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机 电 传 动 控 制第五版 课后习题答案详解冯清秀 邓星钟 等编著2.1 说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动态转矩的概念。态转矩的概念。答：答：拖动转矩：电动机产生的转矩拖动转矩：电动机产生的转矩Tm或负载转矩或负载转矩TL与转速与转速n相同时，就是相同时，就是拖动转矩。拖动转矩。静态转矩：电动机轴上的负载转矩静态转矩：电动机轴上的负载转矩TL，它不随系统加速或减速而变化。，它不随系统加速或减速而变化。动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩Td，它使系统的运，它使系统的运动状态发生变化。动状态发生变化。2.2 从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状态？止的各种工作状态？答：运动方程式：答：运动方程式：dtdJTTLMdLMTTTTd0时：系统加速；时：系统加速； Td=0 时：系统稳速；时：系统稳速；Td0时，系统减速或反向加速时，系统减速或反向加速2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向）作用方向）答：答：a匀速，匀速，b减速，减速，c减速，减速，d加速，加速，e减速，减速，f匀速匀速2.4 多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什多轴拖动系统为什么要折算成单轴拖动系统？转矩折算为什么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算么依据折算前后功率不变的原则？转动惯量折算为什么依据折算前后动能不变的原则？前后动能不变的原则？答：答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原则进行折算。则进行折算。2.5 为什么低速轴转矩大？调速轴转矩小？为什么低速轴转矩大？调速轴转矩小？答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即功率是一样的，即P1P2而而P1T11，P2T22所以所以T11T22，当，当12时，时， T1T2 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的比高速轴的GD2大得多？大得多？答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。大，而高速轴正好相反。答：答： j1=M/1= nM/n1=900/300=32.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量如图所示，电动机轴上的转动惯量JM2.5kg.m2，转速，转速nM900r/mim；中间传动轴的转动惯量；中间传动轴的转动惯量J12kg.m2，转速，转速n1300r/mim；生产机械轴的惯量；生产机械轴的惯量JL16kg.m2，转速，转速nL60r/mim。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。 jL=M/L= nM/nL=900/60=15)(8 . 21516325 . 2222211mkgjJjJJJLLMZ2.8 如图所示，电动机转速如图所示，电动机转速nM950r/mim，齿轮减速箱的传动比，齿轮减速箱的传动比J1 J2 4，卷筒直径，卷筒直径D0.24m，滑轮的减速比，滑轮的减速比J3 2，起重负，起重负荷力荷力F100N，电动机的飞轮转矩，电动机的飞轮转矩GDM21.05N.m，齿轮、滑轮，齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度。试求提升速度v和折算到电动机轴和折算到电动机轴上的静态转矩上的静态转矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量量GDZ2。答：答：min)/(4 .594495021rjjnnML)/(37. 02604 .5924. 0603smjDnvLTL=9.55Fv/(1nM)=9.551001000.37/(0.830.37/(0.83950)=0.45N.m950)=0.45N.m 2222365MMZnFvGDGD222232. 116. 195037. 010036505. 1)25. 11 . 1 (mNGDZ2.9 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？负载？答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。2.10 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。2.11 如图所示，曲线如图所示，曲线1和和2分别为电动机和负载的机械特性，试判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？断哪些是系统的稳定平衡点？哪些不是？答：答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。3.1 为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？为什么直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？答答：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软磁材料，可减少磁滞损耗，而采用磁材料，可减少磁滞损耗，而采用“片片”叠压成，可减少涡流损叠压成，可减少涡流损耗耗。