机电期末重点复习题.ppt

机电传动控制 第二章机电传动系统的运动学基础 2 3试列出以下几种情况下 见题图2 3 系统的运动方程式 并针对各系统说明 1 TM TL的性质和符号并代入运动方程2 运动状态是加速 减速还是匀速 符号性质状态 T 制动转矩TL 制动转矩运动方程 T 制动转矩TL 制动转矩运动方程 T 制动转矩TL 制动转矩运动方程 系统运动状态为 减速状态 系统运动状态为 减速状态 系统运动状态为 减速状态 2 6如图2 3 a 所示 电动机轴上的转动惯量JM 2 5kg m2 转速nM 900r min 中间传动轴的转动惯量J1 2kg m2 转速n1 300r min 生产机械轴的转动惯量JL 16kg m2 转速nL 60r min 试求折算到电动机轴上的等效转动惯量 解 电动机轴与中间轴速比j1 电动机轴与卷筒轴速比jL 折算到电动机轴上的等效转动惯量JZ 2 7如图所示 电动机转速nM 950r 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 电动机的飞轮转矩GDM2 1 05N m2 齿轮 滑轮和卷筒总的传动效率为0 83 试求提升速度v和折算到电动机轴上的静态转矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2 解 在电机轴速度 中间轴速度 卷筒速度 重物提升速度 折算到电机轴上的静态转矩 折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2 2 10在题2 10图中 曲线1和2分别为电动机和负载的机械特性 试判定那些是系统的稳定平衡点 那些不是 是平衡点 是平衡点 是平衡点 1 电动机和生产机械的机械特性曲线有交叉点 2 当转速大于平衡点对应的转速时 TTL 平衡点是稳定平衡点 是平衡点 不是平衡点 例3 1 一台Z2系列他励直流电动机 PN 22KW UN 220V IN 116A nN 1500r min 试计算 1 固有机械特性2 电枢回路串Rad 0 4 电阻的人为特性3 电源电压降为100V时的人为特性4 弱磁至 0 8 N时的人为特性 第三章直流电机的工作原理及特性 解 1 固有特性 2 串入Rad的人为特性 在直角坐标系标出理想空载点和额定工作点 连接直线 如图3 8中1所示 其人为特性曲线如图2所示 3 降低电源电压的人为特性 其人为特性曲线如图3所示 4 弱磁时的人为特性 其人为特性曲线如图4所示 例3 2有一台他励电动机 PN 5 6kW UN 220V IN 3lA nN 1000r min Ra 0 4 负载转矩TL 49N m 电动机的过载倍数 2 试计算 1 电动机拖动摩擦性负载 采用能耗制动过程停车 电枢回路应串入的制动电阻最小值是多少 若采用反接制动停车 电阻最小值是多少 2 电动机拖动位能性恒转矩负载 要求以 300r min速度下放重物 采用倒拉反接制动 电枢回路应串多大电阻 若采用能耗制动 电枢回路应串多大电阻 3 想使电机以n 1200r min速度 在再生发电制动状态下 下放重物 电枢回路应串多大电阻 若电枢回路不串电阻 在再生发电制动状态下 下放重物的转速是多少 解 1 设能耗制动电阻为R1 反接制动电阻为R2 电动状态的稳态转速 由于切换瞬间转速不变 而且最大制动电流为 IN 所以所串电阻为 又 制动瞬间的制动转矩由过载系数 限制为 2 倒拉反接制动和能耗制动时n 300r m 电枢回路应串入电阻R3 R4 倒拉反接制动 能耗制动时 3 再生发电制动运行时n 1200r m的制动电阻R5和不串电阻时的制动转速 不串电阻时的制动转速 3 4直流电动机一般为什么不允许直接启动 如直接启动会发生什么问题 应采用什么方法启动比较好 习题与思考 解 在电动机未启动之前n 0 E 0 而Ra很小 所以将电动机直接接入电网并施加电压启动电流很大 一般达到额定电流的10 20倍 这样大的启动电流使电动机在换向过程中产生危险地火花 烧坏整流子 同时过大的电枢电流产生过大的电动应力 还可能引起绕组的损坏 而且产生与启动电流成正比例的启动转矩 会在机械系统和传动机构中产生过大的动态转矩冲击 使机械传动部件损坏 限制直流电动机的启动电流 一般有两种方法 习题与思考 一 是降压启动 即在启动的瞬间 降低供电电源电压 随着转速n的升高 反电势E增大 再逐步提高供电电压 最后达到额定电压UN时 电动机达到所要求的转速 二 是在电枢回路内串接外加电阻启动 此时启动电流Ist Un Ra Rst 将受到外加启动电阻Rst的限制 随着电动机转速n的升高 反电势E增大 再逐步切除外加电阻一直到全部切除 电动机达到所要求的转速 3 8一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 3 9一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El 3 10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 N 88 5 试求该电机的额定电流和额定转矩 解 电机的额定电流 电机的转矩 3 11一台他励直流电动机的名牌数据为 PN 5 5kW UN 110V IN 62AnN 1000r