机电传动控制第二版凌永成课后习题答案.docx

机电传动控制(第2版)习题解答 第 1 章 思考与实训 1. 选择题 1) c 2) a 2. 问答题 1)简述机电传动系统稳定运行的充分和必要条件。 机电传动系统稳定运行的充分必要条件可表述为： ①电动机的机械特性曲线n=f(TM) 和生产机械的机械特性曲线n=f(TL) 有交点： ② 2)机电传动系统的机电时间常数的物理意义何在? 机电传动系统的机电时间常数T 是反映机电传动系统机械惯性的物理量， T 是系统转速达到稳态值 的63.2%所经历的时间。 在式中， Tm——机电时间常数 (s); no——理想空载转速 (r/min); T.——系统的起动转矩 (N ·m): GD2—— 系统的飞轮转矩 (N-m2)。 对于既定的机电传动系统而言，其T 和GD2 值为常数。 机电时间常数tm直接影响机电传动系统过渡过程的快慢。 Tm大，则过渡过程进行的缓慢，过渡过程 历时时间长：反之， m 小，则过渡过程进行的快捷，过渡过程历时时间短。所以， T 是机电传动系统中 一个非常重要的动态参数。 3)加快机电传动系统过渡过程的方法有哪些? 由机电传动系统的机电时间常数tm的定义可知，欲加快机电传动系统过渡过程，就要 想方设法使机电时间常数tm减小。换言之，要想有效地缩短机电传动系统的过渡过程，应设法降低 GD2 值和提高动态转矩T 值。 3. 实操题(略) 第 2 章 思考与实训 1. 选择题 1)d 2)c 3)b 4)a 2. 问答题 1)绘制三相异步电动机的固有机械特性曲线，并对其进行理性分析。 异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式进行接线，并且在定子电路和转子电路中 不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有(自然)机械特性。 (1)固有机械特性曲线的特殊工作点 在固有机械特性曲线(图2-29)上，有A、B、C、D 四个具有典型意义的特殊工作点。 图2-29 三相异步电动机的固有机械特性曲线 1)理想空载工作点A。当电动机工作在A点时，电动机的输出转矩T=0, 转子转速n=no, 转差 率S=0 。 注意，由于A 点事实上并不存在，因此，在固有机械特性曲线上， A 点附近为虚线，而非实线。 2)额定工作点B。当异步电动机工作在额定工作点B 时 ，T=Txv,n=nx,S=Sx · 三相异步电 动机驱动额定负载时，转子轴上输出的转矩，称为电动机的额定转矩，用T、表示。 3)临界工作点C。当电动机工作在C点时，T=Tmx,n=nm,S=Sm 。 从机械特性曲线中可以 看出，曲线的形状以C 点为界， ABC 段与CD 段的变化趋势是完全不同的， C 点就是一个临界点(亦称拐 点),并且C点对应的电磁转矩即为电机的最大转矩Tmx,C 点对应的转速为临界转速nm,C 点对应的转 差率为临界转差率S 4)起动工作点D。当电动机工作在D 点时， T=T,n=0,。 电动机输出起动转矩，处于起动状态。 因此， D点称为电动机的起动工作点。 电动机在起动状态(转子轴转速n=0, 转差率S=1) 下，转子轴上输出的转矩，称为起动转矩， 用T 表示。 (2)稳定工作区 在设计机电传动系统时，应确保电动机工作在ABC段。否则，机电传动系统将无法稳定工作。为了 留有一定的安全裕度，在工程实践中， 一般都会躲开临界工作点，而将电动机的工作区域选在图3-30中 画短竖线的区域(以不越过B 点左侧为宜),以确保机电传动系统能够稳定、可靠地工作。 图2-30 稳定工作区与非稳定工作区 2)绘制三相异步电动机的人为机械特性曲线，并对其进行理性分析。 由式2-5可知，异步电动机的机械特性既与电动机本身的结构参数有关，也与外加电源电压、电源 频率有关。将式2-5中的某些参数人为地加以改变而获得的机械特性，称为电动机的人为机械特性。 (1)电源电压U? 的变化对机械特性的影响 电源电压U? 的变化对机械特性的影响如图2-31所示。 图2-31 电源电压U; 的变化对机械特性的影响 电源电压U? 的变化对理想空载转速n。和临界转差率Sm 没有影响，但对最大转矩Tmax和起动转矩 T 均有显著影响。 最大转矩Tmx 和起动转矩T 与电源电压U? 的平方成正比，当电源电压U, 降低时，最大转矩Tmax和 起动转矩T, 会急剧减小，使电动机的人为机械特性急剧向左移动(收缩)。由此可见，电源电压U, 的 变 化对电动机的机械特性影响极大。 由于异步电动机的人为机械特性对电网电压的波动极为敏感，在工作过程中，若电网电压降低过多， 将使电动机的过载能力和起动转矩大大降低，甚至会出现电动