3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩一台他励直流电动机所拖动的负载转矩TL常数，当电枢电常数，当电枢电压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流压或电枢附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？的大小？为什么？这时拖动系统中哪些量必然要发生变化？答答：因为：因为常数LatTIKT所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，Ia均不变。均不变。由知由知n会变化。会变化。TKKRKUnteae23.4一台他励直流电动机在稳定运行时，电枢反电势一台他励直流电动机在稳定运行时，电枢反电势E=E1，如负，如负载转矩载转矩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定值后，电枢反电势将如何变化？是大励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于于、小于还是等于E1？答答：因为：因为常数LatTIKT当当 时，时， Ia由由U=E+IaRa，EUIaRa，当，当Ia 时，时， E ，所以：，所以：EE13.6已知他励直流电动机的铭牌数据如下：已知他励直流电动机的铭牌数据如下：PN=7.5kW，UN=220V，nN=1500r/min，N=88.5%，Ra=0.2。试求该电机的额定电流试求该电机的额定电流和额定转矩。和额定转矩。答答：NNNNPUIP1)(52.38885. 022010005 . 7AUPINNNN)(75.4715505 . 795509550mNnPTNNN3.8一台他励直流电动机的铭牌数据为：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。，试绘出它的固有机械特性曲线。答答：NNNNNaIUIUPR175. 050. 0)(258. 0172. 0621106211010005 . 5175. 050. 0aRaNNNNNNRIUnUKeUn0min)/(11701107)258. 0172. 0(6211010001100rn)(53.5210005 . 595509550mNnPTNNN3.9一台并励直流电动机的技术数据如下：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，额定励磁电流IfN=2A，nN=1500r/min，电枢电阻，电枢电阻Ra=0.2 ，若忽略机械磨擦和转子的铜耗、铁损，认为额定运行状态下若忽略机械磨擦和转子的铜耗、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。性曲线。答答：)(02.3515005 . 595509550mNnPTNNN)(59261AIIIfNNNaaNNNNNNRIUnUKeUn0min)/(16802 . 05911015001100rn3.10一台他励直流电动机的技术数据如下：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=0.242 ，试计算出此试计算出此电动机的如下特性：电动机的如下特性：固有机械特性固有机械特性电枢附加电阻分别为电枢附加电阻分别为3 和和5 时的人为机械特性时的人为机械特性电枢电压为电枢电压为UN/2时的人为机械特性时的人为机械特性磁通磁通0.8 N时的人为机械特性时的人为机械特性答答： aNNNNNNRIUnUKeUn0min)/(1559242. 04 .3422015002200rn)(5 .4015005 . 695509550mNnPTNNN nTRKKnTKKRNateNtea22，所以nnRRRTKKRRnadaadaNteadaada112111RR13R时，当串入min)/(790590.242311rnmin)/(591500155910rnnnN）中，在（min)/(7697901559101rnnnnnadada222RR15R时，当串入min)/(1278590.242512rnmin)/(28112781559202rnnn min)/(5 .77921559222/001rnKUKeUnUUeNN时，当min)/(5 .720595 .779101rnnn min)/(19498 . 015598 . 08 . 08 . 0001rnKUKeUnNeNN时，当min)/(2 .928 . 0598 . 018 . 0222221rnTKKRTKKRnNNteaNteamin)/(8 .18562 .9219491011rnnn3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？答答： 因为因为Tst=UN/Ra，Ra很小，所以很小，所以Tst很大，会产生控制火花，很大，会产生控制火花，电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源电动应力，机械动态转矩冲击，使电网保护装置动作，切断电源造成事故，或电网电压下降等。故不能直接启动。造成事故，或电网电压下降等。故不能直接启动。3.12 他励直流电动机启动过程中有哪些要求？如何实现？他励直流电动机启动过程中有哪些要求？如何实现？答答： 要求电流要求电流Ist（1.52）IN，可采用降压启动、电枢回路串电，可采用降压启动、电枢回路串电阻进行启动。阻进行启动。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，直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上，若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（试从什么现象（试从TL=0和和TL=TN两种情况加以分析）？当电动机运两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？况？