机电传动控制课后习题及答案Word格式文档下载.docx
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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？
判定N=F（T）曲线是否是平衡点的方法是：
必要条件：
电动机的输出转矩TM和负载转矩TL大小相等，方向相反，相互平衡。
充分条件：
系统受到干扰后，要具有恢复到原平衡状态的能力，即：
当干扰使速度上升时，有TM<
TL；
否则，当干扰使速度下降时，有TM>
TL。
交点是系统的稳定平衡点.交点是系统的稳定平衡点
交点是系统的稳定平衡点交点不是系统的稳定平衡点
交点是系统的稳定平衡点
第三章直流电机的工作原理及特性
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，能否改变其运行其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=KtφIau=E+IaRaE=Keφn
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,
UN=230V,nN=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）
对于直流发电机而言，铭牌上的额定功率PN，该功率指的是电机出线端输出的电功率，在数值上等于额定电压和额定电流的乘积。
①PN=UNIN
180KW=230*IN
IN=782.6A该发电机的额定电流为782.6A
②P=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,
UN=220V,nN=1500r/min,ηN=88.5%,试求该电机的额定
电流和转矩。
对于直流电动机而言铭牌上的额定功率指的是输出的机
械功率，在数值上等于额定电压和额定电流的乘积，再乘以
电动机的效率。
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,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.（根据题给的数据）
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。
（1）Ra=（0.50~0.75）（1-PN/UNIN）UN/IN
=0.6（1-5500/110*62）*110/62
=0.206Ω
[根据公式
]
（2）n0=nNUN/（UN-INRa）
=1131r/min
[根据公式
求出KeΦN,则n0=UN/KeΦN,得
到（n0,0）]
（3）TN=9.55*5500/1000=52.525Nm
[根据公式nN=9.55PN/TN]
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：
并绘出上述特性的图形。
①固有机械特性；
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
②电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时的人为机械特性；
②n=U/Keφ-（Ra+Rad）T/KeKtφ2
=U/Keφ-（Ra+Rad）T/9.55Ke2φ2
当3Ωn=854r/min
当5Ωn=311r/min
③电枢电压为UN/2时的人为机械特性；
③n=U/Keφ-RaT/9.55Ke2φ2
当UN=0.5UN时n=732r/min
n0=UNnN/2（UN-INRa）
=780r/min
④磁通φ=0.8φN时的人为机械特性；
④n=U/0.8Keφ-RaT/9.55Ke2φ20.82
当φ=0.8φ时n=1517r/min
n0=UNnN/0.8KeφΔn=RaT/9.55Ke2φ20.82=83.59
=1964r/min1964-83.6=1880.4
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
3.12他励直流电动机直接启动过程中有哪些要求？
如何实
现？
他励直流电动机直接启动过程中的要求是1启动电流不要过大,2不要有过大的转矩.可以通过两种方法来实现电动机的启动一是降压启动.二是在电枢回路内串接外加电阻启动.
3.13直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加
上？
若忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，这
是会产生什么现象（试从TL=0和TL=TN两种情况加以析）？
当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕阻断开，此时
又将出现什么情况？
直流他励电动机启动时,一定要先把励磁电流加上是因为主磁极靠外电源产生磁场.如果忘了先合励磁绕阻的电源开关就把电枢电源接通，TL=0时理论上电动机转速将趋近于无限大,引起飞车,TL=TN时将使电动机电流大大增加而严重过载.
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;
1PN=UNIaNηN
2200=110*IaN*0.8
IaN=25A
②额定励磁电流IfN;
2Uf=RfIfN
IfN=110/82.7
=1.33A
③励磁功率Pf;
③Pf=UfIfN
=146.3W
④额定转矩TN;
④额定转矩TN=9.55PN/nN
=14Nm
⑤额定电流时的反电势；
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；
⑥直接启动时的启动电流Ist=UN/Ra
=110/0.4
=275A
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？
⑦启动电阻2IN>
UN/（Ra+Rst）
Rst>
1.8Ω
启动转矩Keφ=（UN-INRa）/nN
=0.066
Ia=UN/（Ra+Rst）=52.9A
T=KtIaφ
=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.
