物，机械功率、电功率都消耗在电阻上　　能耗制动：比较常用的准确停车方法，制动效果比反接制动差答：见书上图　　原来运行在a点当p突然↑时，n>n02，所以T<0，和TL一起使n↓→s绝对值↓→I2 ↓→ T ↓　　当n= n02时，I2＝0，T＝0　　当n

答：见书上图　　原来运行在a点当相序改变时，旋转磁场旋转方向改变因为惯性，n不能立即改变，所以运行于b点因为旋转磁场方向变了，所以I2＜0，T＜0，为制动转矩在T和TL作用下，n↓，此时，s＞1当n↓时， s↓→ cosφ2 ↑→ T↑→n↓更快答：QB改变时，就可使电容分别拉入A相可B相绕组，接C的绕组电流在相位上会超前于另一相绕组90度时间电角度，面旋转磁场的旋转方向是由电流的超前相向电流的落后相所以改变QB接法，就可改变n0的方向答：定子绕组通三相交流电后，产生旋转磁场，而转子绕组通直流电，产生固定的磁场，极对数和旋转磁场极对数一样，旋转磁极与转子磁极异性相吸，所以转子转动　　而异步电动机的旋转磁场被转子导体切割，转子产生感应电动势和感应电流，电流在磁场中产生电磁力和电磁转矩，由此产生转速答：定子通三相电后，立即产生n0，很快，而转子n=0，有惯性，当S0吸引N，N0吸引S时，转子有转动趋势，但还没等转起来，S0对S，N0对N又排斥，这样一吸一斥，转子始终转不起来，所以要用异步启动法答：同步电动机所需励磁势由定子和转子共同产生　　转子If → Φf，定子I → Φ0，Φ＝ Φf＋Φ0　　当If使Φf变化时，要保持Φ不变，则Φ0要变，所以产生Φ0的I要变。

当TL＝常数，则P2＝Tn/9550=常数，略去电动机的内部消耗，则：当改变If使I改变时， cosφ也随着变，所以，可调If，使cosφ＝1，即正常励磁　　当If小于正常励磁电流，叫欠励，属感性负载；　　当If大于正常励磁电流，叫过励，属容性负载 过励时，直流励磁过剩，不需交流供给励磁电流，而且还向电网发出电。