传动控制第四版习题及其答案.docx
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传动控制第四版习题及其答案
第二章
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。
2.5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。
2.9一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.
2.11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
3.7一台他励直流电动机：
PN=15KW,UN=220V,IN=63.5A,nN=2850r/min,Ra=0.25Ω，其空载特性为：
U0/V
115184230253265
If/A
0.4420.8021.21.6862.10
今需在额定电流下得到150V和220V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,UN=110V,IN=62A,nN=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,UN=110V,IN=61A,额定励磁电流Ifn=2A,nN=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
=1687r/min=35Nm
1687
3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：
PN=6.5KW,UN=220V,IN=34.4A,nN=1500r/min,Ra=0.242Ω,试计算出此电动机的如下特性：
①固有机械特性；
②电枢服加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性；
③电枢电压为UN/2时的人为机械特性；
④磁通φ=0.8φN时的人为机械特性；
并绘出上述特性的图形。
①n0=UNnN/（UN-INRa）
=220*1500/220-34.4*0.242
=1559r/min
TN=9.55PN/nN
=9.55*6500/1500
=41.38Nm
1559
41.38
②n=U/Keφ-（Ra+Rad）T/KeKtφ2
=U/Keφ-（Ra+Rad）T/9.55Ke2φ2
当3Ωn=854r/min
当5Ωn=311r/min
③n=U/Keφ-RaT/9.55Ke2φ2
当UN=0.5UN时n=732r/min
n0=UNnN/2（UN-INRa）
=780r/min
④n=U/0.8Keφ-RaT/9.55Ke2φ20.82
当φ=0.8φ时n=1517r/min
n0=UNnN/0.8Keφ
=1964r/min
n0
3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？
电动机在未启动前n=0,E=0,而Ra很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.Ist=UN/Ra
3.15一台直流他励电动机，其额定数据如下：
PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,ηN=0.8,Ra=0.4Ω,Rf=82.7Ω。
试求：
①额定电枢电流IAn;
②额定励磁电流IfN;
③励磁功率Pf;
④额定转矩TN;
⑤额定电流时的反电势；
⑥直接启动时的启动电流；
⑦如果要是启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？
此时启动转矩又为多少？
1PN=UNIaNηN
2200=110*IaN*0.8
IaN=25A
2Uf=RfIfN
IfN=110/82.7
=1.33A
③Pf=UfIfN
=146.3W
④额定转矩TN=9.55PN/nN
=14Nm
⑤额定电流时的反电势EN=UN-INRa
=110V-0.4*25
=100V
⑥直接启动时的启动电流Ist=UN/Ra
=110/0.4
=275A
⑦启动电阻2IN>UN/（Ra+Rst）
Rst>1.68Ω
启动转矩Keφ=（UN-INRa）/nN
=0.066
Ia=UN/（Ra+Rst）T=KtIaφ
=52.9A=9.55*0.066*52.9
=33.34Nm
3.16直流电动机用电枢电路串电阻的办法启动时，为什么要逐渐切除启动电阻？
如切出太快，会带来什么后果？
如果启动电阻一下全部切除,,在切除瞬间,由于机械惯性的作用使电动机的转速不能突变,在此瞬间转速维持不变,机械特性会转到其他特性曲线上,此时冲击电流会很大,所以采用逐渐切除启动电阻的方法.如切除太快,会有可能烧毁电机.
第五章
5.6有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。
型号
PN/kW
UN/V
满载时
Ist/IN
Tst/TN
Tmax/TN
nN/r·min-1IN/AηN×100cosφ
Y132S-6
3
220/380
96012.8/7.2830.75
6.5
2.0
2.0
试求：
①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？
②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；
③额定负载时电动机的输入功率是多少？
1线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.
2TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm
Tst/TN=2Tst=2*29.8=59.6Nm
Tmax/TN=2.0Tmax=59.6Nm
Ist/IN=6.5Ist=46.8A
一般nN=（0.94-0.98）n0n0=nN/0.96=1000r/min
SN=（n0-nN）/n0=（1000-960）/1000=0.04
P=60f/n0=60*50/1000=3
3η=PN/P输入
P输入=3/0.83=3.61
5.8三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？
而在运行时断了一线，为什么仍能继续转动？
这两种情况对电动机将产生什么影响？
三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。
故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能自行启动，而在运行时断了一线，仍能继续转动转动方向的转矩大于反向转矩，这两种情况都会使电动机的电流增加。
5.9三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流是否相同？
启动转矩是否相同？
三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流和启动转矩都相同。
Tst=KR2u2/（R22+X220）I=4.44f1N2/R与U，R2，X20有关
5.10三相异步电动机为什么不运行在Tmax或接近Tmax的情况下?