答答： 当当TL=0启动时：因为励磁绕组有一定剩磁，使启动时：因为励磁绕组有一定剩磁，使0；启动；启动时，时，n0，E0，根据，根据UN=E+IaRa 知，知，UN全加在电阻全加在电阻Ra上，产上，产生很大的生很大的Ia （(1020)IN） ，但因为，但因为0，所以，所以 TKtIa并不大，并不大，因为因为TL0，所以动转矩大于，所以动转矩大于0，系统会加速启动；启动后，虽有，系统会加速启动；启动后，虽有n，使，使E变大点，但因为变大点，但因为0，所以，所以E仍不大，仍不大， UN大部分仍要加大部分仍要加在电阻在电阻Ra上，产生很大上，产生很大Ia和不大的和不大的T，使系统不断加速；当系统，使系统不断加速；当系统达到达到“飞车飞车”时，在相当大的某一时，在相当大的某一n稳速运行时，稳速运行时， TKtIa=TL 0，所以，所以Ia 0，此时，此时，E相当大，相当大，UN几乎和几乎和E平衡。平衡。当当TL=TN启动时：启动时：n0，E0，根据，根据UN=E+IaRa 知，知，UN全全加在电阻加在电阻Ra上，产生很大的上，产生很大的Ia（(1020)IN），但因为），但因为0，所以，所以 TKtIa并不大，因为并不大，因为TL= TN，所以系统无法启动。，所以系统无法启动。当电动机运行在额定转速下，当电动机运行在额定转速下， TKtNIaN = TLTN，nnN，此时断开励磁，此时断开励磁， 0，虽然仍有，虽然仍有nnN，但，但E 0，根据，根据UN=E+IaRa 知，知，UN全加在电阻全加在电阻Ra上，产生很大的上，产生很大的Ia，但因为，但因为0，所以所以 TKtIa并不大，因为并不大，因为TL= TN，所以，所以T TL，系统逐渐减，系统逐渐减速到停车。速到停车。3.15一台直流他励电动机，其额定数据如下：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，N=0.8，Ra=0.4，Rf=82.7 。试求：试求： 额定电枢电流额定电枢电流IaN；额定励磁电流额定励磁电流IfN；励磁功率励磁功率Pf；额定转矩额定转矩TN； 额定电流时的反电势；额定电流时的反电势； 直接启动时的启动直接启动时的启动电流；电流； 如果要使启动电流不超过额定电流的如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻倍，求启动电阻为多少？此时启动转矩又为多少？为多少？此时启动转矩又为多少？答答：)(258 . 011010002 . 2) 1 (AUPIPUINNNaNNNNaN，所以、因为)(33. 17 .82110I)2(ARUfffN、)( 3 .14611033. 1) 3(AUIPffNf、)(1415002 . 295509550)4(mNnPTNNN、)(1004 . 025110)5(VRIUEaaNN、)(2754 . 0110I)6(ARUaNst、)(8 . 14 . 0252110IR2RI)7(ARUIRUastNstaNstaNst，则、要使aNNaNNestNtstInEIKIKT1 .19255. 9)(83.312515001001 .19mNTst3.16直流电机用电枢电路串电阻的办法启动时，为什么要逐渐直流电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？切除太快，会带来什么后果？切除启动电阻？切除太快，会带来什么后果？答答：见书上图：见书上图3.23。如果只一段启动电阻，当启动后，把电阻一。如果只一段启动电阻，当启动后，把电阻一下切除，则电流会超过下切除，则电流会超过2IN，冲击大。所以应采用逐级切除电阻，冲击大。所以应采用逐级切除电阻办法，切除太快，也会产生电流冲击大，见书上图办法，切除太快，也会产生电流冲击大，见书上图3.24。3.17 转速调节（调速）与固有的速度变化在概念上有什么区别？转速调节（调速）与固有的速度变化在概念上有什么区别？答答：调速：在一定负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，：调速：在一定负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。以改变电动机的稳定转速。速度变化：由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速度变化：由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速变化。速变化。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？他励直流电动机有哪些方法进行调速？它们的特点是什么？答答：改变电枢电路外串电阻调速：机械特性较软，稳定度低；空：改变电枢电路外串电阻调速：机械特性较软，稳定度低；空载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；电阻上消耗电载或轻载时，调速范围不大；实现无级调速困难；电阻上消耗电能大。用于起重机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统。能大。用于起重机、卷扬机等低速运转时间不长的传动系统。改变电动机电枢供电电压调速：电源电压连续变化时，转速改变电动机电枢供电电压调速：电源电压连续变化时，转速可以平滑无级调节；在额定转速以下调；特性与固有特性平行，可以平滑无级调节；在额定转速以下调；特性与固有特性平行，硬度不变，稳定度高，调速范围大；属恒转矩调速，适合拖动恒硬度不变，稳定度高，调速范围大；属恒转矩调速，适合拖动恒转矩负载，可以靠调电枢电压启动电机，不用其它设备。转矩负载，可以靠调电枢电压启动电机，不用其它设备。改变电机主磁通调速：可无级调速，额定转速以上调（弱磁改变电机主磁通调速：可无级调速，额定转速以上调（弱磁升速），特性软，最高转速不得超过额定转速的升速），特性软，最高转速不得超过额定转速的1.2倍，调速范倍，调速范围不大；属恒功率调速，适合于恒功率负载。往往和调压调速配围不大；属恒功率调速，适合于恒功率负载。往往和调压调速配合使用。合使用。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？