机电传动控制课后习题答案.ppt

习题与思考 2 3试列出以下几种情况下 见图2 3 系统的运动方程式 并针对各系统说明 T TL的性质和符号 并带入运动方程 运动状态是加速 减速还是匀速 T TL T TL T TL T TL T TL T TL T T T T T T TL TL TL TL TL TL n n n n n n 符号性质 T 拖动转矩TL 制动转矩运动方程 状态 匀速 T 制动转矩加速TL 拖动转矩运动方程 T 制动转矩减速TL 拖动转矩运动方程 习题与思考 2 6如图2 3 a 所示 电动机轴上的转动惯量J 2 5 转速nM 900r min 中间传动轴的转动惯量J1 2 转速n1 300r min 生产机械轴的转动惯量JL 16 转速nL 60r min 试求折算到电动机轴上的等效转动惯量 习题与思考 2 7如图2 3 b 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 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 设卷筒速度为n2 折算到电机轴上的静态转矩TL 折算到电机轴上的飞轮转动惯量GD2 习题与思考 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 试判定哪些是系统的平衡点 哪些不是 是平衡点 不是平衡点 不是平衡点 c 1 电机和生产机械的机械特性有交点 2 当转速大于平衡点所对应的转速时 TTL 所以此点是平衡点 不是平衡点 是平衡点 是平衡点 不是平衡点 不是平衡点 例3 1一台Z2系列的他激直流电动机 PN 22KW UN 220V IN 116AnN 1500r min 试计算并绘制 1 固有机械特性 2 电枢回路串Rad 0 4 电阻的人为机械特性 3 电源电压降至为100V时人为特性 4 弱磁至 0 8 N时的人为特性 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有一台他激电动机 PN 5 6KW UN 220V IN 31A 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少值是多少 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速度在发生制动状态下 电枢回路应串入多大电阻 若电枢回路不串电阻 在再发生电制动状态下 下放重物的转速时多少 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 2 倒拉反接制动和能耗制动时 电枢回路应串入电阻R3 R4 倒拉反接制动 2 再生发电制动运行时的制动电阻R5和不串电阻时的制动转速再生发电制动运行时的制动电阻R5 答 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 第3章直流电机的工作原理及特性 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 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 不能改变 3 8一台他励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 这时拖动系统中的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 是等于 小于还是大于E1 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 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 答 答 第3章直流电机的工作原理及特性 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 1 固有机械特性 2 电枢附加电阻分别为3 和5 时的人为机械特性 3 电枢电压为UN 2时的人为机械特性 4 磁通 0 8 N时的人为机械特性 习题与思考 第3章直流电机的工作原理及特性 3 19有一台他励直流电动机 PN 10kW UN 220V IN 53 8A nN 1500r min Ra 0 29 试计算 1 直接启动瞬间的堵转电流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 习题与思考 3 20有一台他励直流电动机 PN 18kW UN 220V IN 94A nN 1500r min 在额定负载下 求 1 想降至800r min稳定运行 外串联多大电阻 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 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 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 3 24有一台Z2 52型他励直流电动机 PN 4KW IN 22 3AUN 220V nN 1000r min Ra 0 91 TN TL 有为了使电动机停转 采用电源反接制动 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 如果是摩擦性负载转矩 在制动到n 0时 不切断电源 电动机能否反转 为什么 第5章直流传动控制系统 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 试画出该系统的静态性 即电动机的机械特性 并求出调速范围和静态差 习题与思考 5 6为什么调速系统中加载后转速会降低 