机电传动与控制整理

1、.专业整理 .第一章Ea=K e nEa=U N-I a-RaEa 电动势n 电枢转速If=U N/R fIa=I N -I fTM =K m IaTM 电磁转矩Ia 电枢电流TN =9.55P N/n NTN 额定转矩U=E a+I aRa （电压平衡方程 ）KeN = （U N-I NRa） /n NKM N=9.55K e NUa=E a+I aRa=I a （Ra+R d ）TM -T L=Jd /dt1-10答：（ a）稳定TM TL ，输出大于负载始终趋于平衡。（ b）稳定 （ c）稳定（ d ）不稳定 dT/d n 小于等于 0 dTM /d n-dT L/d n 0，TM TL

2、输出小于负载始终趋于不平衡。. 学习帮手 .专业整理 .1 17有一台Z2-61 型并励直流电动机，其电气性能数据为： PN =17kW ， UN =220V ， IN =88.9A ， nN =3000r/min，电枢回路总电阻（ 1）额定负载时 ，电枢电势为多少 ？（ 2）固有特性方程式 ；（ 3）设轴上负载转矩为 0.9TN 时，电动机在固有机械特性上的转速 。解：（ 1 ）If=U N/R f =220V/181.5 1.21AIa=IN-If=88.9-1.21=87.69AEa=U N -I a.Ra=220-87.69 ×0.087=212.97V（ 2）固有特性Ra

3、=0.5 （ UN IN -PN ×103 ） /I N 2=0.5 （220 ×88.9-17 ×10 3） /88.9 2 0.29 Ce N = （ UN -I N Ra ） /n N = （ 220-88.9 ×0.29 ） /30000.065n0=U N/Ce N =220/0.065 3385r/minTN =9.55P N /n N =9.55 ×17 ×10 3/3000=54N.m（ 3）n=9.55P N /T N =9.55 ×17 ×10 3/54 ×0.9=3340r/min.

4、 学习帮手 .专业整理 .1 19 有一台塔里直流电动机， PN=1.7kW ， U N =110V ，IN =20.1A ， nN =1450/min。试计算并绘制 ：（ 1）固有机械特性曲线 ；（ 2） 50%UN 时的人为特性曲线 ；（ 3）电枢回路串接 3电阻时的人为特性曲线 ；（ 4）=80% N 时的人为特性曲线 。解：（ 1 ） P=UN IN -PN =110××3=461W20.1-1.7510IN2Ra=50% P可得 ：Ra=0.57Ua =Ea+I aRa 110=Ke .1450+0.57×20.1得 Ke=0.068n0=110/0.0

5、68=1617r/minTN =9.55P N/n N =9.55× 1.75× 10 3/10.50=16.5（ N.m ）（ 2）U N=50%U N =0.5 ×110=55Vn01=U/Ce N =55/0.068=809r/min此时 WN 不变对应 T=T N 的转速为n02=n 02 - nN=808-（ 1617-1450） =641（r/min ）由（T=0,n=n01 =809r/min）和（T=T N =11.5N.m,n=nN2 =642r/min ） ,画图. 学习帮手 .专业整理 .（ 3）nN =n 0 （ -Ra+R ）/ （CeN

6、Cm N ） TN=1618- （ 0.57+3 ） / （ 0.068 ×0.068 ×9.55 ）×11.5689r/min由（T=0,n=n 0 =1618r/min）和（T=T NN1 =689r/min两点在 n-T 平面上作曲线）（ 4）n03 =U N /0.8Ce N =110/0.8 ×0.068=2022r/minnN3 =n 03-R a/0.8 2×9.55 （ CeN ）2TN=2022-0.57 ÷0.82 ×9.55×0.068 2×11.5=1790r/min由（T=0,n

7、=n 03 =2022r/min）和（ T=T NN3 =1790r/min两点决定的曲线如图1-13 中曲线所示 ，这时 T=T N 对应的电枢电流大于额定电流IN 。. 学习帮手 .专业整理 . 学习帮手 .专业整理 .1-22有一台他励直流电动机，PN =18kW,U N =220V,I N =41A,n N =1500r/min,Ra=0.38 ， 拖动横转矩负载运行，且 TL=T N 。现将电源电压降到U=150V,问：（ 1）降压瞬间转速来不及变化 ，电枢电流及电磁转矩各为多大？（ 2）稳定运行转速是多少 ？解：（ 1 ）固有机械特性Ce N =(U N -I N Ra)/n N