直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？答答：电动：电动机发出的转矩：电动：电动机发出的转矩T与转速与转速n方向相同；制动：方向相同；制动：T与与n相反。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？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。试比较各种制动方法的优缺点。答答：反馈制动：运行在二、四象限，转速大于理想空载转速。用：反馈制动：运行在二、四象限，转速大于理想空载转速。用于起重机调速下放重物，电网吸收电能，运行经济。于起重机调速下放重物，电网吸收电能，运行经济。电源反接制动：制动迅速，能量靠电阻吸收，但容易反向启电源反接制动：制动迅速，能量靠电阻吸收，但容易反向启动。动。倒拉反接制动：可得较低下降速度，对倒拉反接制动：可得较低下降速度，对TL大小估计不准，大小估计不准，本应下降，也许会上升，特性硬度小，稳定性差，电阻消耗全部本应下降，也许会上升，特性硬度小，稳定性差，电阻消耗全部能量。能量。能耗制动：用于迅速准确停车及恒速下放重物，电阻消耗全能耗制动：用于迅速准确停车及恒速下放重物，电阻消耗全部能量。部能量。3.21一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将电枢电源突然反接，试利用机械特性从机电过程物匀速上升时将电枢电源突然反接，试利用机械特性从机电过程上说明：上说明：（1）从反接开始到系统达到新的稳定平衡状态之间，电动）从反接开始到系统达到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？衡点？（2）各种状态下转速变化的机电过程怎样？）各种状态下转速变化的机电过程怎样？答答：（：（1）经历反接制动、反向电动、反向回馈制动，最后在反）经历反接制动、反向电动、反向回馈制动，最后在反向回馈制动运行状态下建立系统新的稳定平衡点。向回馈制动运行状态下建立系统新的稳定平衡点。（2）当电压反向时，）当电压反向时，n不变，电压平衡方程式：不变，电压平衡方程式： UEIa(Ra+Rad)，Ia=(-U-E)/(Ra+Rad)0，T0，产生制动。当，产生制动。当TTL时，还会时，还会 反向反向n E Ia T ，达到，达到TTL，达到，达到e点，稳速运行。点，稳速运行。5.1有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50Hz，满，满载时电动机的转差率为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，求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。转子电流频率。答答：min)/(150025060600rpfnmin/14701500)02. 01 ()1 (000rnSnnnnSNNNN，因为)( 15002. 012HzfSfN5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，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？为什么？此电动机是否会反转？为什么？答答：会反转。因为三相绕组中电流的相序发生改变。：会反转。因为三相绕组中电流的相序发生改变。5.3有一台三相异步电动机，其有一台三相异步电动机，其nN=1470r/min，电源频率为，电源频率为50Hz。当在额定负载下运行，试求：。当在额定负载下运行，试求：(1) 定子旋转磁场对定子的定子旋转磁场对定子的转速；转速；(2) 定子旋转磁场对转子的转速；定子旋转磁场对转子的转速；(3) 转子旋转磁场对转子转子旋转磁场对转子的转速；的转速；(4) 转子旋转磁场对定子的转速；转子旋转磁场对定子的转速；(5) 转子旋转磁场对定转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。子旋转磁场的转速。答答：2min,/1500min,/1470) 1 (0prnrnN所以、因为min)/(3014701500)2(0rnnN、02. 0150014701500)3(00、nnnSNN)( 15002. 012HzfSfNmin)/(3021606022rpfnmin)/(1500147030)4(202rnnnN、min)/(015001500)5(00221rnnn、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？子电流的增加而增加？答答：当负载增加时，转子电流增加；因为转子相当于变压器的副：当负载增加时，转子电流增加；因为转子相当于变压器的副边，而定子相当于变压器的原边，所以当转子电流增加时，定子边，而定子相当于变压器的原边，所以当转子电流增加时，定子电流也会增加。电流也会增加。5.5三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？了，此时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？TNbacc点和点和a点比，因为点比，因为U ，而且，而且s cos2 ,根据根据T=KmI2cos2TL常数，知：常数，知：I2 答答：原来运行在：原来运行在a点，当电压点，当电压减小时，运行在减小时，运行在b点，因为点，因为n不变，不变，s不变，所以不变，所以cos 2不变不变因为因为UE1=4.44Kf1N1 ，所以当所以当U I2 时，时，根据根据T=KmI2cos2知：知：T ，此后：此后： n s I2 T 直到直到c点。点。5.6有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。型号型号PN/KWUN/V满载时满载时Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r.min-1 IN/A N cosNY132S-63220/380960 12.8/7.2 83% 0.756.52.02.0试求试求: (1) 线电压为线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？