机电传动控制课后习题答案市公开课金奖市赛课一等奖课件

第2章机电传动系统的基础知识第1页习题与思索2.3试列出以下几个情况下（见图2.3）系统运动方程式，并针对各系统说明：T,TL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=TLT<TLT>TLT=TLT>TLT<TLTTTTTTTLTLTLTLTLTLnnnnnn第2页符号性质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：第3页习题与思索2.6如图2.3（a）所表示，电动机轴上转动惯量J=2.5㎏•㎡，转速nM=900r/min；中间传动轴转动惯量J1=2㎏•㎡，转速n1=300r/min；生产机械轴转动惯量JL=16㎏•㎡，转速nL=60r/min。试求折算到电动机轴上等效转动惯量。第4页习题与思索2.7如图2.3（b）所表示，电动机转速nM=950r/min,齿轮减速箱传动比j1=j2=4卷筒直径D=0.24m，滑轮减速比j3=2，起重负荷力F=100N，电动机飞轮转矩GDM2=1.05N•㎡,齿轮、滑轮和卷筒总传动效率为0.83。试求提升速度V和折算到电机轴上静态转矩TL以及折算到电动机轴上整个拖动系统飞轮惯量GDZ2。第5页解：设卷筒速度为n2第6页折算到电机轴上静态转矩TL：第7页折算到电机轴上飞轮转动惯量GD2：第8页习题与思索2.10在题2.10图中，曲线1和2分别为电动机和负载机械特征，试判定哪些是系统平衡点？哪些不是？第9页是平衡点不是平衡点不是平衡点（c）.1.电机和生产机械机械特征有交点。2.当转速大于平衡点所对应转速时，T<TL；.当转速小于平衡点所对应转速时，T>TL。

所以此点是平衡点。第10页不是平衡点是平衡点是平衡点不是平衡点不是平衡点第11页第3章直流电机的工作原理及特性第12页例3.1一台Z2系列他激直流电动机，

PN=22KW,UN=220V,IN.=116A

nN=1500r/min，试计算并绘制：

（1）固有机械特征

（2）电枢回路串Rad

=0.4Ω电阻人为机械特征；

（3）电源电压降至为100V时人为特征

（4）弱磁至Φ=0.8

ΦN

时人为特征第13页解：（1）固有特征：（2）串入Rad人为特征：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所表示其人为特征曲线如图2所表示第14页（3）降低电源电压人为特征：

其人为特征曲线如图3所表示

（4）弱磁时人为特征：其人为特征曲线如图4所表示

第15页例3.2有

一台他激电动机，

PN=5.6KW,UN=220V,IN=31A，

nN=1000r/min，Ra

=0.4Ω，负载转矩TL

=49N▪m，电动机过载倍数λ=2，试计算：

（1）电动机拖动摩擦性负载，采取能耗制动过程停车，电枢回路应串入制动电阻最少值是多少？若采取反接制动停车，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，采取倒拉反接制动，电枢回路应串多大电阻？若采取能耗制动，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电动状态稳态转速因为切换瞬间转速不变，而且最大制动电流为—λIN，所以所串电阻为第16页又，制动瞬间制动转矩（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：第17页（2）再生发电制动运行时制动电阻R5

和不串电阻时制动转速

再生发电制动运行时制动电阻R5：第18页

答：在电动机未开启之前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开启电流很大，普通到达额定电流10—20倍。这么大开启电流使电动机在换向过程中产生危险地火花，烧坏整流子，同时过大电枢电流产生过大电动应力，还可能引发绕组损坏，而且产生与开启电流成正百分比开启转矩，会在机械系统和传动机构中产生过大动态转矩冲击，使机械传动部件损坏。限制直流电动机开启电流，普通有两种方法：

第3章直流电机工作原理及特征3.4直流电动机普通为何不允许直接开启？如直接开启会发生什么问题？应采取什么方法开启比很好？一是降压开启，即在开启瞬间，降低供电电源电压，伴随转速n升高，反电势E增大，再逐步提升供电电压，最终到达额定电压UN时，电动机到达所要求转速。二是在电枢回路内串接外加电阻开启，此时开启电流Ist=UN/(Ra+Rst)将受到外加开启电阻Rst限制，伴随电动机转速n升高，反电势E增大，再逐步切除外加电阻一直到全部切除，电动机到达所要求转速。第19页不能改变3.8一台他励电动机所拖动负载转矩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大小？为何？这时拖动系统中哪些量必定要发生改变？第20页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电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新稳态值后，电枢反电势将怎样改变？是等于，小于还是大于E1？第21页3.10已知某他励直流电动机铭牌数据以下：PN=7.5kW,UN=220V,nN=1500r/min,ŋN=88.5%，试求该电机额定电流和额定转矩。第22页3.11一台他励直流电动机名牌数据为：PN=5.5kW,UN=110V,IN=62A

nN=1000r/min，试绘制出它固有机械特征曲线：答：

第23页答：第3章直流电机工作原理及特征3.12一台他励直流电动机技术数据以下：PN=6.5kW,UN=220V,IN=34.4A，nN=1500r/min,Ra=0.242Ω

，试计算出此电动机以下特征：（1）固有机械特征；（2）电枢附加电阻分别为3Ω和5Ω时人为机械特征；（3）电枢电压为UN/2时人为机械特征；（4）磁通φ=0.8φN时人为机械特征。习题与思索第24页第25页第3章直流电机工作原理及特征3.19有一台他励直流电动机：PN=10kW,UN=220V,IN=53.8A，nN=1500r/min,Ra=0.29Ω

