1、課后習題答案第一章第二章答：運動方程式：Td>0時：系統加速； Td=0 時：系統穩速；Td<0時，系統減速或反向加速答：拖動轉矩：電動機產生的轉矩Tm或負載轉矩TL與轉速n相同時，就是拖動轉矩。靜態轉矩：電動機軸上的負載轉矩TL，它不隨系統加速或減速而變化。動態轉矩：系統加速或減速時，存在一個動態轉矩Td，它使系統的運動狀態發生變化。答：a勻速，b減速，c減速，d加速，e減速，f勻速答：在多軸拖動系統情況下，為了列出這個系統運動方程，必須先把各傳動部分的轉矩和轉動慣量或直線運動部分的質量都折算到電動機軸上。由于負載轉矩是靜態轉矩，所以可根據靜態時功率守恒原則進行折算。由于轉動慣量

2、和飛輪轉矩與運動系統動能有關，所以可根據動能守恒原則進行折算。答：忽略磨擦損失的情況下，傳動系統的低速軸和調速軸傳遞的功率是一樣的，即P1P2而P1T11，P2T22所以T11T22，當12時， T1T2 答：因為低速軸的轉矩大，所設計的低速軸的直徑及軸上的齒輪等零件尺寸大，質量也大，所以GD2大，而高速軸正好相反。答： j1=M/1= nM/n1=900/300=3jL=M/L= nM/nL=900/60=15答：TL=(1nM)=×100××950)= 答：恒轉矩型、泵類、直線型、恒功率型。答：反抗性恒轉矩負載恒與運動方向相反。位能性恒轉矩負載作用方向恒定，與

3、運動方向無關。答：（d）不是穩定運動點，其余都是穩定運行點。答：轉子在主磁通中旋轉，要產生渦流和磁滯損耗，采用硅鋼軟磁材料，可減少磁滯損耗，而采用“片”疊壓成，可減少渦流損耗。答：因為所以，當改變電樞電壓或電樞串電阻時，Ia均不變。由知n會變化。答：因為當 時， Ia由U=E+IaRa，EUIaRa，當Ia 時， E ，所以：E<E1答：答：答：答： 答： 因為Tst=UN/Ra，Ra很小，所以Tst很大，會產生控制火花，電動應力，機械動態轉矩沖擊，使電網保護裝置動作，切斷電源造成事故，或電網電壓下降等。故不能直接啟動。答： 要求電流Ist（2）IN，可采用降壓啟動、電樞回路串電阻進行啟

4、動。答： 當TL=0啟動時：因為勵磁繞組有一定剩磁，使0；啟動時，n0，E0，根據UN=E+IaRa 知，UN全加在電阻Ra上，產生很大的Ia （(1020)IN） ，但因為0，所以 TKtIa并不大，因為TL0，所以動轉矩大于0，系統會加速啟動；啟動后，雖有n，使E變大點，但因為0，所以E仍不大， UN大部分仍要加在電阻Ra上，產生很大Ia和不大的T，使系統不斷加速；當系統達到“飛車”時，在相當大的某一n穩速運行時， TKtIa=TL 0，所以Ia 0，此時，E相當大，UN幾乎和E平衡。當TL=TN啟動時：n0，E0，根據UN=E+IaRa 知，UN全加在電阻Ra上，產生很大的Ia（(102

5、0)IN），但因為0，所以 TKtIa并不大，因為TL= TN，所以系統無法啟動。當電動機運行在額定轉速下， TKtNIaN = TLTN，nnN，此時斷開勵磁， 0，雖然仍有nnN，但E 0，根據UN=E+IaRa 知，UN全加在電阻Ra上，產生很大的Ia，但因為0，所以 TKtIa并不大，因為TL= TN，所以T TL，系統逐漸減速到停車。答：答：見書上圖。如果只一段啟動電阻，當啟動后，把電阻一下切除，則電流會超過2IN，沖擊大。所以應采用逐級切除電阻辦法，切除太快，也會產生電流沖擊大，見書上圖。答：調速：在一定負載條件下，人為地改變電動機的電路參數，以改變電動機的穩定轉速。速度變化：由于

