机电传动与控制整理.docx

1、机电传动与控制整理 第一章Ea=Ken Ea=UN-Ia-Ra Ea电动势 n电枢转速If=UN/Rf Ia=IN-If TM=KmIa TM电磁转矩 Ia电枢电流 TN=9.55PN/nN TN 额定转矩U=Ea+IaRa （电压平衡方程） KeN=（UN-INRa）/nN KMN=9.55KeN Ua=Ea+IaRa=Ia（Ra+Rd） TM-TL=Jd/dt1-10 答：（a）稳定 TMTL，输出大于负载始终趋于平衡。 （b）稳定 （c）稳定（d）不稳定 dT/dn小于等于0 dTM/dn-dTL/dn0，TMTL输出小于负载始终趋于不平衡。117 有一台Z2-61型并励直流电动机，其电

2、气性能数据为：PN=17kW，UN=220V，IN=88.9A，nN=3000r/min，电枢回路总电阻（1）额定负载时，电枢电势为多少？（2）固有特性方程式；（3）设轴上负载转矩为0.9TN时，电动机在固有机械特性上的转速。解：（1）If=UN/Rf=220V/181.51.21A Ia=IN-If=88.9-1.21=87.69A Ea=UN-Ia.Ra=220-87.690.087=212.97V （2）固有特性 Ra=0.5（UNIN-PN103）/IN2 =0.5（22088.9-17103）/88.92 0.29 CeN=（UN-INRa）/nN=（220-88.90.29）/30

3、000.065 n0=UN/CeN=220/0.0653385r/min TN=9.55PN/nN=9.5517103/3000=54N.m （3）n=9.55PN/TN=9.5517103/540.9=3340r/min 119 有一台塔里直流电动机，PN=1.7kW，UN=110V，IN=20.1A，nN=1450/min。试计算并绘制：（1）固有机械特性曲线；（2）50%UN时的人为特性曲线；（3）电枢回路串接3电阻时的人为特性曲线；（4）=80%N时的人为特性曲线。解：（1）P=UNIN-PN=11020.1-1.75103=461W IN2Ra=50%P 可得：Ra=0.57 Ua=

4、Ea+IaRa 110=Ke.1450+0.5720.1 得Ke=0.068 n0=110/0.068=1617r/min TN=9.55PN/nN=9.551.75103/10.50=16.5（N.m）（2）UN=50%UN=0.5110=55V n01=U/CeN=55/0.068=809r/min 此时WN不变对应T=TN的转速为 n02=n02-nN=808-（1617-1450）=641（r/min） 由（T=0,n=n01=809r/min）和 （T=TN=11.5N.m,n=nN2=642r/min）,画图（3）nN=n0（-Ra+R）/（CeNCmN）TN =1618-（0.5

5、7+3）/（0.0680.0689.55）11.5 689r/min 由（T=0,n=n0=1618r/min）和（T=TN=11.5N.m,n=nN1=689r/min两点在n-T平面上作曲线）（4）n03=UN/0.8CeN=110/0.80.068=2022r/min nN3=n03-Ra/0.829.55（CeN）2TN =2022-0.570.829.550.068211.5 =1790r/min 由（T=0,n=n03=2022r/min）和（T=TN=11.5N.m,n=nN3=1790r/min两点决定的曲线如图1-13中曲线所示，这时T=TN对应的电枢电流大于额定电流IN。1

6、-22 有一台他励直流电动机，PN=18kW,UN=220V,IN=41A,nN=1500r/min,Ra=0.38，拖动横转矩负载运行，且TL=TN。现将电源电压降到U=150V,问：（1）降压瞬间转速来不及变化，电枢电流及电磁转矩各为多大？（2）稳定运行转速是多少？解：（1）固有机械特性 CeN=(UN-INRa)/nN=(220-410.38）15000.136 n0=UN/CeN=2200.1361618r/min TN=9.55PN/nN=9.557.51031500=47.75N.m n=UN/CeN-Ra/CeN2T =1618-0.389.550.1362=1616r/min