闭环调速系统为什么可以减少转速降 5 11某一静态调速系统的调速范围为75 1500r min 要求静态差度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 5 12某一直流调速系统的调速范围D 10 最高额定转速nmax 1000r min 开环系统的静态降速是100r min 试问该系统的静态差为多少 若把该系统组成闭环系统 保持n02不变的情况下 使新系统的劲态度为5 试问闭环系统的开环放大倍数为多少 方法一 方法二 第8章继电器一接触控制系统 8 2为了限制点动调整电动机的冲击电流 试设计电气控制电路 使得正常启动时为直接启动 点动调整时串入限流电阻 习题与思考 第8章继电器一接触控制系统 8 3试设计一异步电动机的能耗制动电路 要求采用断电延时型时间继电器 习题与思考 第8章继电器一接触控制系统 8 4三台电动机M1 M2 M3按一定顺序先后启停 启动顺序为 M1 M2 M3 间隔时间为5s 停止顺序为 M3 M2 M1 间隔时间为10s 设计其控制电路 习题与思考 1 应遵守梯形图语言中的语法规定 2 设置辅助寄存器 避免重线圈 3 尽量减少PLC的输入信号和输出信号 4 设立外部联锁电路 5 梯形图的优化设计 9 4PLC梯形图的经验设计方法 梯形图设计的注意事项 2020 3 16 45 可编辑 在一组红灯亮60s的期间内 另一组的绿灯亮55s后 再闪烁3次 亮0 5s 灭0 5s 接着黄灯亮2s 黄灯熄灭后 启动本组的红灯亮 同时启动另一组的绿灯亮 当启动按钮按下后 红2灯和绿1灯亮 同时60s定时器T37和55s定时器T38同时开始定时 55s后T38定时时间到 其触点动作使绿1灯由亮变闪烁 同时开始3s的闪烁定时 T39定时时间到 绿灯灭 黄灯亮 当60s定时时间到 第一组被切断 接通第二组 如此循环 送料小车的自动往复运动控制 自动送料小车主要完成 装料 30s 右行 卸料 20s 左行 按下启动按钮 小车开始循环 100次后 自动停止 同时进行5s的声光报警 自动送料小车的示意图 液体混合系统的示意图 液体混合系统的顺序功能图 图中M1 0的作用是 按下停止按钮后不会马上停止工作 而是在当前工作周期的操作结束后 才停止运行 M1 0用启动按钮I0 3和停止按钮I0 4来控制 运行时它处于ON状态 系统完成后一个周期工作后 步M0 5到M1 0的转换条件M1 0和T38同时满足时 转换到步M0 1后继续进行 按下停止按钮I0 4之后 M1 0变为OFF 等系统完成最后一步M0 5的工作后 便能返回初始步 系统停止运行 剪板机的示意图 组合钻床的示意图 在步M0 1 Q0 0被置为1状态 夹紧电磁阀的线圈通电 工作被夹紧后 压力继电器I0 1常开触点接通 使得步M0 2和步M0 5同时变为活动步 步M0 1变为不活动步 Q0 1和Q0 3为1状态 大小砖头同时向下进给 开始砖孔 当大孔钻完后 碰到下限位开关I0 2 Q0 2变为1状态 大钻头向上运动到位后 上限位开关I0 3变为1状态 等待步M0 4变为活动步 小孔同样 两个等待步之后的 1表示转换件总是满足 步M1 0变为活动步后 其常闭触点断开 使M0 4和M0 7的线圈断电 步M0 4和步M0 7变为不活动步在步M1 0 控制工件松开的Q0 5为1状态 同时控制工件夹紧的Q0 0被复位断开 工件松开后 限位开关I0 7为1状态 系统返回初始步 组合机床动力的示意图 用置位 复位指针设计顺序梯形图应用举例 第9章可编程序控制器习题与思考 9 7写出图示梯形图的语句表程序 第9章可编程序控制器习题与思考 9 8写出图示梯形图的语句表程序解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 9写出图示梯形图的语句表程序解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 10画出图中M0 0的波形图解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 19设计出满足图示要求的波形图解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 20设计出满足图示要求的波形图解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 22冲床的运动示意图如图所示 初始状态时机械手在最左边 0 4ON 冲头在最上面 0 2为ON 机械手松开 Q0 0为OFF 按下启动按钮 0 0 Q0 0变为ON 夹紧并保持 2s后Q0 1变为ON 机械手右行 直到碰到限位开关 0 1 以后将顺序完成以下动作 冲头下行 冲头上行 机械手左行 机械手右行 机械手松开 Q0 0被复位 延时2s后 系统返回初始状态 各限位开关和定时器提供的信号时相应步之间的转换条件 画出控制系统的顺序功能图 第9章可编程序控制器习题与思考解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 23小车在初始状态时停在中间 限位开关 0 0为ON 按下启动按钮 0 3 小车按图示所示的顺序运动 最后返回并停在最初的位置 画出控制顺序图 解 第9章可编程序控制器习题与思考 9 24某组合机床动力头进给运动示意图如图所示 设动力头在初始状态时停在左边 限位开关 0 1为ON Q0 0和Q0 2为1 动力头向右快速进给 简称快进 碰到限位开关 0 2后 边为工作进给 简称工进 Q0 0为1 碰到限位开关 0 3后 停5s 5s后Q0 2和Q0 1为1 工作台快速退后 简称快退 返回初始位置后 停止运动 画出控制系统的顺序功能图 第9章可编程序控制器习题与思考 9 28设计出如图所示的顺序功能图的梯形图程序 T37的设定值为5