1、习题与思考题第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。 静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。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-TL0 说明系统处于加速，TM-TL0 说明系统处于加速。 TM-TL TL TM TL系统的运动状态是减速 系统的运动状态是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系统的运动状态是减速 系统的运动状态是匀速2.7 如图 2.3（a）所示，电动机轴上的转动惯量
2、JM=2.5kgm2, 转速 nM=900r/min; 中间传动轴的转动惯量JL=16kgm2,转速 nL=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3 ,j1=Nm/Nl=15J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 . 2.8 如图 2.3（b）所示，电动机转速 nM=950 r/min，齿轮减速箱的传动比 J1= J2=4，卷筒直径 D=0.24m,滑轮的减速比 J3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距 GD2M=1.05N m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效
3、率为 0.83。试球体胜速度 v 和折算到电动机轴上的静态转矩 T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量 GD2z.。 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的轴上的角速度 = M/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv=D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTL=9.55FV/ CnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NMGD2Z= GDM2+ GDL2/jL2=1.25*1.05+100*0.242/322=1.318NM22.11 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
4、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3.10 一台他励直流电动机的技术数据如下：P N=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242,试计算出此电动机的如下特性：固有机械特性；电枢服加电阻分别为 3 和 5 时的人为机械特性；电枢电压为 U N/2 时的人为机械特性； 磁通 =0.8 N 时的人为机械特性；并绘出上述特性的图形。 n 0=UNnN/(UN-INRa)=220*1500/220-34.4*0.242= 1559r/
5、minTN=9.55PN/nN=9.55*6500/1500=41.38Nm n=U/Ke-(R a+Rad)T/KeKt 2= U/Ke-(R a+Rad)T/9.55Ke2 2当 3 n=854r/min当 5 n=311 r/min n= U/Ke-R aT/9.55Ke2 2当 UN=0.5UN 时 n=732 r/minn0=UNnN/2(UN-INRa)=780 r/min n= U/0.8Ke-R aT/9.55Ke2 20.82当 =0.8 时 n=1517 r/minn0=UNnN/0.8Ke=1964 r/min3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：P N=2.2K
6、W,UN=Uf=110V,nN=1500r/min, N=0.8,Ra=0.4, Rf=82.7 。试求： 额定电枢电流 IAn; 额定励磁电流 IfN; 励磁功率 Pf; 额定转矩 TN; 额定电流时的反电势； 直接启动时的启动电流； 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？ PN=UNIaN N2200=110*IaN*0.8IaN=25A Uf= RfIfN IfN=110/82.7=1.33A P f= UfIfN=146.3W额定转矩 TN=9.55 PN/ nN=14Nm 额定电流时的反电势 EN=UN-INRa=110V-0.4*25=