6、電動機負載轉矩發生變化而引起的電動機轉速變化。答：改變電樞電路外串電阻調速：機械特性較軟，穩定度低；空載或輕載時，調速范圍不大；實現無級調速困難；電阻上消耗電能大。用于起重機、卷揚機等低速運轉時間不長的傳動系統。改變電動機電樞供電電壓調速：電源電壓連續變化時，轉速可以平滑無級調節；在額定轉速以下調；特性與固有特性平行，硬度不變，穩定度高，調速范圍大；屬恒轉矩調速，適合拖動恒轉矩負載，可以靠調電樞電壓啟動電機，不用其它設備。改變電機主磁通調速：可無級調速，額定轉速以上調（弱磁升速），特性軟，最高轉速不得超過額定轉速的倍，調速范圍不大；屬恒功率調速，適合于恒功率負載。往往和調壓調速配合使用。答：電

7、動：電動機發出的轉矩T與轉速n方向相同；制動：T與n相反。答：反饋制動：運行在二、四象限，轉速大于理想空載轉速。用于起重機調速下放重物，電網吸收電能，運行經濟。電源反接制動：制動迅速，能量靠電阻吸收，但容易反向啟動。倒拉反接制動：可得較低下降速度，對TL大小估計不準，本應下降，也許會上升，特性硬度小，穩定性差，電阻消耗全部能量。能耗制動：用于迅速準確停車及恒速下放重物，電阻消耗全部能量。答：（1）經歷反接制動、反向電動、反向回饋制動，最后在反向回饋制動運行狀態下建立系統新的穩定平衡點。（2）當電壓反向時，n不變，電壓平衡方程式： UEIa(Ra+Rad)，Ia=(-U-E)/(Ra+Rad)&

8、lt;0所以T反向，與n方向相反，制動；T與TL一起使n ，E 反向Ia 反向T ，最后到c點，n=0；此時，TL和T使電動機n反向，重物下降。處于反向電動狀態。因為n反向，所以E也反向， Ia=(-UE)/(Ra+Rad)，即反向電流Ia 反向T；在T和TL作用下，反向n 反向E ，在某一時刻，UE0， Ia=0，T0，即達到d點。但此時仍有TL 反向n 反向E UE0 Ia>0，T0，產生制動。當TTL時，還會 反向n E Ia T ，達到TTL，達到e點，穩速運行。 答：答：會反轉。因為三相繞組中電流的相序發生改變。答：答：當負載增加時，轉子電流增加；因為轉子相當于變壓器的副邊，而

9、定子相當于變壓器的原邊，所以當轉子電流增加時，定子電流也會增加。答：原來運行在a點，當電壓減小時，運行在b點，因為n不變，s不變，所以cos 2不變因為UE1= ，所以當U I2 時，根據T=KmI2cos2知：T ，此后： n s I2 T 直到c點。c點和a點比，因為U ，而且s cos2 ,根據T=KmI2cos2TL常數，知：I2 答： (1) Y接法。答：電動機電流增大，燒壞電機。答：斷了一根電源線后，變成單相異步電動機，沒有旋轉磁場，所以不能啟動。但仍能繼續運轉。啟動時，脈動磁場使轉子產生交變電流，發熱。運轉時，因為斷了一相，變成單相，而單相產生的脈動磁場，分解成兩個轉向相反的旋轉

10、磁場后，存在：Bm1=Bm2=Bm/2與轉子旋轉方向相同的旋轉磁場的比三相運轉時的要小，所以I2增大；另外，與轉子旋轉方向相反的旋轉磁場的使T減小。所以，斷了一根電源線后，如果較大的TL還不變，當穩定運行時，不但n下降，面且I2相當大，會燒壞電機。如果電流：iA=Imcost則電流：iB=Imcos（t-180°），即 iB為流出，與iA相位相反當t=0時，最大和轉到A軸上當t=180°時，最大 和轉到B軸上所以當t=0時，應當把和退回180 °和和都逆時針轉，可合成和和都順時針轉，可合成和大小相等、轉向相反，轉速相等，可以合成為一個脈動磁場，即電動機變為單相運行

