电力拖动与控制课后答案__李岚_梅丽凤

1、1第1章电动驱动系统的动态基础第1章电动驱动系统的动态基础1-1什么是电动驱动系统？它包括哪些部分？它扮演什么角色？用原动机驱动生产机械叫做拖动。拖动方式是利用各种电机作为原动机来驱动生产机械完成一定的生产任务，称为电动拖动。电驱动系统一般由五部分组成：电机、机械传动机构、生产机械工作机构、控制设备和电源。其中，电机作为原动机，通过传动机构驱动生产机械的工作机构完成一定的生产任务；机械传动机构用于传递机械能；控制设备用于控制电机的运动；电源的功能是向电机和其他电气设备供电。1-2在电驱动系统的运动模式中，T、Tn和N的正方向是如何规定的？如何表达它的实际方向？答：如果对观察者来说，逆时针方向的

2、转速为正，那么扭矩T在与N相同的正方向上为正；负载转矩t1和n在相反方向上为正。与积极的方向相同，采取积极的方向，否则采取消极的方向。1-3尝试解释GD的概念。答：J=g GD 4 2是飞轮惯量，在工程中常用来表示转动惯量。1-4我们如何从运动方程中看出系统处于加速、减速、稳定速度或静态运动中？回答：当着陆时间为0时，系统加速；当时间到达零时，系统变慢。当转速为0dtdn时，速度是恒定的，系统以恒定的速度运行，或者静止不动。1-5为什么多轴电力驱动系统应该转换成等效的单轴系统？答：多轴电驱动系统在不同的轴上有不同的转动惯量和转速，并有相应的反映电机拖动的扭矩和反映阻力扭矩的工作机构。该系统比单

3、轴电驱动系统更复杂，计算也更困难。为了简化计算，多轴电驱动系统通常被转换成等尺寸的单轴系统。1-6将多轴电力驱动系统转换为等效单轴系统时，负载扭矩转换的原理是什么？根据什么原理每个轴的飞轮力矩被转换？回答：平等权力的原则；节能原则。1-7什么是动态扭矩？它和电机负载转矩有什么区别？回答：动态扭矩意味着扭矩是时间的函数，而负载扭矩通常是速度的函数。1-8负载的机械特性是什么？他们的特点是什么？答：恒转矩负载特性：它与n无关，始终是一个常数值；2恒功率负载特性：与n成反比；通风机的负荷特性：它与n2成比例变化。1-9某个拖动系统如图1-11所示。当系统以1米/2的加速度提升重物时，试着找出电机产生

4、的电磁转矩。转换成电机轴的负载扭矩tmeq为195nm，总系统惯性j=2km2，滚筒直径d=0.4m，速度比j=2.57。计算中忽略电机空载转矩。图1-11拖动系统驱动机构图图1-12驱动机构示意图解：meq TT=J dt d，m分别为电机轴。滚筒的机械角速度m=j=2.57 Mr=v r dt DM=dt dv=12=2dt d=7.252557.2 dt d j m Mn dt d jttmeq 4.246 7.252195 1-10当图1-12所示的牵引系统提升或降低轿厢时，尝试计算电机轴上的等效负载扭矩和等效负载扭矩。轿厢质量m0=300k，重量m=1000kg，配重mp=600kg

5、，轿厢速度vm=1.5m/s，电机速度n=980r/min，传动效率0=0.85是已知的。传动机构和滚筒的飞轮扭矩被忽略。解决方案：(1)当系统以1.5米/秒(g=9.81)的速度提升轿厢时，(0兆兆兆电子密度11.118 222 21)(21)602(42 102兆电子密度VMM n g GD 3 222) (21) 602 (4210兆电子密度vmmm n g GDM ng n vmmm GDM p eq 9.15)6.102(167751 4)602()(22220(2)兆电子密度Z2=100，2226 MnGD。Z3=30，2233 mGd；Z4=124，22 4 10 MgD；Z5=