7、降压后瞬间启动 U=Ea+IaRa CeNnN=U-RaIa Ia=U-CeNnN=(150-0.1361500)0.38-142.1A T=9.55CeNIa=9.550.136(-142.1)-183.6N.m（2）n=U/CeN-(Ra/CeNCmN)TL =1500.136-0.389.550.136245.75 =1000r/min1-24 有一台他励直流电动机，PN=29kW,UN=440V,IN=76A,nN =1000r/min,Ra=0.377，负载转矩TL=0.8TN,最大制动电流为1.8IN。求当该电动机拖动位能性负载时，用哪几种方法可使电动机以500r/min的转速下放

8、负载，在每种方法中电枢回路应串接的电阻为多大？并画出相应的机械特性曲线，标出从稳态提升重物到以500r/min的转速下放重物的转换过程。解：固有机械特性CeN=(UN-INRa)/nN=（440-0.37776）1000=0.411n0=UN/CeN=4400.4111071r/minTN=9.55PN/nN=9.55291031000=276.95N.mn=UN/CeN-Ra/CeN2T =1071-0.3779.550.4112T=1071-0.234T依载转矩TL=0.8TN1071-0.3779.550.41120.8=1071-52=1019r/min （1）采用能耗制动 n取500

9、r/min T取0.8 n=-Ra+ReT -500=(0.377+R1)/(9.550.4112)0.8276.95 R1=3.264 转换n=n1的转矩TD n1=-(Ra+R1)/9.55(CeN)2)T1 1019=-(0.377+3.264)9.550.4112 T=-451.48N.m 由电源转矩T=CeNIa知，且题最大制动电流为1.8TM Imax=1.8IN，则Tmax=1.8TN 又1.8TN=1.8276.95=498.51N.m 且：T1=-451.48N.m T11.8TN 故允许转矩下为小于最大转矩1.87N,故允许转换。（2）采用倒拉反接制动的方法 n2=UN/C

10、eN-（Ra+R2）/9.55KeN2）TL 1-25 有一台Z2-52型他励直流电动机，PN=4kW，UN=220V，IN=22.3A,nN=1000r/min，Ra=0.91，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9，求：（1）制动开始时电动机所发出的电磁转矩；（2）制动结束时电动机所发出的电磁转矩；（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？解：固有机械特性 CeN=(UN-RaIN)/nN=（220-0.9122.3）1000=0.200 n0=UN/CeN=2200.2=1100r/min TN=9.55PN/nN=

11、9.5540001000=38.2N.m n=UN/CeN-Ra/9.55(CeN)2T=1100-2.38T （1）nN=-UN/CeN-(Ra+R1)/9.55(CeN)2)T1 1000=-1100-(0.91+9)9.550.22T1 9.91T1=-802.2 T1=-80.9N.m （2）0=-UN/CeN-（Ra+R1）/9.55(CeN)2T2 1100=-（19.550.22）9.91T2 9.91T2=-4202 T2=-42.4N.m（3）如果摩擦转矩制动结束时，n=0电机的转矩T2为-42.4N.m，TN=38.2N.m,T2TN,如不切断电源，电机会反转。 第二章s=

12、（n0-n）/n0 s转差率n0=60f=60f/p p磁极对数25 有一台Y225M-4型三相异步电动机，其额定数据如下：功率/kW转速/（r/min）电压/V效率/（%）功率因数Ist/INTst/TNTmax/TN 45 1480 380 92.3 0.88 7.0 1.9 2.2试求：（1）额定电流IN;（2）额定转差率sN；（3）额定转矩TN，最大转矩Tmax，启动转矩Tst。0解：（1）N=PN/根号3UN.INcosN.100% 故nN=PN/P1N P1N =根号3UN.INcosN IN=PN103/根号3UNcosN =45103根号33800.880.923 =84.2A

13、 （2）SN=（n0-n）/n0=（1500-1480）1500=1.33% （3）TN=9.55PN/nN=290.37（N.m） TST=（TST/TN）TN=1.9290.4=551.8（N.m） Tmax=（Tmax/TN）TN=2.2290.4=638.9（N.m）215 有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN/kWnN/（r/min）UN/VN/（%）cosNIST/INTST/TNTmax/TN接法401470380900.90.91.22.0 （1）当负载转矩为250N.m时，在U=UN和U,=0.8UN两种情况下，电动机能否启动？（2）欲在用Y-换接启动，在负载转矩为0.