3.18他励直流电动机有哪些方法进行调速？
它们的特点是
什么？
他励电动机的调速方法：
第一、改变电枢电路外串接电阻Rad
特点：
在一定负载转矩下，串接不同的电阻可以得到不同的
转速，机械特性较软，电阻越大则特性与如软，稳定型越低，
载空或轻载时，调速范围不大，实现无级调速困难，在调速
电阻上消耗大量电量。
第二、改变电动机电枢供电电压
当电压连续变化时转速可以平滑无级调速，一般只
能自在额定转速以下调节，调速特性与固有特性相互平行，
机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大，调
速时因电枢电流与电压无关，属于恒转矩调速，适应于对恒
转矩型负载。
可以靠调节电枢电压来启动电机，不用其它启
动设备，
第三、改变电动机主磁通
可以平滑无级调速，但只能弱磁调速，即在额定转速
以上调节，调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制，
调速范围不大，调速时维持电枢电压和电流步变，属恒功率
调速。
3.19直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何
在？
电动机的电动状态特点是电动机所发出的转矩T的方向
与转速n的方向相同.制动状态特点使电动机所发的转矩的
方向与转速n的方向相反
3.20他励直流电动机有哪几种制动方法？
它们的机械特性
如何？
试比较各种制动方法的优缺点。
1.反馈制动
机械特性表达式:
n=U/Keφ-（Ra+Rad）T/keKtφ2
T为负值,电动机正转时,反馈制动状态下的机械特性是第一
象限电动状态下的机械特性第二象限内的延伸.
反馈制动状态下附加电阻Rad越大电动机转速越高.为使重
物降速度不至于过高,串接的附加电阻不宜过大.但即使不串
任何电阻,重物下放过程中电机的转速仍过高.如果放下的
件较重.则采用这种制动方式运行不太安全.
2反接制动
电源反接制动:
电源反接制动一般应用在生产机械要求迅
速减速停车和向的场合以及要求经常正反转的机械上.
倒拉反接制动:
倒拉反接制动状态下的机械特性曲线实际
上是第一象限电动状态下的机械特性曲线在第四象限中的延伸,若电动反向转在电动状态,则倒拉反接制动状态下的机械特性曲就是第三象限中电动状态下的机械特性曲线在第二象限延伸..它可以极低的下降速度,保证生产的安全,缺点是若转矩大小估计不准,则本应下降的重物可能向上升,机械特硬度小,速度稳定性差.
3能耗制动
机械特性曲线是通过原点,且位于第二象限和第四象限
的一条直线,优点是不会出现像倒拉制动那样因为对TL的大
小估计错误而引起重物上升的事故.运动速度也较反接制动
时稳定.
第五章交流电机的工作原理及特性
5.1有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50HZ，满载
时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转
子电流频率。
n0=60f/pS=（n0-n）/n0
=60*50/20.02=（1500-n）/1500
=1500r/minn=1470r/min
电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470r/min,
转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1HZ
5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此
电动机是否会反转？
如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,
例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,
此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转
方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相
反.
5.3有一台三相异步电动机，其nN=1470r/min,电源频率为50HZ。
设在额定负载下运行，试求：
1定子旋转磁场对定子的转速；
同步转速：
1500r/min
2定子旋转磁场对转子的转速；
考虑转差率：
1500-1470=30r/min
3转子旋转磁场对转子的转速；
三相异步电动机的旋转磁场是由定子电流和转子电流共同产生的。
转子的旋转磁场转速同定子旋转磁场一样也是同步转速。
故：
1500-1470=30r/min。
4转子旋转磁场对定子的转速；
1500r/min
5转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。
0r/min
5.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？
因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速（n0-n）增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动势因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高。
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
试求：
①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？
线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.
②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；
TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm
Tst/TN=2（启动能力系数λst）Tst=2*29.8=59.6Nm
Tmax/TN=2.0（过载能力系数λm）Tmax=59.6Nm
Ist/IN=6.5Ist=6.5*7.2=46.8A
一般:
nN=（0.94-0.98）n0n0=nN/0.96=960/0.96=1000r/min
SN=（n0-nN）/n0=（1000-960）/1000=0.04
P=60f/n0=60*50/1000=3（极对数）
③额定负载时电动机的输入功率是多少？
η=PN/P输入
P输入=3/0.83=3.61
5.7三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动
机的电流会如何变化？
对电动机有何影响？
电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.