11、。 與A相軸線或B相軸線成30°角。答：啟動電流一樣，啟動轉矩相同。答：一般Tmax是TN的2倍，在Tmax或接近Tmax運行時，I2大很多，電機會被燒壞。答：答：不是。串電阻 大到一定程度后，啟動轉矩會變小，因為 雖然cos2增大，但I2減小太多。答：因為 適當串入電阻后，雖然I2減少，但cos2增大很多，所以啟動轉矩增加。答：調壓調速：可無級調速，但減小U時，T按U2減少，所以調速范圍不大。轉子電路串電阻調速：只適于線繞式。啟動電阻可兼作調速電阻，簡單、可靠，但屬有級調速。隨轉速降低，特性變軟，低速損耗大，用在重復短期運轉的機械，如起重機。變極對數調速：多速電動機，體積大，價貴，

12、有級調速。結構簡單，效率高，調速附加設備少。用于機電聯合調速。變頻調速：用于一般鼠籠式異步電動機，采用晶閘管變頻裝置。答：在調速過程中，無論速度高低，當電動機電流保持不變時，電磁轉矩也不變，這種調速叫恒轉矩調速。在調速過程中，無論速度高低，當電動機電流保持不變時，功率也不變，叫恒功率調速。 答：使每相定子繞組中一半繞組內的電流改變方向，即可改變極對數，也就改變了轉速。接線圖如書上圖。答：反饋制動：用于起重機高速下放重物，反饋制動時，動能變為電能回饋給電網，較經濟，只能在高于同步轉速下使用。反接制動：電源反接時，制動電流大，定子或轉子需串接電阻，制動速度快容易造成反轉，準確停車有一定困難，電能損

13、耗大。當倒拉制動時，用于低速下放重物，機械功率、電功率都消耗在電阻上。能耗制動：比較常用的準確停車方法，制動效果比反接制動差。答：見書上圖。原來運行在a點。當p突然時，n>n02，所以T<0，和TL一起使ns絕對值I2 T 。當n= n02時，I20，T0。當n<n02時，I2反向，I20，T0，變為電動轉矩，但TTL，所以 nsI2 T ，直到TTL，系統穩定運行在c 點。答：見書上圖。原來運行在a點。當相序改變時，旋轉磁場旋轉方向改變。因為慣性，n不能立即改變，所以運行于b點。因為旋轉磁場方向變了，所以I20，T0，為制動轉矩。在T和TL作用下，n，此時，s1。當n時，

14、s cos2 Tn更快。答：QB改變時，就可使電容分別拉入A相可B相繞組，接C的繞組電流在相位上會超前于另一相繞組90度時間電角度，面旋轉磁場的旋轉方向是由電流的超前相向電流的落后相。所以改變QB接法，就可改變n0的方向。答：定子繞組通三相交流電后，產生旋轉磁場，而轉子繞組通直流電，產生固定的磁場，極對數和旋轉磁場極對數一樣，旋轉磁極與轉子磁極異性相吸，所以轉子轉動。而異步電動機的旋轉磁場被轉子導體切割，轉子產生感應電動勢和感應電流，電流在磁場中產生電磁力和電磁轉矩，由此產生轉速。答：定子通三相電后，立即產生n0，很快，而轉子n=0，有慣性，當S0吸引N，N0吸引S時，轉子有轉動趨勢，但還沒等

15、轉起來，S0對S，N0對N又排斥，這樣一吸一斥，轉子始終轉不起來，所以要用異步啟動法。答：同步電動機所需勵磁勢由定子和轉子共同產生。轉子If f，定子I 0， f0當If使f變化時，要保持不變，則0要變，所以產生0的I要變。當TL常數，則P2Tn/9550=常數，略去電動機的內部消耗，則：當改變If使I改變時， cos也隨著變，所以，可調If，使cos1，即正常勵磁。當If小于正常勵磁電流，叫欠勵，屬感性負載；當If大于正常勵磁電流，叫過勵，屬容性負載 過勵時，直流勵磁過剩，不需交流供給勵磁電流，而且還向電網發出電感性電流與電感性無功功率，正好補償電網附近電感性負載需要，使整個電網的功率因數提