8、=(220-41×0.38 ） ÷1500 0.136n0=U N /Ce N =220 ÷0.136 1618r/minTN =9.55P N/n N =9.55 ×7.5×10 3÷n=U N /Ce N-Ra /Ce N 2T=1618-0.38 ÷9.55 ×0.136 2=1616r/min降压后瞬间启动U=E a+I aRaCeN nN =U-R aIaIa =U-Ce N nN =(150-0.136× 1500) ÷ 0.38 -142.1AT=9.55Ce N Ia=9.55

9、×0.136 ×(-142.1) （ 2）n=U/Ce N -(Ra/Ce N Cm N )TL=150 ÷0.136-0.38 ÷9.55 ×0.136 2 ×45.75=1000r/min. 学习帮手 .专业整理 .1-24有一台他励直流电动机，PN =29kW,U N =440V,I N =76A,nN =1000r/min,R a=0.377 ，负载转矩 TL=0.8T N ,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接

10、的电阻为多大 ？并画出相应的机械特性曲线，标出从稳态提升重物到以 500r/min 的转速下放重物的转换过程 。解：固有机械特性CeN =(U N -I N Ra)/n N = （ 440-0.377 ×76 ）÷1000=0.411n0=U N /Ce N =440 ÷0.411 1071r/minTN =9.55P N /n N =9.55 ×29 ×10 3÷n=U N /Ce N -Ra/Ce N 2 T=1071-0.377 ÷9.55 ×0.411 2T=1071-0.234T依载转矩 TL=0.8T

11、N1071-0.377 ÷9.55 ×0.411 2×0.8=1071-52=1019r/min（ 1）采用能耗制动n 取 500r/minT 取 0.8n=-R a+R e T-500=(0.377+R1)/(9.55 ×0.411 2 )×0.8×276.95. 学习帮手 .专业整理 .R1 =3.264 转换 n=n 1 的转矩 TDn1=-(R a+R 1)/9.55(Ce N )2 )T11019=-(0.377+3.264)÷9.55 ×0.411 2由电源转矩T=Ce N Ia 知，且题最大制动电流为

12、1.8TMImax =1.8I N ，则 Tmax =1.8T N又 1.8TN=1.8 ×且： T1 T1 1.8TN故允许转矩下为小于最大转矩1.87N, 故允许转换。（ 2）采用倒拉反接制动的方法n2=U N /Ce N - （ Ra+R 2 ）/9.55Ke N 2） TL. 学习帮手 .专业整理 .1-25有 一 台Z2 -52型 他 励 直 流 电 动 机 ， PN =4kW ，UN =220V ，IN =22.3A,n N =1000r/min， Ra =0.91 ，TL=T N 。 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

13、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 ，则在制动到 n=0 时，不切断电. 学习帮手 .专业整理 .源，电动机能否反转？为什么 ？解：固有机械特性CeN =(U N -RaIN )/n N = （ 220-0.91 ×22.3 ）÷1000=0.200n0=U N /Ce N =220 ÷0.2=1100r/minTN =9.55P N /n N =9.55 ×4000 ÷n=U N /Ce N -Ra /9.55(Ce N )2T=1100-2.38T（ 1） nN=-U N/Ce N -

14、(R a+R 1)/9.55(Ce N )2 )T11000=-1100-(0.91+9)÷9.55 ×0.22T19.91T1 =-802.2T1（ 2） 0=-U N/Ce N - （ Ra+R 1） /9.55(Ce N )2 T2 1100=- （1÷9.55 ×0.22） 9.91T 29.91T2 =-420 ×2 T2. 学习帮手 .专业整理 .（ 3 ）如果摩擦转矩制动结束时， n=0电机的转矩T2 为，TN T2 TN ,如不切断电源，电机会反转。. 学习帮手 .专业整理 .第二章s= （n 0-n ）/n 0s 转差率n0=

15、60f=60f/pp 磁极对数2 5 有一台 Y225M-4 型三相异步电动机，其额定数据如下 ：功率/kW转速 /效 率 /功 率 因 Ist/I NTst /TN Tmax /T（r/min 电压 /V（%）数N）45148038092.30.887.01.92.2试求：（ 1）额定电流IN ;（ 2）额定转差率sN ；（ 3）额定转矩TN，最大转矩 Tmax ，启动转矩 Tst。0解：（ 1） N =PN / 根号 3UN .IN cosN .100%故 nN =PN /P1NP1N = 根号 3UN .IN cosNIN =P N ×103/ 根号 3UN cosN=45 &

