电力拖动与控制课后答案 李岚 梅丽凤

第一章 电力拖动系统的动力学基础

1-1 什么是电力拖动系统?它包括那几部分？都起什么作用？举例说明．

答：由原动机带动生产机械运转称为拖动。用各种电动机作为原动机带动生产机械运动，以完成一定的生产任务的拖动方式，称为电力拖动。电力拖动系统，一般由电动机、机械传动机构、生产机械的工作机构、控制设备和电源五部分组成。

其中，电动机作为原动机，通过传动机构带动生产机械的工作机构执行某一生产任务；机械传动机构用来传递机械能；控制设备则用来控制电动机的运动；电源的作用是向电动机和其他电气设备供电。

1-2 电力拖动系统运动方式中T，Tn 及n的正方向是如何规定的？如何表示它的实际方向？

答：设转速n对观察者而言逆时针为正，则转矩T与n的正方向相同为正；负载转矩TL与n的正方向相反为正。与正方向相同取正，否则取反。 1-3 试说明GD的概念

２

GD2答：J=即工程中常用表示转动惯量的飞轮惯量。

4g1-4 从运动方程式中如何看出系统是处于加速、减速、稳速或静止等运动状态？

答: 当T?TL时，dndt?0，系统加速；当T?TL时，dndt?0，系统减速。当T?TL 时，dndt?0，转速不变，系统以恒定的转速运行，或者静止不动。

1-5 多轴电力拖动系统为什么要折算为等效单轴系统？

答: 多轴电力拖动系统，不同轴上有不同的转动惯量和转速，也有相应的反映电动机拖动的转矩及反映工作机构工作的阻转矩，这种系统比单轴拖动系统复杂，计算较为困难，为了简化计算，一般采用折算的办法，把多轴电力拖动系统折算为等小的单轴系统。 1-6 把多轴电力拖动系统折算为等效单轴系统时负载转矩按什么原则折算？各轴的飞轮力

矩按什么原则折算？

答:功率相等原则;能量守恒原则.

1-7 什么是动态转矩？它与电动机负载转矩有什么区别？

答:动态转矩是指转矩是时间的函数. 而负载转矩通常是转速的函数.

1-8 负载的机械特性有那几种类性？各有什么特点？

答：恒转矩负载特性：与n无关，总是恒值；

1

恒功率负载特性：与n 成反比例变化； 通风机负载特性：与n2成正比例变化。

1-9 某拖动系统如图1-11所示。当系统以1m/s2的加速度提升重物时,试求电动机应产生的电磁转矩。折算到电动机轴上的负载转矩Tmeq =195N·m, 折算到电动机轴上的系统总(包括卷筒)转动惯量J=2kg·m2 ,卷筒直径d=0.4m，减速机的速比j=2.57。计算时忽略电动机的空载转矩。

解：T?Tmeq=J

图1-11 拖动系统传动机构图 图1-12 拖动系统传动机构图

d?，?,?m分别是电机转轴。 dt卷筒的机械角速度

?=j=2.57 ?mR=V ?md?mdv R==1?2=2

dtdtd?d?m?2.57?5?2?25.7 =j?dtdtd??195?2?25.7?246.4N?m T?Tmeq?J?dt???1-10 试求图1-12所示拖动系统提升或下放罐笼时，折算到电动机轴上的等效负载转矩以及折算到电动机轴上的拖动系统升降部分的飞轮力矩。已知罐笼的质量m0=300k，重物的质量m=1000kg，平衡锤的质量mp=600kg，罐笼提升速度vm=1.5m/s，电动机的转速n=980r/min，传动效率η0=0.85。传动机构及卷筒的飞轮力矩略而不计.。 解：（1）系统以1.5m/s提升罐笼时（g=9.81）

Tmeq?????(m0?m)g?Vm?mpg?Vm Tmeq?118.11N?m

1GDeq2?n21122 ()?(m0?m)Vm?mpVm24g60222 2

1GDeq2?n212 ()?(m0?m?mp)Vm24g6022(m0?m?mp)Vm167751?GD??4g??15.9N?m 22?n2(102.6)()602eq2（2）系统以1.5m/s下放罐笼时

[(m0?m)g?Vm?mpg?Vm]?y?Tmeq??