min 试绘制出它的固有机械特性曲线 解 3 12一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 试计算出此电动机的如下特性 固有机械特性 电枢附加电阻分别为3 和5 时的人为机械特性 电枢电压为UN 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 3 19有一台他励电动机 PN 10kW UN 220V IN 53 8A nN 1500r min Ra 0 29 试计算 1 直接起动瞬间的堵转电流Iu 2 若限制起动电流不超过2IN 采用电枢串电阻启动时 应串入启动电阻的最小值是多少 若用降压启动 最低电压应为多少 3 20有一台他励直流电动机 PN 18kW UN 220V IN 94A nN 1000r min 在额定负载下 求 1 想降至800r min稳定运行 外串多大电阻 采用降压方法 电源电压应降至多少伏 2 想升速到1100r min稳定运行 弱磁系数 N为多少 解 固有特性 串电阻 调电压 3 20有一台他励直流电动机 PN 18kW UN 220V IN 94A nN 1000r min 在额定负载下 求 1 想降至800r min稳定运行 外串多大电阻 采用降压方法 电源电压应降至多少伏 2 想升速到1100r min稳定运行 弱磁系数 N为多少 解 固有特性 调电压 串电阻 3 21有一台他励直流电动机 PN 7 5kW UN 220V IN 4lA nN 1500r min Ra 0 38 拖动恒转矩负载 且TL TN 现将电源电压降到U 150V 问 1 降压瞬间的电枢电流及电磁转矩各多大 2 稳定运行转速是多少 解 固有特性 降压后瞬间电流和转矩 2 稳定运转速度 3 22有一台他励直流电动机 PN 21kW UN 220V IN 115A nN 980r min Ra 0 1 拖动恒转矩负载运行 弱磁调速时 从 N调到0 8 N 问 1 调速瞬间电枢电流是多少 TL TN 2 若TL TN和TL 0 5TN 调速前后的稳态转速各是多少 解 固有特性 2 若TL TN 调速前转速为 nN 980r min调速后转速为 1 弱磁调速瞬间电流 2 若TL 0 5TN 调速前转速为 2 若TL 0 5TN 调速后转速为 3 23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的转速下放负载 在每种方法中电枢回路应串电阻为多少欧 并画出相应的机械特性 标出从稳态提升重物到以500r min转速下放重物的转换过程 解 固有特性 负载转矩TL 0 8TN 221 56时的速度n1为 1 采用能耗制动 电枢串电阻R1 转速n2 500R min 转换时n n1的转矩T1为 转换时的转矩T1为小于最大允许转矩1 8TN 此方法允许实现转换 2 采用倒拉反接制动 电枢串电阻R2 转速n2 500R min 3 如果采用反接制动 稳定转速n3的绝对值大于n0 1071r min 本题要求稳定转速为 500r min 所以不能采用反接控制方式实现 3 24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 在制动到n 0时 不切断电源 电机能否反转 为什么 解 计算固有特性 固有特性 1 制动开始时 电机的转矩T1为 2 制动结束时n 0 电机的转矩T2为 3 如果是摩擦转矩 制动结束时n 0 电机的转矩T2为 42 4N m TN 28 2N m T2 TN如果不切断电源 电机会反转 例5 1有一生产机械要求调速范围D 5 静差率 5 电动机额定数据为10KW 220V 55A 1000r min 电枢回路总电阻R 1 Ke 0 1925V r min 问开环系统能否满足要求 解 由式 5 2 要满足D S要求 在额定负载时允许的稳态速降为 开环系统中 当电流连续时 有 第5章直流传动控制系统 开环系统中 速度降为 开环系统中速度降大大的超过了允许的转速降落 为了改善调速系统 要求采用闭环负反馈控制 5 5有一直流调速系统 其高速时的理想空载转速n01 1480r min 低速时的理想空载转速n02 157r min 额定负载时的转速降 nN 10r min 试画出该系统的静特性 即电动机的机械特性 求出调速范围D和静差度S 解 调速范围D为 静差度S为 5 11某一有静差调速系统的速度调节范围为75r min 1500r min 要求静差度S 2 该系统允许的静态速降是多少 如果开环系统的静态速降是100r min 则闭环系统的开环放大倍数应有多大 解 调速范围D为 允许的闭环静态速降为 设开环放大倍数K 则 5 12某一直流调速系统调速范围D 10 最高额定转速nmax 1000r min 开环系统的静态速降是100r min 试问该系统的静差度为多少 若把该系统组成闭环系统 保持n02不变的情况下 使新系统的静差度为5 试问闭环系统的开环放大倍数为多少 解 静差度S为 保持n02不变的情况下 使新系统的静差度Sf 5 闭环系统的开环放大倍数K为 第六章交流电动机的工作原理及特性 第8章继电器 接触器控制系统 第9章可编程序控制器 PLC 5 具有多种工作方式系统的顺序控制梯形图的设计方法 10 机械手输出程序