《电机与拖动基础》课后习题
第二章习题答案
1． 什么叫单轴系统？什么叫多轴系统？为什么要把多轴系统折算成单轴系统？ 答：电动机和工作机构直接相联，这种系统称为单轴系统。
电动机不直接和工作机构相联接，而是通过一套传动机构，使电动机的角速度?传递到工作机构时，变成符合于工作机构所需要的角速度?z，这种系统称为多轴系统。
因为，研究多轴系统的运动情况，就必须列出每一根轴的运动方程式和各轴之间互相联系的方程式，这是相当复杂和麻烦的。就电力系统而言，主要是把电动机作为研究对象，并不需要详细研究每根轴的问题。因此，为了简化计算，通常都把多轴系统折算成等效的单轴系统。
2． 把多轴系统折算为单轴系统时，哪些量需要进行折算？折算的原则是什么？
答：需要折算的量有工作机构的负载转矩、系统中各轴的转动惯量J1、J2、??Jz。对于某些直线运动的工作机构，则必须把进行直线运动的质量mz及运动所克服的阻力Fz折算到电动机轴上。
折算原则是保持拖动系统在折算前后，其传送的功率和贮存的动能不变。
3． 一龙门刨床，齿轮1与电动机直接联接，各齿轮和工作台的数据及图样见书上。已知：
切削力Fz?9810N，切削速度?z?43m/min，传动效率?c?0.8，齿轮6的节距为20mm，电动机电枢的飞轮矩为230N?m，工作台与床身的摩擦因数为0.1.
试计算：（1）折算到电动机轴上的系统总飞轮矩及负载转矩；（2）切削时电动机输出功率。 解：（1）总飞轮矩GD2 负载转矩Mz
2GD2包括旋转部分GDa和直线部分GD2D
GD?GD?GD??Z2??Z2?????Z??Z???1??1?40.2?19.656.8?37.25?230?8.25??222?55??55??64?????????20??20??38??251.5N?m22a2d212GD22?GD32?2GD24?GD52?Z4-??Z?3?????2?2GD6?Z2???Z???1?137.22?Z4???Z?3??Z6??????Z????5?222?55??64??78??????????20??38??30?22
?z?43m/min?0.72m/sn0??z（/Zbtk6）?（0.72?60）（/78?0.02）?27.6r/minn1?n（0Z6Z4Z2786455??）?27.6?（??）?332.3r/min Z5Z3Z1303820G1?G2?（14700?9800）W?24500W365（G1?G2）?z2365?24500?0.7222GD???41.98N?m2n1332.322b2GD2?GDa?GD2.5?41.98?293.5N?m2 b?251Fz??z（G?G2）??Fz?zMz?9.55?9.551n1?cn1?c24500?0.1?9810?0.72332.3?0.8?316.8N?m2?9.55?
（2）切削时电动机输出功率Pz
Pz?Mz?n1/9.55?316.8?332.3/9.55?11kW
4． 常见的生产机械的负载转矩特性有哪几种？ 答：基本可归纳为三大类：
一、恒转矩负载（负载转矩Tz的大小为定值，与转速无关。根据负载转矩是否转向可分为，反抗性
的恒转矩负载和位能性的恒转矩负载）
二、恒功率负载（负载功率Pz一定，负载转矩Tz和转速nz成反比） 三、通风机负载（负载转矩与转速的平方成正比，Tz?kn2）
5． 什么叫电动机的固有机械特性和人为机械特性？
答：固有机械特性是指当电动机的工作电压和磁通均为额定值，电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性。
人为机械特性是指人为的改变电动机参数或电枢电压而得到的机械特性。
6．电力拖动稳定运行的条件是什么？一般要求电动机的机械特性是向下倾斜还是向上翘的？为什么？ 答：电动机稳定运行的条件是： 在工作点上，有
一般要求电动机的机械特性是向下倾斜的。
因为，大多数负载转矩都是随转速的升高而增大或者说保持恒值。