Tmeq?2700?9.81?1.5?0.85?85.3N?m

102.62 (GDeq)下降?(GDeq)上升?15.9N?m

1-11 一台卷扬机，其传动系统如图1-13所示，其各部分的数据如下：

Z1=20， GD12?1N?m2；

2Z2=100，GD2?6N?m2；

2Z3=30， GD3?3N?m2；

2Z4=124，GD4?10N?m2；

2Z5=25， GD5?8N?m2；

2Z6=92， GD6?14N?m2。

卷筒直径d=0.6m，质量mT=130kg，卷筒回转半径ρ与卷筒半径R之比ρ／R＝0.76，重物质量m=600kg，吊钩和滑轮的质量m0=200kg,，重物提升速度νm=12m/min，每对齿轮的传动效率ηcZ=0.95，滑轮的传动效率ηcn=0.97，卷轴效率ηcT=0.96，略去钢绳的质量。电动机

2的数据为PN=20kW，nN=950r/min，GDR?21N?m2。试求：

（1） 折算到电动机轴上的系统总飞轮力矩；

（2） 以 vm=12m/min提升和放下重物时折算到电动机轴上的负载转矩

解：1、（1）齿轮总飞轮矩

图1-13 卷扬机传动系统图

2222GD2?GD32GD4?GD52GD6?GDJGD?GD??? 2Z2Z42Z2Z4Z62Z2(?)(??)(2)ZZZ1Z3Z5Z1132a21 3

91814?264.9105?1?25?(20.65)2?(75.992)2 ?1?0.36?0.0422?0.0483?1.4505N?m2

GD2J: R?d2?0.3m，??0.76?R?0.76?0.3?0.228m J?m?2?130?0.2282?6.75792Kg?m2

?GD2J?J?4g?6.75792?4?9.8?264.9105N?m2

（2）动滑轮的飞轮矩（包括钩子和重物）

由于动滑轮半径未知，故动滑轮旋转运动的飞轮矩忽略。

GD2GV12H?365?H?(n)2?365(600?200)?9.8?()

15.950?2861600?0.1268N?m222562500

?GD2?GD22GD2总R?GDa?H?21?1.4505?0.1268

?22.5773N?m2

2、（1）提升时

设绳的拉力为F

F绳?V绳?ycn?(600?200)?g?Vm

F800?9.8?Vm800?9.8绳?2V?2?0.97?4041.24N

m??cnTG?R4041.24?0meq?j???.31212.372Z??19.3832N2Z?Z4?Z6?0.953?0.9662.54751Z3Z5（2）下放重物时

???2?1??0.785，F绳?V绳?G?Vm??cn

F.8?Vm?0.97绳?800?92V?3802.4N

mT3802.4?0.33802meq?j????.4?0.3?0.78575.992?11.78N 4

第二章 直流电机的电力拖动

2-1 他励直流电动机的机械特性指的是什么？是根据那几个方程式推倒出来的？

答：n?uR?Rc?aT Ce?Ce?CT?据以下三个方程：u?Ea?Ia(Ra?Rc)

Ea?Ce?n

T?CT?Ia

2-2 他励直流电动机的机械特性的斜率与那些量有关？什么叫硬特性？什么叫软特性？

答：?与所串电阻RC及励磁磁场?有关；

?值较小的机械特性称硬特性，反之为软特性

2-3 为什么n0称为理想空载转速？堵转点是否只意味着电动机转速为零？为什么？

答：因为实际中空载转矩T0不可避免，故n0达不到。

堵转就是n=0的点。

2-4 什么叫人为机械特性？从物理概念上说明为什么电枢外串电阻越大，机械特性越软？

答：人为机械特性指通过改变u、?、R参数得到的机械特性。

2-5 为什么降低电源电压的人为机械特性是互相平行的？为什么减弱气隙每极磁通后机械特性会变软？

答：u与?值无关；因为??1???减小，?增大，特性边软。

2-6 什么是电力拖动系统的稳定运行？能够稳定运行的充分必要条件是什么？

答：系统在某种外界扰动下离开原的平衡状态，在新的条件下获得的新的平衡；或当扰动消失后系统能自动恢复到原来的平衡状态。满足上述条件，系统就是稳定的。

系统稳定运行的充分必要条件是：

1）电机的机械特性与负载转矩特性必须有交点，在交点处T?TL； 2）在交点附近应有

dTdTL?。 dndn5

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