6、25，2258 MgD；Z6=92，22 6 14mNGD .轧辊直径d=0.6m，质量mT=130kg，轧辊半径与轧辊半径之比R0.76，重量m=600kg，重量提升速度m0=200kg，重量提升速度m=12m/min，每对齿轮的传动效率cZ=0.95，滑轮的传动效率cn=0.97，卷筒效率CT电机数据为PN=20kW，nN=950r/min，22 R mN21GD。试着找出：(1)系统转换成电机轴的总飞轮扭矩；(2)当以vm=12m/min的速度升降重物时，转换为电机轴的负载扭矩。图1-13起重机传动系统示意图解：1。(1)齿轮的总飞轮扭矩2563412226 23 41 2524 21

7、22 22 23 22 22 12()()(Z Z Z Z Z Z Z GDGDGDGD Z Z Z GDGDGD Z GDGDGD Ja 4 22)992.75(9105.26414)65.20(18 25 9 1 mN 4505)。1 0483 .0 0422 .0 36 .0 1 2 : 2 J GDm d R3。0 2，Mr 228 . 03 . 076 . 076 . 075792 . 6 228 . 0130 22 MJ2MKG 22 9105 . 2648 . 9475792 . 64 MNGJDJ(2)动滑轮的飞轮力矩(包括吊钩和重物)由于动滑轮的半径未知，动滑轮旋转运动的飞轮

8、力矩被忽略。22 1 2)950.5 1(8.9)200600(365)(365牛顿诉GGD hh 2 1268.0 22562500 2861600 Mn 1268.0 4505.1 21 2222 har gdgdgdgdgd总计2 5773.22mN 2，(1)提升时，绳索的张力为F mcn VgyVF) 200600(绳索n v F CNM m24)当降低重物时，根据这些方程式，cnm VGVF绳N V F M 4.3802 2 97.08.9800绳N J TMEQ 78.11 992.75 785 . 03 . 04 . 38023 . 04 . 3802 5第2章DC电机2的电力

9、驱动。在ICT 2-2独立激励的DC电动机上，哪些量与机械特性的斜率有关？什么是硬特性？什么是软特性？答：它与串联电阻RC和励磁磁场有关；数值较小的机械特性称为硬特性，而软特性为2-3。为什么0 n被称为理想空载速度？锁定转子点是否仅意味着电机速度为零？为什么？答：因为空载转矩T0在实践中是不可避免的，所以不能达到n0。锁定的转子是n=0的点。2-4什么是人工机械性能？从物理概念上解释为什么电枢外弦的阻力越大，机械特性越软。答：人工机械性能是指通过改变铀、氩参数获得的机械性能。2-5为什么降低电源电压的人工机械特性相互平行？为什么在削弱气隙的每极磁通量后，机械性能会软化？答：你与价值无关；因为

10、1减少和增加，所以特征边缘是软的。2-6什么是电力驱动系统的稳定运行？稳定运行的必要和充分条件是什么？答：系统在某种外部扰动下离开了原来的平衡状态，在新的条件下获得了新的平衡；或者当扰动消失时，系统可以自动返回到初始平衡状态。如果满足上述条件，系统是稳定的。系统稳定运行的充要条件如下：1)电机的机械特性和负载转矩特性必须有一个交点，在该交点处，l TT2)交叉口附近应有dn dT dn dT L。6 2-7当单独励磁的DC电机稳定运行时，是什么决定了电枢电流？当电枢电路的电阻改变或电源电压改变时，电枢电流能改变吗？答：1a由负载t1决定。问题2-8:为什么单独励磁的DC电机不能直接启动？什么不