14、45TN和0.35TN两0种情况下，电动机能否启动？（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。解：（1）TN=9.55PN/nN=9.55401031470260（N.m） 又TST=1.2TN TST=2602=312（N.m） TST=KR2U2/R22+X202=312N.m 312N.m250N.m U=UN时，电动机能启动。 当U=0.80时， TST=0.82KR2U2/（R22+X202）=0.64312=199N.m 又 TSTTL 电动机不能启动 （2）TSTY=1/3TST=1/31.2TN=0.4TN 当负载转矩为0

15、.45TN1时，电动机不可启动。 当负载转矩为0.35TN时，电动机可启动。 （3）IN=PN/UNNcosN根号3 =401033800.90.9根号3 =75A 故IST/IN=6.5,故IST=7.56.5=487.5A 降压比为0.64时，电流R2IST=0.642487.5=200A 故电动机启动转矩T=K2TST=0.642312=127.8（N.m） 第三章步进电动机通电方式：三相单三拍：UVWU UWVU三相双三拍：UVVWWUUV三相六拍：UUVVVWWWU3-5 有一直流伺服电动机，电枢控制电压Uc=110V时，电枢电流Ia1=0.05A，转速n1=3000r/min；加负

16、载后，电枢电流Ia2=1A,转速n2=1500r/min。试作出其机械特性n=f（T）.解：n=n0-n=U/Ke-Ra/KeKm Ua=Ea+IaRa=Ken+IaRa 110=Ke3000+0.05Ra 110=Ke15000+Ra 得Ke=0.0357，Ra=56.4 n0=1100.0357=3081r/min T=9.550.3571=0.34（N.m）3-6 若直流伺服电动机的励磁电压一定，当电枢控制电压Uc=110V时，理想空载转速n0=3000r/min，当Uc=50V时，n0等于多少？解：由题意可知，直流伺服电动机的励磁电压一定，则电枢控制电压N/2导体串联后的感应电动势Ea

17、且在理想空载条件下，外加电压Ua应与Ea相平衡，且直流伺服电动机的理想空载转速与控制电压成正比，故Ua=Ea=NBCDn0/120 n0=120/Ua/NBCD故，当Uc=50V时，知1003000=50n0，得n0=1500r/min 3-15若有一台四相反应式步进电动机，其步距角为1.8/0.9。（1）步进电动机转子的齿数为多少？（2）写出四相八拍运行方式时的通电顺序；（3）测得电流频率为600Hz，其转速为多少？解；（1）=360/Kmz z=360/Km=360（240.9）=50（个） （2）四相八拍运行方式时的通电顺序： AABBBCCCDDDAA （3）n=60f/Kmz=606

18、00/2450=90（r/min）5-11 三台电动机M1、M2和M3按一定顺序先后启动，即M1启动后，M2才能启动；M2启动后，M3才能启动；停车时则同时停止。试设计其控制线路。5-12 三台鼠笼式电动机，要求按M1、M2、M3顺序启动。但每两台电动机的启动时间应顺序相差一段时间，停车时则同时停止。试画出其控制电路。5-13 试设计一条自动运输线。电动机M1拖动运输车，M2拖动卸料车。现要求：（1）运输车先启动，然后运料到达目的地自动停车；（2）运输车在目的地停车时，卸料车才启动进行工作；（3）运输车停车30s后自动返回出发地点停车；（4）卸料车停止工作5s后，运输车才能离开目的地；（5）两台电动机均有短路和过载保护。5-14 试设计机床主轴电动机控制线路，要求；（1）可以正反转；（2）正转可以点动，且能实现反接制动；（3）有短路和过载保护。5-16 有一台直流他励电动机，是设计其控制线路（试采用时间继电器和直流接触器设计），要求：（1）启动采用电枢回路中串限流电阻，在电枢回路所串电阻启动至一定时刻应自动分两段切除；（2）在励磁绕组两端并联放电电阻；（3）具有过电流保护，欠励磁保护。