根据异步电动机的固有机械特性在Tmax或接近Tmax的情况下运行是非常不稳定的，有可能造成电动机的停转。
5.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：
PN/kW
nN/r·min-1
UN/V
ηN×100
cosφN
Ist/IN
Tst/TN
Tmax/TN
接法
40
1470
380
90
0.9
6.5
1.2
2.0
△
1当负载转矩为250N·m时，试问在U=UN和U`=0.8UN两种情况下电动机能否启动？
TN=9.55PN/nN
=9.55*40000/1470
=260Nm
Tst/TN=1.2
Tst=312Nm
Tst=KR2U2/（R22+X202）
=312Nm
312Nm>250Nm所以U=UN时电动机能启动。
当U=0.8U时Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202）
=0.64*312
=199Nm
Tst2欲采用Y-△换接启动,当负载转矩为0.45TN和0.35TN两种情况下,电动机能否启动？
TstY=Tst△/3
=1.2*TN/3
=0.4TN
当负载转矩为0.45TN时电动机不能启动
当负载转矩为0.35TN时电动机能启动
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。
IN=PN/UNηNcosφN√3
=40000/1.732*380*0.9*0.9
=75A
Ist/IN=6.5
Ist=487.5A
降压比为0.64时电流=K2Ist
=0.642*487.5=200A
电动机的启动转矩T=K2Tst=0.642312=127.8Nm
第一十章电力电子学
.
10.3试画出题10.3图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.4如题4如题10.4图所示，试问：
1在开关S闭合前灯泡亮不亮？
为什么？
2在开关S闭合后灯泡亮不亮？
为什么？
3再把开关S断开后灯泡亮不亮？
为什么？
1在开关S闭合前灯泡不亮,因为晶闸管没有导通.
2在开关S闭合后灯泡亮,因为晶闸管得控制极接正电,导通.
3再把开关S断开后灯泡亮,因为晶闸管导通后控制极就不起作用了.
10.5如题10.5图所示，若在t1时刻合上开关S，在t2时刻断开S，试画出负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。
10.24晶闸管元件的过电压、过电流保护有哪些方法？
晶闸管元件的过电压保护方法有阻容保护装置，可以保护交流，也可以保护支流侧。
硒堆和压敏电阻电阻保护。
晶闸管元件的过电流保护方法有：
设置快速熔断器，装设过流继电器及快速开关，整流触发脉冲移相保护。
第十一章
11.2 生产机械对调速系统提出的静态、动态技术的指标有哪些？
为什么要提出这些技术指标？
生产机械对调速系统提出的静态技术的指标有静差度,调速范围,调速的平滑性.动态技术指标有最大超调量,过渡过程时间,振荡次数.
因为机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速指标来决定的.
11.9为什么由电压负反馈和电流正反馈一起可以组成转速反馈调速系统？
因为由于电压反馈调速系统对电动机电枢电阻压降引起的转速降落不能与以补偿，因而转速降落较大，静特性不够理想，使润许的调速范围减小。
为了补偿电枢电阻压降IaRa，就需要在电压反馈的基础上再增加一个电流正负反馈环节。
11.8电流截止负反馈的作用是什么？
转折点电流如何选？
堵转电流如何选？
比较电压如何选？
电流负反馈会使ΔU随着负载电流的增加而减小，会使电动机的速度迅速降低，可是这种反馈却可以人为地造成阻转，防止电枢电流过大而烧坏电动机。
堵转电流IAo=（2—2.5）IAn一般转折电流I0为额定电流IAn的1.35倍.且比较电压越大,则电流截止负载的转折点电流越大,比较电压小,则转折点电流小.一般按照转折电流I0=KIAn选取比较电压.