7、100V 直接启动时的启动电流 Ist=UN/Ra=110/0.4=275A 启动电阻 2IN UN/ (Ra+Rst)Rst1.68启动转矩 Ke=(U N-INRa)/nN=0.066Ia= UN/ (Ra+Rst) T=KtIa=52.9A =9.55*0.066*52.9=33.34Nm3.21 一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构，在电动机拖动重物匀速上升时讲电枢电源突然反接，试利用机械特性从机电过程上说明：从反接开始到系统新的稳定平衡状态之间，电动机经历了几种运行状态？最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点？ 各种状态下转速变化的机电过程怎样？ 从反接开始到系统到达新的稳定平衡状态之
8、间,电动机经历了电动机正向电动状态,反接制动状态,反向电动状态,稳定平衡状态.电动机正向电动状态由 a 到 b 特性曲线转变; 反接制动状态转速逐渐降低,到达 c 时速度为零, 反向电动状态由 c 到 f 速度逐渐增加. 稳定平衡状态,反向到达 f 稳定平衡点,转速不再变化.第四章4.6 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/TNTmax/TN试求：线电压为 380V 时，三相定子绕组应如何接法？求 n0,p,SN,TN,Tst,Tmax 和 Ist；额定负载时电动机的输入功率是多少？ 线电压为 380V 时，三相定子绕组应为 Y
9、 型接法. TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/ TN=2 Tst=2*29.8=59.6 NmTmax/ TN=2.0 Tmax=59.6 NmIst/IN=6.5 Ist=46.8A一般 nN=(0.94-0.98)n0 n0=nN/0.96=1000 r/minSN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/ n0=60*50/1000=3 =P N/P 输入P 输入 =3/0.83=3.614.11 有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN/kW nN/rmin-1 UN/V N100 cos N Ist/IN
10、 Tst/TN Tmax/TN 接法40 1470 380 90 0.9 6.5 1.2 2.0 当负载转矩为 250Nm 时，试问在 U=UN 和 U=0.8UN 两种情况下电动机能否启动？TN=9.55 PN/ nN=9.55*40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=312NmTst=KR2U2/（R 22+X202）=312 Nm 312 Nm250 Nm 所以 U=UN 时 电动机能启动。当 U=0.8U 时 Tst=（0.8 2）KR 2U2/（R 22+X202）=0.64*312 =199 NmTstKS6.23 试设计一条自动运输线，有两台电动机， 1M 拖
11、动运输机，2M 拖动写料及。要求：1M 先启动后，才允许 2M 启动；2M 先停止，经一段时间后 1M 蔡自动停止，且 2M 可以单独停止；两台电动机均有短路、长期过载保护。FU1KMFR1SB 3SB1KM1KMFUFR2KM1M 2M2KM2KM3SB 4SB1KT1KM2SB 1KM 1KT6.24 题 8.26 图为机床自动间歇润滑的控制线路图，其中接触器 KM 为润滑油泵电动机启停用接触器（主电路为画出） ，控制线路可使润滑有规律地间歇工作。试分析此线路的工作原理，并说明开关 S 和按钮 SB 的作用。SB 按钮为人 工的点动控制 .S 自动的间歇润滑,按下后 KM 得电,电动机工作
12、,1KT 得电,经过一段时间后,动合触点闭合 K 得电,同时 KM失电,电动机停止工作,2KT 得电一段时间后 ,动断触点断开,K 闭合电动机重新工作.6.25 试设计 1M 和 2M 两台电动机顺序启，停的控制线路。要求： 1M 启动后，2M 立即自动启动； 1M 停止后，延时一段时间，2M 才自动停止； 2M 能点动调整工作； 两台电动机均有短路，长期过载保护。1SB 2SB1KT2KT1KM3SB4SB 2KM2KT1KTFR1MFU1KMFRFU2KM2MFU1KM6.26 试设计某机床主轴电动机控制线路图。要求： 可正反转，且可反接制动； 正转可点动，可在两处控制启，停； 有短路和长
13、期过载保护； 有安全工作照明及电源信号灯。FU1KMFRM2KM3SB 1KM2KM1SB 2SB4SB1KM5SB6SB 3SB 1KM 2KM2KMFR6.27 试设计一个工作台前进 退回的控制线路。工作台有电动机 M 拖动，行程开关 1ST,2ST 分别装在工作台的原位和终点。要求： 能自动实现前进后退停止到原位； 工作台前进到达终点后停一下在后退； 工作台在前进中可以人为地立即后退到原位； 有终端保护.1KM FUSB 1ST 1SB2ST 2KT1ST4SBK 1KT1KM2KMK2KM1KMK2KM第七章7.5 试用 PLC 的一个 8 位移位寄存器设计循环移位输出，具体要求是：(