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?
n
T
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：
min-1
ηN×
100
cosφN
接法
40
1470
380
90
0.9
1.2
△
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=1.2*260=312Nm
312Nm>
250Nm所以U=UN时电动机能启动。
因为：
Tst=KR2U2/（R22+X202）
所以有：
当U=0.8U时Tst=（0.82）KR2U2/（R22+X202）
=0.64*312
=199Nm
Tst<
TL所以电动机不能启动。
2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？
因为：
TstY=Tst△/3=312/3=104Nm
当负载转矩为0.45TN=0.45*260=117Nm时:
TstY<
TL,电动机不能启动
当负载转矩为0.35TN=0.35*260=91Nm时:
TstY>
TL，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=6.5Ist=75*6.5=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=0.642*312=127.8Nm
5.13线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，
启动转矩是否也愈大？
线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩愈大
5.14为什么线绕式异步电动机在转子串电阻启动时，启动电流
减小而启动转矩反而增大？
Tst=KR2U2/（R22+X202）当转子的电阻适当增加时，启动转矩会增加。
5.15异步电动机有哪几种调速方法？
各种调速方法有何优缺
点？
1调压调速：
这种办法能够无级调速，但调速范围不大
2转子电路串电阻调速：
这种方法简单可靠，但它是有机调速，随着转速降低特性变软，转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大。
（一般针对绕线式异步电动机）
3改变极对数调速：
这种方法可以获得较大的启动转矩，虽然体积稍大，价格稍高，只能有机调速，但是结构简单，效率高特性高，且调速时所需附加设备少。
（一般针对于双速电机或多速电机）
4变频调速：
可以实现连续的改变电动机的转矩，是一种很好的调速方法。
（利用变频器这种特殊电力电子器件，将工频50HZ的交流电变为0-200或0-400连续可调的交流电）。
50HZ以下调速，需要降低定子电压U1，保持U1/f为定值，也就是保持了恒转矩，即最大转矩相同。
50HZ以上调速，由于转速n上升，U1=4.44f1N1Φm，U1不变，f1上升，导致Φm下降，导致T下降，实现了恒功率调速。
5.16什么叫恒功率调速？
什么叫恒转矩调速？
恒功率调速是人为机械特性改变的条件下，功率不变。
恒转矩调速是人为机械特性改变的条件下转矩不变。
5.25异步电动机有哪几种制动状态？
各有何特点？
异步电动机有三种反馈制动,反接制动和能耗制动
反馈制动：
当电动机的运行速度高于它的同步转速,即n1.>
n0时一部电动机处于发电状态.这时转子导体切割旋转磁场的方向与电动机状态时的方向相反.电流改变了方向,电磁转矩也随之改变方向..
反接制动：
电源反接改变电动机的三相电源的相序,这就改变了旋转磁场的方向,电磁转矩由正变到负,这种方法容易造成反转..
能耗制动首先将三项交流电源断开,接着立即将一个低压直流电圆通入定子绕组.直流通过定子绕组后,在电动机内部建立了一个固定的磁场,由于旋转的转子导体内就产生感应电势和电流,该电流域恒定磁场相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反的转矩,所以电动机转速迅速下降,此时运动系统储存的机械能被电动机转换成电能消耗在转子电路的电阻中.
5.26试说明鼠笼式异步电动机定子极对数突然增加时，电动机
的降速过程。
n0=60f/p,n=（1-s）n0，p增加定子的旋转磁场转速降低,转子的转速特随之降低.
5.27试说明异步电动机定子相序突然改变时，电动机的降速过
程。
异步电动机定子相序突然改变,就改变了旋转磁场的方向,电动机状态下的机械特性曲线就由第一象限的曲线1变成了第三象限的曲线2但由于机械惯性的原因,转速不能突变,系统运行点a只能平移到曲线2的b点,电磁转矩由正变到负,则转子将在电瓷转矩和服在转矩的共同作用下迅速减速,在
从点b到点c的整个第二相限内,电磁转矩和转速方向相反,.
5.28如图5.59所示：
为什么改变QB的
升级会员 