11、利后果会直接引发？答：在起动瞬间，由于机械惯性的影响，电机转速为0，0aEn，起动电流为安斯特RUI。因为电枢电阻非常小，所以st I非常大，可以达到额定电流的(1020)倍。因此，它不能直接启动。直接起动可能会产生以下后果：1 .大电流使电枢绕组受到过大的电磁力，容易损坏绕组；2.这使得换向困难，主要是因为在换向器表面产生火花和环火，并且较少的电刷和换向器被损坏；3.起动电流过大也会产生过大的起动转矩，对传动机构造成很大冲击，加速过快，容易损坏传动机构；4.启动电流过大会引起电网电压波动，影响电网上其他用户的正常用电。2-9在启动单独励磁的DC电机之前，励磁绕过阻塞线并在没有找到它的情况下启

12、动。在以下两种情况下会发生什么？(1)空载启动；(2)负载启动，TLTN。答：(1)电机运行过快，容易造成事故。(2)电机电枢中的电流很大，但可能无法启动。由于采用了电流互感器，磁场的剩磁非常小。2-10如何判断单独励磁的DC电机是处于电动运行还是制动运行？答：电机发出的电磁转矩与转速方向一致，即处于电动状态。如果电磁转矩与旋转方向相反，则处于制动状态。2-11在电动状态和制动状态下运行时，电机的机械特性是哪个象限？答：电状态的机械特性位于第一象限和第三象限；制动状态的机械特性位于象限二和象限四。2-12能耗制动过程和能耗制动操作之间有什么异同？答：相似性：在两种状态下，电磁转矩与电机的转向相

13、反。区别：负载转矩和电磁转矩在能耗制动中方向一致；而在能耗运行中，负载转矩与电磁转矩相反。2-13电压反向制动和电动势反向制动有什么异同？答：相似性：两种状态都是制动状态，即电磁转矩与转向相反。7差异：在电压反向制动过程中，电流方向发生变化；然而，在电动势方向制动期间，电流流动方向不变。2-14电驱动系统的过渡过程是什么？为什么在转换过程中马达的速度不能突然改变？答：它是指系统从一种稳定的工作状态向另一种状态的过渡。由于机械惯性时间比电磁惯性时间长得多，电磁量任务在过渡过程中可能是突变的，但机械量不能。2-15什么是机械过渡过程？在推导独立激励DC电机驱动系统的机械过渡过程的解析公式时，做了哪

14、些假设？答：指转速等机械量的变化过程(从一个稳态到另一个稳态)。假设：1)恒定的电源电压u 2)恒定的磁通量3)恒定的负载转矩TL 2-16分别励磁的DC电机驱动系统的机械转换过程的三个要素是什么？机电时间常数与什么量有关？答：三要素是指：初始值、稳态值和机电时间常数。机电时间常数与系统的转动惯量、串联电阻和励磁磁场有关。2-17独立励磁DC电机的调速方法有哪些？各自的特点是什么？答：1)电枢串电阻调速的特点：优点：设备简单，初投资少；缺点：1。步进式调速，级数有限，平滑度差；2.轻载时调速范围小；3.低速时功率损耗低；4.低s8 3)弱磁调速的特点：优点：1。小电流励磁电路调节控制方便，功率

15、损耗小；2.调速用变阻器功率小，能平稳调速，实现无级调速。缺点：调速范围小。2-18机械性能的静态误差率和硬度之间有什么区别？答案：0 0 n nn，机械特性越硬越小。它可以用来测量机械性能的硬度。2-19速度范围和静态错误率之间的关系是什么？为什么同时提出它有意义？答：调速范围是最小最大n n n D，其中nmin受调速相对稳定性的限制，稳定性由(静态差率)反映，因此同时研究D和调速系统是有意义的。2-20什么是恒转矩调速和恒功率调速？哪种调速方法属于独立励磁DC电机的三种调速方法？答：恒转矩调速方式：当采用电枢轴串联电阻调速和降低电枢轴电压调速时，则电机允许输出转矩为NNTcy TICT常数。可以看出，在整个调速范围内，无论转速如何，电机的允许输出转矩都是一个恒定值，所以称为恒转矩调速模式。恒功率调速方式：采用弱磁调速时，磁通发生变化，允许输出转矩cy T与转速n成反比，输出功率k n n c T