时，三相定子绕组应如何接法？ (2) 求求n0，p，SN，TN，Tst，Tmax，Ist； (3) 额定负载时电动机的输入功率是多少？额定负载时电动机的输入功率是多少？答答： (1) Y接法。接法。3min,/1000min,/960)2(0prnrnN所以、因为04. 01000960100000nnnSNN)(84.29960395509550mNnPTNNNmNTTNstst69.5984.292mNTTNm69.5984.292maxAIINst8 .462 . 75 . 65 . 6)(61. 383. 03) 3(1KWPPNN、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，这时电动机的电流如何变化？对电动机有何影响？机的电流如何变化？对电动机有何影响？答答：电动机电流增大，烧坏电机。：电动机电流增大，烧坏电机。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？产生什么影响？答答：断了一根电源线后，变成单相异步电动机，没有旋转磁场，：断了一根电源线后，变成单相异步电动机，没有旋转磁场，所以不能启动。但仍能继续运转。所以不能启动。但仍能继续运转。启动时，脉动磁场使转子产生交变电流，发热。启动时，脉动磁场使转子产生交变电流，发热。运转时，因为断了一相，变成单相，而单相产生的脉动磁场，运转时，因为断了一相，变成单相，而单相产生的脉动磁场，分解成两个转向相反的旋转磁场后，存在：分解成两个转向相反的旋转磁场后，存在：Bm1=Bm2=Bm/2与转子旋转方向相同的旋转磁场的与转子旋转方向相同的旋转磁场的比三相运转时的比三相运转时的要小，要小，所以所以I2增大；另外，与转子旋转方向相反的旋转磁场的增大；另外，与转子旋转方向相反的旋转磁场的使使T减减小。所以，断了一根电源线后，如果较大的小。所以，断了一根电源线后，如果较大的TL还不变，当稳定还不变，当稳定运行时，不但运行时，不但n下降，面且下降，面且I2相当大，会烧坏电机。相当大，会烧坏电机。1AB2AB1BB2BB如果电流：如果电流：iA=Imcost则电流：则电流：iB=Imcos（t-180），即），即 iB为流出，与为流出，与iA相位相反相位相反最大，最大， 和和 转到转到A轴上轴上当当t=0时时，AB1AB2AB当当t=180时，时，BB 最大最大 和和 转到转到B轴上轴上1BB2BB1AB2AB1BB2BB所以当所以当t=0时，应当把时，应当把1BB和和 退回退回180 2BB2AB1AB1BB2BB1AB1BB和和和都逆时针转，可合成和都逆时针转，可合成2AB2BB和和和都顺时针转，可合成和都顺时针转，可合成2AB1AB1BB2BB1AB1BB1mB2AB2BB2mB1mB2mB和和大小相等、转向相反，转速相等，可以合成大小相等、转向相反，转速相等，可以合成为一个脉动磁场为一个脉动磁场 ，即电动机变为单相运行。，即电动机变为单相运行。 与与A相轴相轴线或线或B相轴线成相轴线成30角。角。mBmB5.9 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？动电流是否相同？启动转矩是否相同？答答：启动电流一样，启动转矩相同。：启动电流一样，启动转矩相同。5.10 三相异步电机三相异步电机 为什么不运行在为什么不运行在Tmax或接近或接近Tmax的情况下？的情况下？答答：一般：一般Tmax是是TN的的22.5倍，在倍，在Tmax或接近或接近Tmax运行时，运行时，I2大很大很多，电机会被烧坏。多，电机会被烧坏。5.11 有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN/KWnN/r.min-1UN/VNcosNIst/INTst/TNTmax/TN接法接法4014703800.90.96.51.22.0(1) 当负载转矩为当负载转矩为250N.m时，试问在时，试问在U=UN和和U1=0.8UN两种情况两种情况下电动机能否启动？下电动机能否启动？(2) 欲采用欲采用Y- 换接启动，问当负载转矩为换接启动，问当负载转矩为0.45TN和和0.35TN两种情两种情况下，电动机能否启动？况下，电动机能否启动？(3) 若采用自耦变压器降压启动，设降压比为若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.64，求电源线路，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。中通过的启动电流和电动机的启动转矩。答答：)(26014704095509550) 1 (mNnPTNNN、，能启动时，LNT3122602 . 1T2 . 1stNTUU时，能启动时，无法启动，在所以，在、NLNLNNstYTTTTTTT35. 045. 04 . 02 . 131T31)2(st，不能启动时，L2st211T2003128 . 0T8 . 08 . 0stNTUU答答：)(26014704095509550) 1 (mNnPTNNN、，能启动时，LNT3122602 . 1T2 . 1stNTUU时，能启动时，无法启动，在所以，在、NLNLNNstYTTTTTTT35. 045. 04 . 02 . 131T31)2(st，不能启动时，L2st211T2003128 . 0T8 . 08 . 0stNTUU5.13 线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，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？启动转矩是否也愈大？答答：不是。串电阻：不是。串电阻 大到一定程度后，启动转矩会变小，因为大到一定程度后，启动转矩会变小，因为 虽虽然然cos2增大，但增大，但I2减小太多。减小太多。