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1、电机与拖动刘锦波第3章习题解答第3章习题解答思考题3.1下图中箭头表示转矩与转速的实际方向,试利用电力拖动系统的动力学方程式说明在附图所示的几种情况下,系统可能的运行状态(加速,减速或匀速).TemTLTemTLTemTLTemTLTLTemnnnnnTemTL(b)Tem>TL(c)图3.50题3.1图Tem=TL(d)Tem=TL(e)答:3.2在起重机提升重物与下放重物过程中,传动机构的损耗分别是由电动机承担还是由重物势能承担?提升与下放同一重物时其传动机构的效率一样高吗?答:3.3试指出附图中电动机的电磁转矩与负载转矩的实际方
2、向(设顺时针方向为转速n的正方向).nTemTLTemnTLo(a)Tem(b)oTemnoTLTemTemnoTLTemTem(c)图3.51题3.3图(d)答:3.4根据电力拖动系统的稳定运行条件,试判断图3.52中A,B,C三点是否为稳定运行点?89nTemATL1BCTL2o图3.52题3.4图Tem答:根据电力拖动系统的稳定运行条件:TemTL<可以得出:nn系统在A点,B点是稳定的;C点是不稳定运行点.3.5一般他励直流电动机为什么不能直接起动?采用什么样的起动方法最好?答:3.6他励直流电动机拖动恒转矩负载调速,其机械特性和负载转矩特性如图
3、3.53所示,试分析当工作点由A1向A点运行过程中,电动机经过哪些不同的运行状态?nn01Φ1<ΦNA1n0Ao图3.53Φ1ΦNTemTL题3.6图答:3.7他励直流电动机弱磁升速时,其拖动系统的机电时间常数是否保持不变?说明理由.答:3.8一台他励直流电动机拖动卷扬机运行,当电枢回路外接电源电压为额定电压,且电枢回路外串电阻拖动重物匀速上升时,突然将外加电源电压的极性颠倒,电动机将最终稳定运行在什么状态?重物是提升还是下放?画出相应的机械特性曲线,并说明期间所经历的运行状态.答:3.9采用弱磁升速的他励直流电动机,为什么在负载转矩较大时不但不能实现弱
4、磁升速,而且还出现弱磁降速的现象,试说明理由.答:根据他励直流电动机改变励磁时的人工机械特性n=UNRaTemCeΦCeCTΦ2绘出弱磁时他励直流电动机典型的人工机械特性曲线如图3.54所示.90nn02If2n01If1n0NIfNn1IfN>If1>If2n2n3abcdeOTL1fTL2Ts2Ts1TsNTem图3.54思考题3.9图由图3.54可见,一般情况下,即负载转矩低于一定程度(如图中的TL1)时,随着励磁电流的减小,转速升高,即弱磁升速.但当当负载转矩大于一定程度(如图中的TL2)时,则随着励磁电流的减小,转速不但不升高,反而降低.练习题
5、3.1由电动机与卷扬机组成的拖动系统如图3.4所示.设重物G=4900N,当电动机的转速为n=980r/min时,重物的上升速度为V=1.5m/s,电动机转子的转动惯量为J=2kgm2,卷筒直径DF=0.4m,卷筒的转动惯量JF=1.9kgm2,试求:减速机构的转动惯量和钢绳质量可以忽略不计,传动机构的效率ηc=0.95.(1)使重物匀速上升时电动机转子轴上的输出转矩;2(2)整个系统折算到电动机转子轴上的总飞轮矩GD∑;(3)使重物以1m/s2的加速度上升时电动机转子轴上的输出转矩.解:(1)当电动机拖动重物匀速上升时,电机轴上的输出转矩与负载折算至电
6、机轴上的转矩相等.按照功率的传递方向,于是有TLΩηc=GV即TL=60GV60×4900×1.5=75.39N=2πnηc2×π×980×0.9560V60×1.5==71.62r/minπDFπ×0.4(2)根据题意,卷筒的转速为nF=按照折算前后储存的动能不变的原则,有11112J∑Ω2=JΩ2+JFΩF+mLV2222291EditedbyFoxitReaderCopyright(C)byFoxitSoftwareCompany,2005-2008ForEvaluationOnly.即J∑=J+JF(nF2G60V2)+()ng2πn71.622
7、490060×1.52=2+1.9×(×()+)=2.1169kgm29809.82π×980又(GD2)J=4g于是转子轴上的总飞轮矩为GD∑=2.1169×4×9.8=82.98Nm22(3)考虑到电动机的转速与重物的提升速度之间的关系n=nFj=60VjπDF于是得电动机的加速度与重物的提升加速度之间满足60dn=jaLdtπDF其中j=π×0.4×98060×1.5=13.683因此,当重物以aL=1m/s2的加速度上升时,电动机的加速度为GD∑dn82.9860T=TL+=75.39+××13.683×1=219.95Nm375dt375π×0
8、.423.2某他励直流电动机的额定数据为:PN=3kW,UN=220V,IN=1