11.11某一有静差调速系统的速度调节范围为75r/min~1500r/min,要求静差度S=2%，该系统允许的静态速降是多少？
如果开环系统的静态速降是100r/min，则闭环系统的开环放大倍数应有多大？
S=ΔnN/n0
1.02=ΔnN/1500
ΔnN=30
闭环系统的开环放大倍数为K=γKPKS/Ce
11.12某一直流调速系统调速范围D=10，最高额定转速nmax=1000r/min，开环系统的静态速降是100r/min。
试问该系统的静差度是多少？
若把该系统组成闭环系统，保持n02不变的情况下，是新系统的静差度为5%，试问闭环系统的开环放大倍数为多少？
D=nmax/nmin
10=1000/nmin
nmin=100r/min
D=nmaxS2/ΔnN（1-S2）
10=1000S2/100（1-S2）
S2=0.5该系统的静差度是0.5
11.14分调节器在调速系统中为什么能消除静态系统的静态偏差？
在系统稳定运行时，积分调节器输入偏差电压△U=0，其输出电压决定于什么？
为什么？
因为在积分调节器系统中插入了PI调节器是一个典型的无差元件,它在系统出现偏差时动作以消除偏差.当偏差为零时停止动作.可控整流电压Ud等于原晶态时的数值Ud1加上调节过程进行后的增量（ΔUd1+ΔUd2）,在调节过程结束时,可控整流电压Ud稳定在一个大于Ud1的新的数值Ud2上.增加的那一部分电压正好补偿由于负载增加引起的那部分主回路压降.
11.23试简述直流脉宽调速系统的基本工作原理和主要特点。
基本工作原理：
三相交流电源经整流滤波变成电压恒定的直流电压，VT1~VT4为四只大功率晶体三极管，工作在开关状态，其中，处于对角线上的一对三极管的基极，因接受同一控制信号而同时导通或截止。
若VT1和VT4导通，则电动机电枢上加正向电压；若VT2和VT3导通，则电动机电枢上加反向电压。
主要特点：
（1）主电路所需的功率元件少。
（2）控制电路简单。
（3）晶体管脉宽调制（PWM）放大器的开关频率一般为1KHZ~3KHZ，有的甚至可达5KHZ。
它的动态响应速度和稳速精度等性能指标比较好。
晶体管脉宽调制放大器的开关频率高，电动机电枢电流容易连续，且脉动分量小。
因而，电枢电流脉动分量对电动机转速的影响以及由它引起的电动机的附加损耗都小。
（4）晶体管脉宽调制放大器的电压放大系数不随输出电压的改变而变化，而晶闸管整流器的电压放大系数在输出电压低时变小。
第十二章
12.14无换向器电动机调速系统和直流电动机调速系统有哪些异同点？
无换向器电动机调速系统和直流电动机调速系统基本相同,也是电流环和速度环组成的双闭环调速系统,无换向器电动机本身的控制系统,主要包括一个位置检测器PS和一个γ脉冲分配器.无换向器电动机调速均匀,调速范围宽,不会产生火花,适应恶劣环境和易燃易爆场合,与同步电动机相比,启动方便,运行稳定.
第十三章
13.3列出三相六拍形分配器的反向环形分配表。
存储单元地址
单元内容
对应通电电相
K+0
K+1
K+2
K+3
K+4
K+5
01H（0001）
05H（0101）
04H（0100）
06H（0110）
02H（0010）
03H（0011）
A
CA
C
BC
B
AB
13.5步进电动机对驱动电路有何要求？
常用驱动电路有什么类型？
各有什么特点？
步进电动机的驱动电路实际上是一个脉冲放大电路,使脉冲具有一定的功率驱动能力,由于功率放大输出直接驱动电动机绕阻,因此,功率放大的性能对步进电动机的运行性能有很大的影响.因此对驱动电路的要求是如何提高不尽电动机的快速性和平稳性.
类型由1但电压限流型驱动,电阻R上有功率消耗为了提高快速性需要加大R的组织,由于阻值加大电源的电压也势必提高,功率消耗也进一步加大正因为这样,此电路使用受到限制.
2高低压切换型驱动电压优点:
功耗小,启动力矩大,突跳频率和工作频率高.缺点:
大功率管的数量要多一倍,增加了驱动电源.
13.11负载转矩和转动惯量对步进电动机的启动频率和运行频率有什么影响？
T
0f/Hz
负载转矩和转动惯量越大,步进电动机的启动转矩和运行频率越高
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