7．一台他励直流电动机，铭牌数据如下：PN?2.2kW，UN?220V，IN?12.6A， nN?1500r/min。求：（1）绘出固有机械特性；（2）当Ia?1IN时，电动机转速n；（3）当nN?1550 r/min时，电枢电流Ia。2dTemdT2?成立。 dndn12UI-PN12220?12.6-2200解： Ra?（~）NN?（~）?1.801~2.40?2 取2? 22323I212.6NUN-INRa220-12.6?2??0.13 n1500CT??9.55Ce??9.55?0.13?1.24Ce??（1）由n?UNIaRa知 -Ce?Ce?n?UNRa2202-T?n?-T?1692.308?12.392T 222Ce?9.55Ce?0.19.55（0.13）
n0?1692r/min ??12. 4n0?1692-12.4T （2）当Ia?1IN时 21N?m T?Ce?Ia?9.55?0.13??12.6?7.8212 n=1692-12.4?7.821=1595r/min （3）Ia?UN-Ea220?0.13?1550??9.25A Ra2
8．根据题7中电动机数据，（1）绘出电枢串入附加电阻Rpa?2?时的人为机械特性；（2）绘出当??0.8?N时的人为机械特性；（3）绘出当电压U?时，电动机的转速。 解：由题可知
2?2T?1692?24.8T
9.55?0.132169212.4-T?2115?19.375T （2）n?0.80.821UN时的人为机械特性；（4）分别求出上述三种情况当Ia?IN2（1）n?1692- （3）n?846-12.4T
（4）Ia?IN，T?9.55?0.13?12.6?15.6429N?m 第一种情况: n?1692-24.8?15.64?1304.06r/min
第二种情况：n?2115-19.375T?2115-19.375?15.6429?1811.98r/min 第三种情况：n?846-12.4T?846?12.4?15.6429?652.06r/min
9．一台直流他励电动机，铭牌数据如下：PN?13kW，UN?220V，IN?68.6A，nN?1500r/min，该电动机作起重电机用，在额定负载时，试问：（1）要求电动机以800r/min的速度下放重物，应该采取什么措施？（2）要求电动机以1800r/min的速度下放重物，应采取什么措施？ 解：求固有机械特性
?12??UNIN-PNRa??~??I2?23??N?Ce????12??220?62.6-13000??~???0.25???0.222~0.297??2???68.6???23??UN-IaRa220?68.6?0.25??0.13 5 n1500n?UNRa0.25-T?n?1629?1.436T，n?1629-I 2Ce?9.550.135（Ce?），下放 （1）n?800r/min串一个电阻
Ra?Rpc?U?Ea220?0.135?800??4.781?IN68.69
Rpc?4.781?0.25?4.53?（2）能耗制动
n?-?Ra?RRa?RsT?-I?Ce?n?（-Ra?Rs）?68.62Ce?9.55（Ce?）
0.135?1800?Ra?Rs?3.542?68.6?Rs?3.542?0.25?3.292?反接制动 -UN Rs
n?-UNRa?Rs-TN2Ce?9.55（Ce?）0.25?RsTN 9.55?0.13520.25?Rps?1800?1629??68.6?0.336?0.135Rps?0.336?0.25?0.086??1800??1629-
10．根据题9的电动机数据，起吊重物，在负载转矩Tz?1TN时，运行在固有特性上，现用电枢反接法2进行制动，问：（1）若制动开始时的瞬时电流不大于2IN，在电枢回路中应串入多大电阻？（2）当转速制动到零时，若不切断电源，电动机运转状态如何？ 解：由题知n?1629-1.436T，T?Iz?2IN?1TN，n?1629-1.852I?1565.5476r/min 2（1）
UN?Ea220?Ce?n??Ra?Rp?3.144?Ra?Rp2IN
?Rp?3.144?0.25?2.894?（2）反转 会超过-1629r/min
11．根据题9的电动机数据，起吊重物，在负载转矩Tz?1TN时，运行在固有特性上，现用能耗制动，2问：（1）若制动开始时的瞬时电流不大于2IN，制动电阻应为多大？（2）若转速制动到零时，不采取其他措施，电动机的运转状态如何？ 解：（1）由前几题知：n=1565.476r/min