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，启动电流减少而启动转矩反而增大？减少而启动转矩反而增大？答答：因为：因为 适当串入电阻后，虽然适当串入电阻后，虽然I2减少，但减少，但cos2增大很多，所增大很多，所以启动转矩增加。以启动转矩增加。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？异步电动机有哪几种调速方法？各种调速方法有何优缺点？答答：调压调速：可无级调速，但减小：调压调速：可无级调速，但减小U时，时，T按按U2减少，所以调减少，所以调速范围不大。速范围不大。转子电路串电阻调速：只适于线绕式。启动电阻可兼作调速转子电路串电阻调速：只适于线绕式。启动电阻可兼作调速电阻，简单、可靠，但属有级调速。随转速降低，特性变软，低电阻，简单、可靠，但属有级调速。随转速降低，特性变软，低速损耗大，用在重复短期运转的机械，如起重机。速损耗大，用在重复短期运转的机械，如起重机。变极对数调速：多速电动机，体积大，价贵，有级调速。结变极对数调速：多速电动机，体积大，价贵，有级调速。结构简单，效率高，调速附加设备少。用于机电联合调速。构简单，效率高，调速附加设备少。用于机电联合调速。变频调速：用于一般鼠笼式异步电动机，采用晶闸管变频装变频调速：用于一般鼠笼式异步电动机，采用晶闸管变频装置。置。5.16 什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？什么叫恒功率调速？什么叫恒转矩调速？答答：在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，：在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，电磁转矩也不变，这种调速叫恒转矩调速。电磁转矩也不变，这种调速叫恒转矩调速。在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，在调速过程中，无论速度高低，当电动机电流保持不变时，功率也不变，叫恒功率调速。功率也不变，叫恒功率调速。5.17 异步电动机变极调速的可能性和原理是什么？其接线图是异步电动机变极调速的可能性和原理是什么？其接线图是怎样的？怎样的？答答：使每相定子绕组中一半绕组内的电流改变方向，即可改变极：使每相定子绕组中一半绕组内的电流改变方向，即可改变极对数，也就改变了转速。对数，也就改变了转速。接线图如书上图接线图如书上图5.40。5.18 异步电动机有哪几种制动状态？各有何特点？异步电动机有哪几种制动状态？各有何特点？答答：反馈制动：用于起重机高速下放重物，反馈制动时，动能变：反馈制动：用于起重机高速下放重物，反馈制动时，动能变为电能回馈给电网，较经济，只能在高于同步转速下使用。为电能回馈给电网，较经济，只能在高于同步转速下使用。反接制动：电源反接时，制动电流大，定子或转子需串接电反接制动：电源反接时，制动电流大，定子或转子需串接电阻，制动速度快容易造成反转，准确停车有一定困难，电能损耗阻，制动速度快容易造成反转，准确停车有一定困难，电能损耗大。当倒拉制动时，用于低速下放重物，机械功率、电功率都消大。当倒拉制动时，用于低速下放重物，机械功率、电功率都消耗在电阻上。耗在电阻上。能耗制动：比较常用的准确停车方法，制动效果比反接制动能耗制动：比较常用的准确停车方法，制动效果比反接制动差。差。5.19 试说明鼠笼式异步电动机定子极对数突然增加时，电动机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。的降速过程。答答：见书上图：见书上图5.42。原来运行在原来运行在a点。当点。当p突然突然时，时，nn02，所以，所以T0，和，和TL一起一起使使ns绝对值绝对值I2 T 。当当n= n02时，时，I20，T0。当当n1，此，此时，交流伺服电动机当时，交流伺服电动机当Uc0时，时，T总是制动性的。这样便消除总是制动性的。这样便消除自转且能迅速停止。自转且能迅速停止。6.3 有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不有一台直流伺服电动机，电枢控制电压和励磁电压均保持不变，当负载增加时，电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变变，当负载增加时，电动机的控制电流、电磁转矩和转速如何变化？化？答：当答：当TL T ，由，由 T=KtIa知，知，Ia，由，由n=f(T)方程知，方程知，n 。6.4 有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压有一台直流伺服电动机，当电枢控制电压Uc110V时，电枢时，电枢电流电流Ia10.05A，转速，转速n1=3000r/min，加负载后，电枢电流，加负载后，电枢电流Ia21A，转速，转速n2=1500r/min。试作出其机械特性。试作出其机械特性n=f(T)。答：答：aCaCRIUnKeIKeRKeUn)(，所以因为：RKeRKe1110)(150005. 0110)(3000代入已知条件得：1500R11041.56R解以上两方程得：Kemin)/(307941.561101101500R1101500UC0rKeUnC)(341. 01150011055. 955. 9222mNRIKIKTaeat6.5 若直流伺服电动励磁电压一定，当电枢控制电压若直流伺服电动励磁电压一定，当电枢控制电压Uc=100V时，时，理想空载转速理想空载转速n0=3000r/min；当；当Uc=50V时，时，n0等于多少？等于多少？答：答：min/150050,1003000000rnKenKeKeUnC解这两个方程得，代入已知数据得：因为6.11 交流测速发电机在理想情况为什么转子不动时没有输出电交流测速发电机在理想情况为什么转子不动时没有输出电压？转子转动后，为什么输出电压与转子转速成正比？压？转子转动后，为什么输出电压与转子转速成正比？答：当答：当n=0时，时，f1的的Uf加在加在WF上上f1的的f， f fmsint，方向方向同同WF轴线。轴线。 