16、高。答：答：工作原理同單相異步電動機。WC上加Uc，WF上加Uf時，兩相繞組便產生旋轉磁場，使轉子旋轉。當WC上的Uc去掉后，轉子仍轉，叫自轉。消除自轉的措施：使轉子導條有較大電阻，出現Sm>1，此時，交流伺服電動機當Uc0時，T總是制動性的。這樣便消除自轉且能迅速停止。答：當TL T ，由 T=KtIa知，Ia，由n=f(T)方程知，n 。答：答：答：當n=0時，f1的Uf加在WF上f1的f， f fmsint，方向同WF軸線。 f在轉子渦流磁通，阻止f變化，與f合成1，1軸線同WF軸，與WC軸線垂直，所以不在WC上產生感應電動勢，Uc0。 當n0時，轉子切割1 e2p i2p E2p

17、 1mn，而當Uf 一定時，1m 基本不變(Uf N1 1m ), E2p nE2p i2p 脈動磁通2 ，正好和CW軸線重合CW上e0 。 E0 2 E2p nE0 n或U0E0Kn答：溫升與負載大小、負載持續時間（即運行方式）有關。銘牌上的溫升值：指電動機允許的溫度與周圍介質溫度（40）之差。電動機溫升電動機溫度環境溫度答：電壓、溫升不許超過額定值，否則燒壞電機。電流、功率可短時超過額定值，因為熱慣性，電動機在短時溫升不能超過允許值。答：容量、種類、電壓、轉速、結構形式。答：發熱：應有max a過載能力：啟動能力： TLst TN 答：連續工作制、短時工作制、重復短時工作制。應采用等效功率

18、法進行計算。答：容量可以不相同，因為在不同的季節里，環境溫度不同，如在冬季，電動機的溫升可以較大，也不會超過允許的溫度，所以容量可以大一些；而在很熱的夏季，如果溫度很高，超過40度時，電動機的容量必須降低使用。答:答：答：答：答：換算（按SN折合 ）答：答：導通條件：陽極、控制極同時加控制電壓。導通后，電流決定于主電壓和負載。阻斷：陽極電壓變0或變負。阻斷后：承受電壓大小決定于主電壓。答：不能。當加上控制電流Ig后，晶閘管有強烈正反饋，立即導通，導通后陽極電流I（由主電壓和負載決定）和Ig無關。答：答：答：（1）不亮。因為控制極沒加正向電壓；（2）亮。因為控制極加正向電壓，當陽極也加正向電壓時

19、，晶閘管導通。（3）再把S斷開，不亮。因為U2為交流，當S斷開，且U2為負時，晶閘管關斷，此后，沒有Ug，不會再導通。答：答： UDRM為斷態重復峰值電壓，在控制極斷路時，可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓，其數值規定比正向轉折電壓小100V。URRM為反向重復峰值電壓，在控制極斷路時，可以重復加在晶閘管元件上的反向峰值電壓，其數值規定比反向擊穿電壓小100V。IT為額定通態平均電流（額定正向平均電流）。在環境溫度不大于40和標準散熱及全導通條件下，晶閘管元件可以連續通過的工頻正弦半波電流（在一個周期內）的平均值，簡稱額定電流。IH為維持電流。在規定的環境溫度和控制極斷路時，維持元件繼續導通

20、的最小電流。答：答：見書上表答：控制角：晶閘管元件承受正向電壓起始點到觸發脈沖的作用點之間的電角度。導通角：晶閘管在一周期內導通的電角度。答：輸出電壓平均值 當 0時， Ud99V；當 時， Ud0V。所以Ud的調節范圍是099V。當/3時，Ud負載電流平均值 當/3時，Id。考慮晶閘管的安全系數，一般取2，所以：IT（2）×（）A晶閘管最大反向電壓：考慮安全系數為23，故斷態和反向重復峰值電壓為：UDRM（23）×311V（622933）V根據以上IT和UDRM的值查有關資料，選取合適的晶閘管。答：當電源電壓變負時，V導通，負載上由電感維持的電流流經二極管。VS關斷，電源

