2.1从运动方程式怎样看出系统是加速的、减速的、稳定的和静止的各种工作状
d?态？ TM?TL?Jdt答：运动方程式： TM?TL?Td
Td>0时：系统加速； Td=0 时：系统稳速；Td<0时，系统减速或反向加速
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）
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？
答：在多轴拖动系统情况下，为了列出这个系统运动方程，必须先把各传动部
分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量都折算到电动机轴上。 由于负载转矩是静态转矩，所以可根据静态时功率守恒原则进行折算。 由于转动惯量和飞轮转矩与运动系统动能有关，所以可根据动能守恒原则进行折算。
2.9 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？ 答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。
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？ 答：反抗性恒转矩负载恒与运动方向相反。
位能性恒转矩负载作用方向恒定，与运动方向无关。
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？
n 1 n 2 1 2 o TM TL (a) T o TL TM (b) T 在交点转速以上有：TM
n 1 n 1 2 2 o TM TL （c）
T o TM TL T （d）
在交点转速以上有：TM n 1 2 o TM （e） T TL 在交点转速以上有：TM 3.3 一台他励直流电动机所拖动的负载转矩 TL=常数，当电枢电压或附加电阻改变时，能否改变其稳定运行状态下电枢电流的大小？为什么？这时拖动系统中哪些量要发生变化？ ? 答：不能。因为，常数= TL =T=KtφIa 。 ? 但Ia并不是始终不变。因U=E+Ia（Ra+Rad ），Rad ↑， Ia ↓，T ↓，n ↓， Ia ↑， T ↑， T=KtφIa = TL =常数。 ? 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定运行时，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定值后，电枢反电势将如何变化？是大于、小于还是等于E1？ T?Kt?Ia?TL?常数答：因为 当Φ ↓时，→ Ia↑ 由U=E+IaRa，E＝U－IaRa，当Ia ↑时， →E ↓，所以：E 3.13 直流他励电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上，若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这时会产生什么现象（试从TL=0和TL=TN两种情况加以分析）？当电动机运行在额定转速下，若突然将励磁绕组断开，此时又将出现什么情况？ 答： 当TL=0启动时：因为励磁绕组有一定剩磁，使Φ≈0；启动时，n＝0，E＝0，根据UN=E+IaRa 知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia （(10~20)IN） ，但因为Φ≈0，所以 T＝KtΦIa并不大，因为TL≈0，所以动转矩大于0，系统会加速启动；启动后，虽有n，使E变大点，但因为Φ≈0，所以E仍不大， UN大部分仍要加在电阻Ra上，产生很大Ia和不大的T，使系统不断加速；当系统达到“飞车”时，在相当大的某一n稳速运行时， T＝KtΦIa=TL ≈0，所以Ia ≈0，此时，E相当大，UN几乎和E平衡。 当TL=TN启动时：n＝0，E＝0，根据UN=E+IaRa 知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia（(10~20)IN），但因为Φ≈0，所以 T＝KtΦIa并不大，因为TL= TN，所以系统无法启动。 当电动机运行在额定转速下， T＝KtΦNIaN = TL＝TN，n＝nN，此时断开励磁， Φ≈0，虽然仍有n＝nN，但E ≈0，根据UN=E+IaRa 知，UN全加在电阻Ra上，产生很大的Ia，但因为Φ≈0，所以 T＝KtΦIa并不大，因为TL= TN，所以T＜ TL，系统逐渐减速到停车。 ? 3.15 一台直流他励电动机，其额定数据如下：PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min, ηN=0.8,Ra=0.4Ω, Rf=82.7Ω 。试求： ? ① 额定电枢电流IaN; ? PN=UNIaN ηN ? 2200=110×IaN×0.8 ? IaN=25A ? ② 额定励磁电流IfN; ? Uf= RfIfN ? IfN=110/82.7=1.33A ? ③ 励磁功率Pf; ? Pf= UfIfN=146.3W ? ④ 额定转矩TN; ? TN=9.55 PN/ nN=14Nm ? ⑤ 额定电流时的反电势； ? EN=UN-INRa=110-0.4×25=100V ? ⑥ 直接启动时的启动电流； ? Ist=UN/Ra=110/0.4=275A ? ⑦ 如果要是启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？此时启动转矩又为多少？ ? 启动电阻 ：2IN= UN/ (Ra+Rst) ? Rst=1.8Ω ? 