f在转子在转子涡流涡流磁通，阻止磁通，阻止f变化，与变化，与f合成合成1，1轴轴线同线同WF轴，与轴，与WC轴线垂直，所以不在轴线垂直，所以不在WC上产生感应电动势，上产生感应电动势，Uc0。当当n0时，转子切割时，转子切割1 e2p i2p E2p 1mn，而当，而当Uf 一定时，一定时，1m 基本不变基本不变(Uf 4.44f1 N1 1m ), E2p nE2p i2p 脉动磁通脉动磁通2 ，正好和，正好和CW轴线重合轴线重合CW上上e0 。 E0 2 E2p nE0 n或或U0E0Kn7.1 电动机的温升与哪些因素有关？电动机铭牌上的温升值其含电动机的温升与哪些因素有关？电动机铭牌上的温升值其含义是什么？电动机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关义是什么？电动机的温升、温度以及环境温度三者之间有什么关系？系？答：温升与负载大小、负载持续时间（即运行方式）有关。答：温升与负载大小、负载持续时间（即运行方式）有关。铭牌上的温升值：指电动机允许的温度与周围介质温度（铭牌上的温升值：指电动机允许的温度与周围介质温度（40）之差。）之差。电动机温升电动机温度环境温度电动机温升电动机温度环境温度7.2 电动机在运行中，其电压、电流、功率、温升能否超过额定电动机在运行中，其电压、电流、功率、温升能否超过额定值？是何原因？值？是何原因？答：电压、温升不许超过额定值，否则烧坏电机。电流、功率可答：电压、温升不许超过额定值，否则烧坏电机。电流、功率可短时超过额定值，因为热惯性，电动机在短时温升不能超过允许短时超过额定值，因为热惯性，电动机在短时温升不能超过允许值。值。7.3 电动机的选择包括哪些具体内容？电动机的选择包括哪些具体内容？答：容量、种类、电压、转速、结构形式。答：容量、种类、电压、转速、结构形式。7.4 选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素？选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素？答：发热：应有答：发热：应有max a过载能力：过载能力：启动能力：启动能力： TLst TN NmLTTTmaxmaxNiLIIImaxmax7.3 电动机的选择包括哪些具体内容？电动机的选择包括哪些具体内容？答：容量、种类、电压、转速、结构形式。答：容量、种类、电压、转速、结构形式。7.4 选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素？选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素？答：发热：应有答：发热：应有max a过载能力：过载能力：启动能力：启动能力： TLst TN NmLTTTmaxmaxNiLIIImaxmax7.5 电动机有哪几种工作方式？当电动机的实际工作方式与铭牌电动机有哪几种工作方式？当电动机的实际工作方式与铭牌上标注的工作方式不一致时，应注意哪些问题？上标注的工作方式不一致时，应注意哪些问题？答：连续工作制、短时工作制、重复短时工作制。答：连续工作制、短时工作制、重复短时工作制。应采用等效功率法进行计算。应采用等效功率法进行计算。7.6 一台室外工作的电动机，在春、夏、秋、冬四季其实际允许一台室外工作的电动机，在春、夏、秋、冬四季其实际允许的使用容量是否相同？为什么？的使用容量是否相同？为什么？答：容量可以不相同，因为在不同的季节里，环境温度不同，如答：容量可以不相同，因为在不同的季节里，环境温度不同，如在冬季，电动机的温升可以较大，也不会超过允许的温度，所以在冬季，电动机的温升可以较大，也不会超过允许的温度，所以容量可以大一些；而在很热的夏季，如果温度很高，超过容量可以大一些；而在很热的夏季，如果温度很高，超过40度时，度时，电动机的容量必须降低使用。电动机的容量必须降低使用。7.7 有一抽水站的水泵向高度有一抽水站的水泵向高度H10m处送水，排水量处送水，排水量Q500m3/h，水泵的效率，水泵的效率10.9，传动装置的效率，传动装置的效率20.78，水的，水的重度重度1000kg/m3，试选择一台电动机拖动水泵。，试选择一台电动机拖动水泵。答：答：)(4 .1978. 09 . 0102103600500100010221KWQHPL7.8 有一生产机械的实际负载转矩曲线如题有一生产机械的实际负载转矩曲线如题7.8图所示，生产机械图所示，生产机械要求的转速要求的转速nN=1450r/min，试选一台容量合适的交流电动机来，试选一台容量合适的交流电动机来拖动此生产机械。拖动此生产机械。答：答：)(96. 09550145029. 69550KWnTPdL)(29. 654321525424323222121mNttttttTtTtTtTtTTd7.9 一生产机械需要直流电动机拖动，负载曲线如题一生产机械需要直流电动机拖动，负载曲线如题7.9图所示，图所示，试选择电动机的容量。试选择电动机的容量。答：答：)(96. 3321323222121mNttttPtPtPPL7.10 有台有台35KW、工作时间、工作时间30min的短时工作电动机，欲用一台的短时工作电动机，欲用一台Th90min的长期工作制电动机代替。若不考虑其它问题（如过的长期工作制电动机代替。若不考虑其它问题（如过载能力等）试问长期工作制电动机的容量应选多大？载能力等）试问长期工作制电动机的容量应选多大？答：答：7 . 2K6 . 733. 09030得：，查图hPTt)(132735KWKPPPN7.11 暂载率暂载率表示什么？当表示什么？当15%时，能否让电动机工作时，能否让电动机工作15min，休息休息85min？为什么？试比较？为什么？试比较15%，30KW和和40%，20KW两个重复短时工作制的电动机，哪一台容量大一些？两个重复短时工作制的电动机，哪一台容量大一些？答：答：分钟，但规定不能。因为虽然10%158515150ttP换算（按换算（按SN折合折合 ）)(24.2325. 015. 030111KWPPSNS)(3 .2525. 04 . 020222KWPPSNS7.12 有一台生产机械的功率为有一台生产机械的功率为10KW，其工作时间，其工作时间tP=0.72min，t0=2.28min，试选择所用电动机的容量。