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1、-/ 习题与思考题第二章 机电传动系统的动力学基础2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩,静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩,以带动生产机械运动的。 静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速,减速,稳态的和静态的工作状态。 TM-TL0说明系统处于加速,TM-TL0 说明系统处于减速,TM-TL=0说明系统处于稳态(即静态)的工作状态。2.3 试列出以下几种情况下(见题2.3图)系统的运动方程式,并说明系统的运动状态是加速,减速,还是匀速?(图中箭头方向表示转矩的实际作用方向)TM TL T
2、L TM N TM=TL TM TLTM-TL0说明系统处于减速。 TM-TL TL TM TL系统的运动状态是减速 系统的运动状态是加速TM TL TM TL TM= TL TM= TL系统的运动状态是减速 系统的运动状态是匀速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? 因为许多生产机械要求低转速运行,而电动机一般具有较高的额定转速。这样,电动机与生产机械之间就得装设减速机构,如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆,皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程,必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算
3、到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=T, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=0.5J22.5为什么低速轴转矩大,高速轴转矩小? 因为P= T,P不变越小T越大,越大T 越小。2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多?因为P=T,T=GD2/375. P=GD2/375. ,P不变 转速越小GD2越大,转速越大GD2 越小。2.7 如图2.3(a)所示,电动机轴上的转动惯量JM=2.5kgm2, 转速nM=900r/min; 中间传动轴的转动惯量JL=16kgm2,转速nL=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等
4、效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15J=JM+J1/j2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm2 . 2.8 如图2.3(b)所示,电动机转速nM=950 r/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,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2, 齿轮,滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s.提升重物的轴上的角速度=
5、M/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/sv=D/2=0.24/2*3.11=0.373m/sTL=9.55FV/CnM=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NMGD2Z=GDM2+ GDL2/jL2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM22.9 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负载?可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载.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? 反抗转矩的方向与运动方向相反,方向发生改变时,负载转矩的方向也会
6、随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关,它在某方向阻碍运动,而在相反方向便促使运动。2.11 在题2.11图中,曲线1和2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?交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡 交点不是系统的平衡点 交点是系统的平衡点 第三章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? 答:防止电涡流对电能的损耗.3.2 并励直流发电机正传时可以自励,反转时能否自励?不能,因为反转起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩与磁场方向相反,这样磁场被消除,所以不能自励. 3.3 一台他励直流电
7、动机所拖动的负载转矩 TL=常数,当电枢电压附加电阻改变时,能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小?为什么?这是拖动系统中那些要发生变化?T=KtIa u=E+IaRa 当电枢电压或电枢附加电阻改变时,电枢电流大小不变.转速n与电动机的电动势都发生改变. 3.4 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E1?T=IaKt, 减弱,T是常数,Ia增大.根据EN=UN-IaRa ,所以EN减小.,小于E1.3.5 一台直流发电机,其部分铭牌数据如下
8、:PN=180kW, U N=230V,n N=1450r/min,N=89.5%,试求: 该发电机的额定电流;电流保持为额定值而电压下降为100V时,原动机的输出功率(设此时=N) 解: PN=UNIN 180KW=230*IN IN=782.6A该发电机的额定电流为782.6AP= IN100/N P=87.4KW3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下:PN=7.5KW, U N=220V, n N=1500r/min, N=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。PN=UNINN 7500W=220V*IN*0.885 IN=38.5A TN=9.55PN/nN =47.75Nm
9、3.7一台他励直流电动机:PN=15KW, U N=220V, I N=63.5A, n N=2850r/min,Ra =0.25,其空载特性为:U 0/ V115 184 230 253 265 I f/A0.442 0.802 1.2 1.686 2.10今需在额定电流下得到150V 和220 V的端电压,问其励磁电流分别应为多少?由空载特性其空载特性曲线. 当U=150V时 If=0.71A当U=220V时 If=1.08A3.8 一台他励直流电动机的铭牌数据为:PN=5.5KW, U N=110V, I N=62A, n N=1000r/min,试绘出它的固有机械特性曲线。 Ra=(0
10、.500.75)(1-PN/UNIN)UN/IN =0.6(1-5500/110*62)*110/62 =0.206 n0=nNUN/(UN-INRa) =1131r/min TN=9.55*5500/1000 =52.525Nm 1131 52.5253.9 一台并励直流电动机的技术数据如下:PN=5.5KW,U N=110V, I N=61A,额定励磁电流I fn=2A, n N=1500r/min,电枢电阻Ra =0.2,若忽略机械磨损和转子的铜耗,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性曲线。n0=UNnN/(UN-INRa) TN=9.55P
11、N/nN =110*1500/(110-61*0.2) =9.55*5500/1500 =1687 r/min =35Nm 16873.10一台他励直流电动机的技术数据如下:PN=6.5KW,U N=220V, I N=34.4A, n N=1500r/min, Ra =0.242,试计算出此电动机的如下特性: 固有机械特性;电枢服加电阻分别为3和5时的人为机械特性;电枢电压为U N/2时的人为机械特性; 磁通=0.8N时的人为机械特性;并绘出上述特性的图形。 n0=UNnN/(UN-INRa) =220*1500/220-34.4*0.242 = 1559r/minTN=9.55PN/nN=
12、9.55*6500/1500=41.38Nm 1559 41.38 n=U/Ke-(Ra+Rad)T/KeKt2 = U/Ke-(Ra+Rad)T/9.55Ke22当3 n=854r/min当5 n=311 r/min n= U/Ke-RaT/9.55Ke22当UN=0.5UN时 n=732 r/min n0=UNnN/2(UN-INRa) =780 r/min n= U/0.8Ke-RaT/9.55Ke220.82 当=0.8时n=1517 r/min n0=UNnN/0.8Ke =1964 r/min n03.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大?电动机在未启动前n=0,E=0,而Ra很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大