机电传动与控制整理Word格式文档下载.docx
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TN=9.55PN/nN=9.55×
17×
103/3000=54N.m
（3）n=9.55PN/TN=9.55×
103/54×
0.9=3340r/min
1—19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3Ω电阻时的人为特性曲线；
（4）Φ=80%ΦN时的人为特性曲线。
（1）△P=UNIN-PN=110×
20.1-1.75×
103=461W
IN2Ra=50%△P可得：
Ra=0.57
Ua=Ea+IaRa110=KeΦ.1450+0.57×
20.1
得KeΦ=0.068
n0=110/0.068=1617r/min
1.75×
103/10.50=16.5（N.m）
（2）UN=50%UN=0.5×
110=55V
n01=U/CeφN=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+RΩ）/（CeφNCmφN）TN
=1618-（0.57+3）/（0.068×
0.068×
9.55）×
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/0.8CeφN=110/0.8×
0.068=2022r/min
nN3=n03-Ra/0.82×
9.55（CeφN）2TN
=2022-0.57÷
0.82×
9.55×
0.0682×
=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。
1-22有一台他励直流电动机，PN=18kW,UN=220V,IN=41A,nN=1500r/min,Ra=0.38Ω，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？
（1）固有机械特性
CeφN=（UN-INRa）/nN=（220-41×
0.38）÷
1500≈0.136
n0=UN/CeφN=220÷
0.136≈1618r/min
7.5×
103÷
1500=47.75N.m
n=UN/CeφN-Ra/CeφN2T
=1618-0.38÷
0.1362=1616r/min
降压后瞬间启动U=Ea+IaRa
CeφNnN=U-RaIa
Ia=U-CeφNnN=（150-0.136×
1500）÷
0.38≈-142.1A
T=9.55CeφNIa=9.55×
0.136×
（-142.1）≈-183.6N.m
（2）n=U/CeφN-（Ra/CeφNCmφN）TL
=150÷
0.136-0.38÷
0.1362×
45.75
=1000r/min
1-24有一台他励直流电动机，PN=29kW,UN=440V,IN=76A,
nN=1000r/min,Ra=0.377Ω，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。
固有机械特性
CeφN=（UN-INRa）/nN=（440-0.377×
76）÷
1000=0.411
n0=UN/CeφN=440÷
0.411≈1071r/min
TN=9.55PN/nN=9.55×
29×
1000=276.95N.m
n=UN/CeφN-Ra/CeφN2T
=1071-0.377÷
0.4112T=1071-0.234T
依载转矩TL=0.8TN
1071-0.377÷
0.4112×
0.8=1071-52=1019r/min
（1）采用能耗制动n取500r/minT取0.8
n=-Ra+ReT
-500=（0.377+R1）/（9.55×
0.4112）×
0.8×
276.95
R1=3.264Ω
转换n=n1的转矩TD
n1=-（（Ra+R1）/9.55（CeφN）2）T1
1019=-（0.377+3.264）÷
0.4112
T=-451.48N.m
由电源转矩T=CeφNIa知，且题最大制动电流为1.8TM
Imax=1.8IN，则Tmax=1.8TN
又∵1.8TN=1.8×
276.95=498.51N.m
且：
T1=-451.48N.m
︱T1︱〈1.8TN
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/CeφN-（（Ra+R2）/9.55KeφN2）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=0.91Ω，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9Ω，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？
CeφN=（UN-RaIN）/nN=（220-0.91×
22.3）÷
1000=0.200
0.2=1100r/min
4000÷
1000=38.2N.m
n=UN/CeφN-Ra/9.55（CeφN）2T=1100-2.38T
（1）nN=-UN/CeφN-（（Ra+R1）/9.55（CeφN）2）T1
1000=-1100-（0.91+9）÷
0.22T1
9.91T1=-802.2
T1=-80.9N.m
（2）0=-UN/CeφN-（Ra+R1）/9.55（CeφN）2T2
1100=-（1÷
0.22）9.91T2
9.91T2=-420×
2
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,︱T2︱〉TN,如不切断电源，电机会反转。
第二章
s=（n0-n）/n0s—转差率
n0=60f=60f/pp—磁极对数
2—5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/IN
Tst/TN
Tmax/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。
（1）ηN=PN/根号3UN.INcosψN.100%
故nN=PN/P1NP1N=根号3UN.INcosψN
IN=PN×
103/根号3UNcosψN
=45×
根号3×
380×
0.88×
0.923
=84.2A
（2）SN=（n0-n）/n0=（1500-1480）÷
1500=1.33%
（3）TN=9.55PN/nN=290.37（N.m）
TST=（TST/TN）TN=1.9×
290.4=551.8（N.m）
Tmax=（Tmax/TN）TN=2.2×
290.4=638.9（N.m）
2—15有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：
PN/kW
nN/（r/min）
UN/V
ηN/（%）
cosψN
IST/IN
TST/TN
接法
40
1470
380
90
0.9
1.2
2.0
△
（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0.45TN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。
（1）TN=9.55PN/nN=9.55×
40×
1470≈260（N.m）
又∵TST=1.2TN
∴TST=260×
2=312（N.m）
TST=KR2U2/R22+X202=312N.m
312N.m〉250N.m
∴U=UN时，电动机能启动。
当U=0.80时，
TST=0.82KR2U2/（R22+X202）=0.64×
312=199N.m
又∵TST〈TL
∴电动机不能启动
（2）TSTY=1/3TST△=1/3×
1.2TN=0.4TN
当负载转矩为0.45TN1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/UNηNcosψN根号3
=40×
0.9×
根号3
=75A
故IST/IN=6.5,故IST=7.5×
6.5=487.5A
降压比为0.64时，电流R2IST=0.642×
487.5=200A
故电动机启动转矩T=K2TST=0.642×
312=127.8（N.m）
第三章
步进电动机通电方式：
三相单三拍：
U→V→W→UU→W→V→U
三相双三拍：
UV→VW→WU→UV
三相六拍：
U→UV→V→VW→W→WU
3-5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；
加负载后，电枢电流Ia2=1A,转速n2=1500r/min。
试作出其机械特性n=f（T）.
n=n0-△n=U/KeΦ-Ra/KeΦKmΦ
Ua=Ea+IaRa=KeΦn+IaRa
110=KeΦ3000+0.05Ra
110=KeΦ15000+Ra→得KeΦ=0.0357，Ra=56.4Ω
n0=110÷
0.0357=3081r/min
T=9.55×
0.357×
1=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？
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=NBCπDn0/120
n0=120/π×
Ua/NBCD
故，当Uc=50V时，知100÷
3000=50÷
n0，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）θ=360°
/Kmz
z=360°
/θKm=360÷
（2×
4×
0.9）=50（个）
（2）四相八拍运行方式时的通电顺序：
A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
（3）n=60f/Kmz=60×
600/2×
50=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。
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