，试选择所用电动机的容量。答：答：24. 028. 272. 072. 00tttPP)(8 . 925. 024. 010KWPPSNS10.1 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大小决定于什么？受的电压大小决定于什么？答：导通条件：阳极、控制极同时加控制电压。答：导通条件：阳极、控制极同时加控制电压。导通后，电流决定于主电压和负载。导通后，电流决定于主电压和负载。阻断：阳极电压变阻断：阳极电压变0或变负。或变负。阻断后：承受电压大小决定于主电压。阻断后：承受电压大小决定于主电压。10.2 晶闸管能否和晶体管一样构成放大器？为什么？晶闸管能否和晶体管一样构成放大器？为什么？答：不能。当加上控制电流答：不能。当加上控制电流Ig后，晶闸管有强烈正反馈，立即导后，晶闸管有强烈正反馈，立即导通，导通后阳极电流通，导通后阳极电流I（由主电压和负载决定）和（由主电压和负载决定）和Ig无关。无关。10.3试画出图中负载电阻试画出图中负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。上的电压波形和晶闸管上的电压波形。10.4 如题如题10.4图所示，试问：图所示，试问：（1）在开关）在开关S闭合前灯泡亮不亮？为什么？闭合前灯泡亮不亮？为什么？（2）在开关）在开关S闭合后灯泡亮不亮？为什么？闭合后灯泡亮不亮？为什么？ （3）再把开关）再把开关S断开后灯泡亮不亮？为什么？断开后灯泡亮不亮？为什么？答：答：（1）不亮。因为控制极没加正向电压；）不亮。因为控制极没加正向电压；（2）亮。因为控制极加正向电压，当阳极也加正向电压时，）亮。因为控制极加正向电压，当阳极也加正向电压时，晶闸管导通。晶闸管导通。（3）再把）再把S断开，不亮。因为断开，不亮。因为U2为交流，当为交流，当S断开，且断开，且U2为为负时，晶闸管关断，此后，没有负时，晶闸管关断，此后，没有Ug，不会再导通。，不会再导通。10.5如题如题10.5图所示，若在图所示，若在t1时刻合上开关时刻合上开关S，t2时刻断开时刻断开S，试，试画出负载电阻画出负载电阻R上的电压波形和晶闸管上的电压波形。上的电压波形和晶闸管上的电压波形。答：答：10.6晶闸管的主要参数有哪些？晶闸管的主要参数有哪些？答：答： UDRM为断态重复峰值电压，在控制极断路时，可以重复为断态重复峰值电压，在控制极断路时，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压小100V。URRM为反向重复峰值电压，在控制极断路时，可以重复加在为反向重复峰值电压，在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压，其数值规定比反向击穿电压晶闸管元件上的反向峰值电压，其数值规定比反向击穿电压小小100V。IT为额定通态平均电流（额定正向平均电流）。在环境温度为额定通态平均电流（额定正向平均电流）。在环境温度不大于不大于40和标准散热及全导通条件下，晶闸管元件可以连和标准散热及全导通条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值，简续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值，简称额定电流。称额定电流。IH为维持电流。在规定的环境温度和控制极断路时，维持元为维持电流。在规定的环境温度和控制极断路时，维持元件继续导通的最小电流。件继续导通的最小电流。10.7 如何用万用表粗测晶闸管的好坏？如何用万用表粗测晶闸管的好坏？答：答：见书上表见书上表10.110.8 晶闸管的控制角和导通角是何含义？晶闸管的控制角和导通角是何含义？答：答：控制角：晶闸管元件承受正向电压起始点到触发脉冲的作用控制角：晶闸管元件承受正向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角度。点之间的电角度。导通角：晶闸管在一周期内导通的电角度。导通角：晶闸管在一周期内导通的电角度。10.9有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压U2220V，负，负载电阻载电阻RL=10，试求输出电压平均值，试求输出电压平均值Ud的调节范围，当的调节范围，当/3时，时，输出电压平均值输出电压平均值Ud、电流平均值、电流平均值Id为多少，并选择晶闸管。为多少，并选择晶闸管。答：答：输出电压平均值输出电压平均值 2cos145. 0)(sin22122UttdUUd负载电流平均值负载电流平均值 2cos145. 02RURUIdd当当 0时，时， Ud99V；当；当 时，时， Ud0V。所以。所以Ud的调节的调节范围是范围是099V。当。当/3时，时，Ud74.25V当当/3时，时，Id7.425A。考虑晶闸管的安全系数，一般取考虑晶闸管的安全系数，一般取1.52，所以：，所以：IT（1.52）8.89（13.33517.78）A晶闸管最大反向电压：晶闸管最大反向电压：VVU311220222考虑安全系数为考虑安全系数为23，故断态和反向重复峰值电压为：，故断态和反向重复峰值电压为：UDRM（23）311V（622933）V根据以上根据以上IT和和UDRM的值查有关资料，选取合适的晶闸管。的值查有关资料，选取合适的晶闸管。10. 10续流二极管有何作用？为什么？若不注意把它的极性接续流二极管有何作用？为什么？若不注意把它的极性接反了会产生什么后果？反了会产生什么后果？答：答：当电源电压变负时，当电源电压变负时，V导通，负载上由电感维持的电流流经导通，负载上由电感维持的电流流经二极管。二极管。VS关断，电源负电压不加于负载上。关断，电源负电压不加于负载上。作用：可提高大电感负载时的单相半波可控整流电路整流输作用：可提高大电感负载时的单相半波可控整流电路整流输出平均电压。出平均电压。极性若接反：造成短路。极性若接反：
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