启动转矩：Keφ=(UN-INRa)/nN=0.0667 ? T=KtφIa =9.55×0.0667×50=31.8Nm 3.16 直流电机用电枢电路串电阻的办法启动时，为什么要逐渐切除启动电阻？ 切除太快，会带来什么后果？ 答：见书上图3.23。如果只一段启动电阻，当启动后，把电阻一下切除，则电流会超过2IN，冲击大。所以应采用逐级切除电阻办法，切除太快，也会产生电流冲击大，见书上图3.24。 3.17 转速调节（调速）与固有的速度变化在概念上有什么区别？ 答：调速：在一定负载条件下，人为地改变电动机的电路参数，以改变电动机的稳定转速。 速度变化：由于电动机负载转矩发生变化而引起的电动机转速变化。 3.19 直流电动机的电动与制动两种运转状态的根本区别何在？ 答：电动：电动机发出的转矩T与转速n方向相同；制动：T与n相反。 3.20 他励直流电动机有哪几种制动方法？它们的机械特性如何？试比较各种制动方法的优缺点。 答：反馈制动：运行在二、四象限，转速大于理想空载转速。用于起重机调速 下放重物，电网吸收电能，运行经济。 电源反接制动：制动迅速，能量靠电阻吸收，但容易反向启动。 倒拉反接制动：可得较低下降速度，对TL大小估计不准，本应下降，也许 会上升，特性硬度小，稳定性差，电阻消耗全部能量。 能耗制动：用于迅速准确停车及恒速下放重物，电阻消耗全部能量。 3.21 一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构，在电动机拖动重物匀速上升时将电枢电源突然反接，试利用机械特性从机电过程上说明： （1）从反接开始到系统达到新的稳定平衡状态之间，电动机经历了几种运 行状态？最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点？ （2）各种状态下转速变化的机电过程怎样？ 答：（1）经历反接制动、反向电动、反向回馈制动，最后在反向回馈制动运行 状态下建立系统新的稳定平衡点。 （2）当电压反向时，n不变，电压平衡方程式： －U＝E＋Ia(Ra+Rad)，Ia=(-U-E)/(Ra+Rad)<0 所以T反向，与n方向相反，制动； T与TL一起使n ↓，→E↓→ 反向Ia↓ → 反向T ↓，最后到c点，n=0； 此时，TL和T使电动机n反向，重物下降。处于反向电动状态。因为n反向，所以E也反向， Ia=(-U＋E)/(Ra+Rad)，即反向电流Ia ↓ → 反向T↓； 在T和TL作用下，反向n ↑ → 反向E ↑，在某一时刻，－U＋E＝0， → Ia=0，T＝0，即达到d点。 但此时仍有TL → 反向n ↑ → 反向E ↑ → －U＋E＞0 →Ia>0，T＞0，产生制动。当T＜TL时，还会 → 反向n ↑→ E ↑→Ia ↑ → T ↑，达到T＝TL，达到e点，稳速运行。 5.1 有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50Hz，满载时电动机的转差率为0.02，求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 答：n ?60f?60?50?1500(r/min)0p2 因为S?n0?nN，n?(1?S)n?(1?0.02)?1500?1470r/minNNN0n0 f?Sf?0.02?50?1(Hz)2N1 5.4 当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？ 答：当负载增加时，转子电流增加；因为转子相当于变压器的副边，而定子相当于变压器的原边，所以当转子电流增加时，定子电流也会增加。 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机 的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？ 答：原来运行在a点，当电压减小时，运行 在b点，因为n不变，s不变，所以cos φ2 不变 因为U≈E1=4.44Kf1N1Φ ，所以当U ↓ → Φ ↓ →I2 ↓ 时，根据T=KmΦI2cosφ2知：T ↓，此后： →n ↓ →s ↑ →I2 ↑ →T ↑直到c点。 c点和a点比，因为U ↓ → Φ ↓，而且s ↑ → cosφ2 ↓,根据T=KmΦI2cosφ2＝TL＝常数， 知：I2 ↑ TN 5.11有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下： ac bPN/kW nN/r·min-1 UN/V ηN×100 40 1470 380 90 cosφN Ist/IN Tst/TN Tmax/TN 接法 0.9 6.5 1.2 2.0 △ ①当负载转矩为250N·m时，试问在U=UN和U`=0.8UN两种情况下电动机能否启动？ TN=9.55 PN/ nN=9.55×40000/1470=260Nm Tst/TN=1.2 Tst=TN×1.2=312Nm 312 Nm>250Nm， 所以U=UN时 电动机能启动。 当U=0.8U时，由于T∝U2， 所以 Tst’=0.82×Tst=0.64×312=199 Nm， Tst’ ②欲采用Y-△换接启动,当负载转矩为0.45 TN和0.35 TN两种情况下, 电动机能否启动？ TstY=Tst△/3=1.2×TN /3=0.4 TN 当负载转矩为0.45 TN时电动机不能启动 当负载转矩为0.35 TN时电动机能启动 ③若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.64，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。 IN= PN/√3UNηN cosφN =40000/（1.732×380×0.9×0.9）=75A