，试计算：（1）直接开启瞬间堵转电流Iu；（2）若限制起动电流不超出2IN，采取电枢串电阻开启时，应串入开启电阻最小值是多少？若用降压开启，最低电压应为多少？习题与思索第26页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？采取降压方法，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φ/φN

为多少？

第27页3.22有一台他励直流电动机：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω

，拖动恒转矩负载运行，弱磁调速时φ从φN调到0.8φN，问：（1）调速瞬间电枢电流是多少？（TL=TN）（2）若TL=TN和TL=0.5TN，调速前后稳态转速各是多少？第28页3.22有一台他励直流电动机：PN=21kW,UN=220V,IN=115A，nN=980r/min,Ra=0.1Ω

，拖动恒转矩负载运行，弱磁调速时φ从φN调到0.8φN，问：（1）调速瞬间电枢电流是多少？（TL=TN）（2）若TL=TN和TL=0.5TN，调速前后稳态转速各是多少？第29页第30页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=0.91Ω,TN=TL,有为了使电动机停转，采取电源反接制动，如串入电枢回路制动电阻为9Ω，求：（1）制动开始时电动机所发出电磁转矩；（2）制动结束时电动机所发出电磁转矩；（3）假如是摩擦性负载转矩，在制动到n=0时，不切断电源，电动机能否反转？为何?

第31页第5章直流传动控制系统第32页第5章直流传动控制系统5.5有一直流调速系统，其高速时理想空载转速n01=1480r/min,低速时理想空载转速n02=157r/min,额定负载时转速降ΔnN=10r/min。试画出该系统静态性（即电动机机械特征），并求出调速范围和静态差。习题与思索第33页5.6为何调速系统中加载后转速会降低，闭环调速系统为何能够降低转速降？第34页5.11某一静态调速系统调速范围为75～1500r/min,要求静态差度S=2%，该系统允许静态速降是多少？假如开环系统静态速降是100r/min,则闭环系统开环放大倍数应有多大？第35页5.12某一直流调速系统调速范围D=10,最高额定转速nmax=1000r/min,开环系统静态降速是100r/min。试问该系统静态差为多少？若把该系统组成闭环系统，保持n02不变情况下，使新系统劲态度为5%，试问闭环系统开环放大倍数为多少？第36页方法一第37页方法二第38页第8章继电器一接触控制系统第39页第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冲击电流，试设计电气控制电路，使得正常开启时为直接开启，点动调整时串入限流电阻。习题与思索第40页第8章继电器一接触控制系统8.3试设计一异步电动机能耗制动电路，要求采取断电延时型时间继电器。习题与思索第41页第8章继电器一接触控制系统8.4三台电动机M1,M2,M3按一定次序先后启停，开启次序为：M1→M2→M3,间隔时间为5s；停顿次序为：M3→M2→M1，间隔时间为10s，设计其控制电路。习题与思索第42页第9章可编程序控制器第43页（1）应恪守梯形图语言中语法要求；（2）设置辅助存放器，防止重线圈；（3）尽可能降低PLC输入信号和输出信号：（4）设置外部联锁电路：（5）梯形图优化设计：9.4PLC梯形图经验设计方法梯形图设计注意事项第44页梯形图设计十字路口交通灯控制梯形图在一组红灯亮60s期间内，另一组绿灯亮55s后，再闪烁3次（亮0.5s，灭0.5s），接着黄灯亮2s。黄灯熄灭后，开启本组红灯亮，同时开启另一组绿灯亮……当开启按钮按下后，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.第45页第46页第47页第48页送料小车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，按下开启按钮，小车开始循环，100次后，自动停顿，同时进行5s声光报警第49页自动送料小车示意图第50页第51页第52页液体混合系统示意图第53页液体混合系统次序功效图第54页第55页第56页图中M1.0作用是：按下停顿按钮后不会马上停顿工作，而是在当前工作周期操作结束后，才停顿运行。M1.0用开启按钮I0.3和停顿按钮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。按下停顿按钮I0.4之后，M1.0变为OFF，等系统完成最后一步M0.5工作后，便能返回初始步，系统停顿运行。第57页剪板机示意图第58页第59页组合钻床示意图第60页第61页第62页第63页在步M0.1,Q0.0被置为1状态，夹紧电磁阀线圈通电。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，等候步M0.4变为活动步。（小孔一样）两个等候步之后“=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Q0.5为1状态，同时控制工件夹紧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。

第64页组合机床动力示意图用置位.复位指针设计次序梯形图应用举例第65页第66页第67页第9章可编程序控制器

习题与思索9.7写出图示梯形图语句表程序第68页第9章可编程序控制器

习题与思索9.8写出图示梯形图语句表程序解：第69页第9章可编程序控制器

习题与思索9.9写出图示梯形图语句表程序解：第70页第9章可编程序控制器

习题与思索9.10画出图中M0.0波形图解：第71页第9章可编程序控制器

习题与思索9.19设计出满足图示要求波形图解：第72页第9章可编程序控制器

习题与思索9.20设计出满足图示要求波形图解：第73页第9章可编程序控制器

习题与思索9.22冲床运动示意图如图所表示。初始状态时机械手在最左边，І0.4ON；冲头在最上面，І0.2为ON；机械手松开（Q0.0为OFF）。按下开启按钮І0.0，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І0.1，以后将次序完成以下动作；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信号时对应步之间转换条件，画出控制系统次序功效图。第74页

第9章可编程序控制器

习题与思索

解：

第75页第9章可编程序控制器

习题与思索9.23小车在初始状态时停在中间，限位