16、#215;103÷根号 3×380 ×0.88×0.923=84.2A（ 2 ） SN = （ n 0-n ） /n 0= （ 1500-1480 ） ÷1500=1.33%（ 3）TN =9.55P N /n N =290.37 （N.m ）TST=（ TST/T N ） TN =1.9× 290.4=551.8（ N.m ）. 学习帮手 .专业整理 .Tmax = （ Tmax /T N ） TN =2.2 × 290.4=638.9（ N.m ）2 15有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下：PN /kn N /UN /

17、V N /cos IST/ TST/TTmax /接法W（ r/mi（ % NNTNn ）IN401470380900.90.91.22.0（ 1）当负载转矩为 250N.m 时，在 U=U N 和 U,=0.8U N 两种情况下，电动机能否启动 ？（ 2）欲在用 Y-换接启动 ，在负载转矩为 0.45T N 和 0.35TN 两 0种情况下 ，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 0.64，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩 。解 ： （ 1 ） TN =9.55P N/n N =9.55 ×40 ×10 3 ÷ 1470

18、260（ N.m ）又 TST=1.2T NTST=260 ×2=312 （ N.m ）TST=KR 2 U2 /R 22 +X 202 =312N.m. 学习帮手 .专业整理 .312N.m 250N.mU=U N 时，电动机能启动 。当 U=0.80 时，TST=0.8 2KR2 U2/ （ R22+X 202） =0.64 ×312=199N.m又 TSTTL电动机不能启动（ 2）TSTY=1/3T ST =1/3 ×1.2T N =0.4T N当负载转矩为 0.45T N1 时，电动机不可启动 。当负载转矩为 0.35T N 时，电动机可启动 。（ 3）I

19、N =P N /U N N cosN 根号 3=40 ×10 3÷380 ×0.9×0.9 ×根号 3= 75A故 IST/I N =6.5, 故 IST=7.5 ×6.5=487.5A降压比为 0.64 时，电流 R2 IST=0.64 2×487.5=200A 故 电 动 机 启 动 转 矩 T=K 2TST=0.64 2 ×312=127.8（ N.m ）第三章步进电动机通电方式：. 学习帮手 .专业整理 .三相单三拍 ： UVW UUWVU三相双三拍 ： UVVW WU UV三相六拍 ：UUVVVW W W

20、U3-5有一直流伺服电动机，电枢控制电压Uc=110V时，电枢电流 Ia1 =0.05A ，转速 n1 =3000r/min；加负载后 ，电枢电流Ia2=1A, 转速n2=1500r/min。 试作出其机械特性n=f（T） .解： n=n 0 - n=U/Ke -Ra/KeKmUa=Ea+I aRa=Ke n+I aRa110=Ke 3000+0.05R a110=Ke 15000+R a 得Ke =0.0357 ，Ra=56.4 n0=110 ÷0.0357=3081r/minT=9.55 ×0.357×1=0.34 （N.m ）. 学习帮手 .专业整理 .3-

21、6若直流伺服电动机的励磁电压一定，当电枢控制电压Uc=110V 时，理想空载转速 n0 =3000r/min ，当 Uc=50V 时， n0 等于多少 ？解：由题意可知，直流伺服电动机的励磁电压一定，则电枢控制电压 N/2 导体串联后的感应电动势 Ea 且在理想空载条件下 ，外加电压 Ua 应与 Ea 相平衡 ，且直流伺服电动机的理想空载转速与控制电压成正比，故 Ua =Ea=NBCDn 0/120n0=120/ ×U a/NBCD故 ， 当Uc=50V时 ， 知100 ÷3000=50 ÷n0 ， 得. 学习帮手 .专业整理 .n0=1500 r/min3-15 若有一台四相反应式步进电动机，其步距角为 1.8°/0.9 °。（ 1）步进电动机转子的齿数为多少 ？（ 2）写出四相八拍运行方式时的通电顺序 ；（ 3）测得电流频率为 600Hz ，其转速为多少 ？解；（ 1） =360