14、1) 实现一个亮灯循环移位；(2) 实现两个连续亮灯循环移位；(3) 实现一个亮一个灭灯循环移位。OUTSFTRST100-107401402400107430100102104107431101103105106(C)7.7 设计 PLC 控制汽车拐弯灯的梯形图。具体要求是：汽车驾驶台上有一开关，有三个位置分别控制左闪灯亮、右闪灯亮和关灯。当开关扳到 S1 位置时，左闪灯亮(要求亮、灭时间各 1s)；当开关扳到 S2 位置时，右闪灯亮(要求亮、灭时间各 1s)；当开关扳到 S0 位置时，关断左、右闪灯；当司机开灯后忘了关灯，则过1.5min 后自动停止闪灯。COM COM4004014021
15、KM2KMPLC400430431S1S2S0450K1101101 430450K1451451K1K1401 431402402 102452453102452 453401401K904544044047.8 试用 PLC 设计按行程原则实现机械手的夹紧-正转-放松-反转-回原位的控制。7.9 图所示为由三断组成的金属板传送带，电动机 1、2、3 分别用于驱动三断传送带，传感器（采用接近开关）1、2、3 用来检测金属板的位置。当金属板正在传送带上传送时，其位置由一个接近开关检测，接近开关安放在两断传送带相邻接的地方，一旦金属板进入接近开关的检测范围，可编程序控制器便发出一个控制输出，使下
16、一个传送带的电动机投入工作，当金属板迁出检测范围时，定时器开始计时，在达到整定时间时，上一个传送带电动机便停止运行。即只有载有金属板的传送带在运转，而未载有金属板的传送带则停止运行。这样就可节省能源。试用 PLC 实现上述要求的自动控制。COM COM400 1KMSB1PLC430430FU 上 上 FR430400431 2KM1ST2ST4014024033ST432 3KM450431431401401 450451402451451 432432402上 上上 上 上 上 1上 上 上 上 2上 上 上 上 3上 上 上 1上 上 上 2上 上 上 37.10 设计一条用 PLC 控
17、制的自动装卸线。自动结构示意图如题 9.17 图所示。电动机 M1 驱动装料机加料，电动机 M2 驱动料车升降，电动机 M3 驱动卸料机卸料。装卸线操作过程是： 料车在原位，显示原位状态，按启动按钮，自动线开始工作； 加料定时 5s，加料结束； 延时 1s，料车上升； 上升到位，自动停止移动； 延时 1s ,料车自动卸料； 卸料 10s,料车复位并下降； 下降到原位，料自动停止移动.COM COM400 1KMSB1PLC430FU 上 上 FR431 2KM2ST 402 432 3KM4304503KM3KM2ST2ST4031ST 401SB1上 上 上 上上 上 上 上上 上 上上 上
18、 上上 上 上 上上 上 上 上上 上上 上 上 上上 上 上 上上 上 上 上上 上 上 上450K=5K=1430 451451400 K=1452451431404403400 453K=10453 404433434433434434402401 432405400430102430405101101103103101 430101 102401第八章 电力电子学8.1 晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流决定于什么？晶闸管由导通转变为阻断的条件是什么？阻断后它所承受的电压决定于什么？晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。 （2）晶闸管的阳极和控制极通
19、时加正相电压市晶闸管才能导通.导通后流过晶闸管的电流决定于( 电压不变时 )限流电阻(使用时由负载)决定.晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时 ,阳极电流随之减少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态.阻断后它所承受的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压.8.6 晶闸管的主要参数有哪些？晶闸管的主要参数有断态重复峰值电压 UDRE :在控制极断路何竟闸管正向阻断的条件下,可以重复加在 晶闸管两端的正向峰值电压,其数值规定比正向转折电压小 100V. 反向重复峰值电压 URRM:在控制极断路时 ,可以重复加在晶闸官元件上的反向峰值电压. 额定通态平均电
20、流 (额定正向平均电流 )IT. 维持电流 IH:在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件导通的最小电流 .8.16 有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压 U2=220V ,负载电阻 RL=10 ,试求输出电压平均值Ud 的调节范围,当 = /3，输出电压平均值 Ud和电流平均值 Id 为多少？并选晶闸管 .Ud=1/2 2sinwtd(wt)=0.45U2(1+cos)/2=0.45*220(1+1)/2=99V输出电压平均值 Ud 的调节范围 0-99V当 =/3 时 Ud= 0.45U2(1+cos)/2=0.45*220*（1+0.866）/2=92.4V输出电压平均值 Ud=92.4V电流平均值 Id= Ud/RL=92.4/10=9.24A