21、負電壓不加于負載上。作用：可提高大電感負載時的單相半波可控整流電路整流輸出平均電壓。極性若接反：造成短路。答：見圖、圖、圖答：°，導通角180 °答：當0°時，電壓應達最大，即為60V，所以變壓器副邊電壓：元件承受的最大正反向電壓為考慮安全系數為23，故斷態和反向重復峰值電壓（額定電壓）為： UDRM（23）×（）V額定電流：因0° ，所以IT（2）×10（1520）A答：答：答：見圖。如VS1被擊穿，則VS3、VS5會短路，因為UBA、UCA不會加于負載，VS4用不著導通。答： 對晶閘管觸發脈沖的要求主要有足夠大的觸發電壓和電流、有

22、一定的脈寬度、不觸發時的輸出電壓小最好為負、前沿要陡和與主電路同步。主要有三個環節：同步波形產生、移相控制、脈沖形成三個環節組成。同步波形產生：產生與主電路電壓同步的電壓波形，使對應每一主電壓波形的控制角都一樣。移相控制：為了改變輸出主電壓平均值，需要對同步波形移相，以改變控制角大小。脈沖形成：把產生的具有一定控制角且可人為改變控制角的同步波形變成觸發脈沖輸出。答：振蕩頻率是由充電常數（RC）決定。為了獲得較高的振蕩頻率，減小充電電阻R與減小電容C效果是一樣的。R受以下因素的限制：答：如果不同步，由于每個正半周的控制角不同，輸出電壓就會忽大忽小的波動。所以要求在晶閘管承受正向電壓的半周內，控制

23、極獲得第一個正向觸發脈沖的時刻都相同。答：改變R就改變了電容的充電時間常數（RC），也就改變了電容充電的快慢，也就改變了第一個正向觸發脈沖的時刻，即實現移相。移相的目的是：改變整流電路輸出直流電壓平均值大小。答：圖(b)，為2/3的情況。 在t1觸發VS1，uduA，且在12區間，ud>0，由式，id，即eL極性為左正右負，L儲能。交流電網、電動機輸出能量。 到23區間，ud<0，但Ud更負，由上式，id，L、交流電網吸收能量，電動機輸出能量。 到3點，udUd，id達最大值。 過3點后，ud比Ud更負，id，eL左負右正，L、電動機輸出能量，交流側電流由高電位流向低電位，吸收能量

24、。L釋放能量維持VS1導通直到觸發VS2導通為止。 ud波形負面積>正面積，故Ud<0，一周期中變流器總的是吸收能量，直流電動機電樞電流由低電位到高電位是輸出能量，特點：直流電變成交流電回送到電網。電動機工作于發電(制動)狀態。有源逆變條件：Ud及E的極性與整流狀態相反，且 逆變角：，對三相半波逆變電路，有 Ud cos 當0，UdUdmax；當/2，Ud0，為使逆變電路工作可靠，一般min/6，故逆變電路：/6</2。 答：只有控制量（輸入量）對被控制量（輸出量）的單向控制作用，而不存在被控制量對控制量的影響和聯系，這樣的控制系統稱為開環控制系統。開環控制系統不能滿足高要求

25、的生產機械的需要，調速范圍小。輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用，又有反向的反饋控制作用，形成一個閉環，即閉環控制系統。閉環控制系統調速范圍大。答：電動機在額定負載下所允許的最高轉速和在保證生產機械對轉速變化率的要求前提下所能達到的最低轉速之比叫調速范圍。電動機由理想空載到額定負載時的轉速降與理想空載轉速之比叫靜差度。在一個調速系統中，轉速降一定時，在不同的靜差度下就有不同的調速范圍。靜差度越大，調速范圍也越大。保證在一定靜差度的前提下，擴大系統調速范圍的方法是提高電動機機械特性的硬度，以減小轉速降。答：靜態指標：靜差度S 、調速范圍D 、調速的平滑性動態指標：過渡過程時間、最大超調量、振蕩次數答：電動機在調速過程中，在不同的轉速下運行時，實際輸出轉矩和輸出功率能否達到且不超過其允許長期輸出的最大轉矩和最大功率，并不取決于電動機本身，而取決于生產機械在調速過程中負載轉矩TL及負載功率PL的大小和變化規律。所以，為了使電動機的負載能力得到最充分的利用，在選擇調