为什么直流电动机直接启动时启动电流很大
答：电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小，所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流将很大。I st=U N/R a
他励直流电动机启动过程中有哪些要求如何实现
答：他励直流电动机启动过程中的要求是：1启动电流不要过大；2不要有过大的转矩。
可以通过两种方法来实现：1 降压启动2 在电枢回路内串接外加电阻启动
（1）他励直流电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上
答：直流他励电动机启动时，一定要先把励磁电流加上是因为主磁极靠外电源产生磁场。
（2）若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0和T L=T N两种情况加以分析）
答：如果忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大，引起飞车，T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载。
（3）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：当电动机运行在额定转速下，如果突然将励磁绕组断开，转速为零，导致停车。
一台他励直流电动机的技术数据为：P N=, U N=U f=110V, n N=1500r/min, N=, R a=, R f= ①求额定电枢电流I aN ；
P N=U N I aNN
2200=110×I aN ×
I aN =25A
②求额定励磁电流I fN；
U f =R f I fN
I fN=110/=
③求励磁功率P f；
P f =UfI fN
=
④求额定转矩T N ；
T N=n N=14Nm
⑤求额定电流时的反电动势；
E N=U N-I N R a
=*25=100V
⑥求直接启动时的启动电流；
I st=U N/R a=110/=275A
⑦如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，那么启动电阻为多少此时启动转矩又为多少启动电阻
2I N>U N /(R a+R st)
R st>
启动转矩
K e φ=(U N-I N R a)/n N=
Ia=U N/(R a+R st)=
T=K t I a φ=**=
直流电动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如切除太快，会带来什么后果
答：如果启动电阻一下全部切除，在撤出瞬间，由于机械惯性的作用是电动机的转速不能突变，在此瞬间转速维持不变，机械特性会转到其他特性曲线上，此时冲击电流会很大，所以采用逐渐接触启动电阻的方法，如切除太快，会有可能烧毁电机。
转速调节与固有的速度变化在概念上有什么区别
答：速度变化时在某机械特性下，由于负载改变而引起的，而速度调节则是某一特定的负载下，靠人为改变机械特性而得到的。
他励直流电动机有哪些办法进行调速他们的特点是什么
答：
他励电动机的调速方法：
第一改变电枢电路外串接电阻Rad特点在一定负载转矩下，串接不同的电阻可以得到不同的转速，机械特性较软，电阻越大则特性与如软，稳定型越低，载空或轻载时，调速范围不大，实现无级调速困难，在调速电阻上消耗大量电量。
第二改变电动机电枢供电电压
特点当电压连续变化时转速可以平滑无级调速，一般只能自在额定转速以下调节，调速特性与固有特性相互平行，机械特性硬度不变，调速的稳定度较高，调速范围较大，调速时因电枢电流与电压无关，属于恒转矩调速，适应于对恒转矩型负载。可以靠调节电枢电压来启动电机，不用其它启动设备，
第三改变电动机主磁通
特点可以平滑无级调速，但只能弱词调速，即在额定转速以上调节，调速特性较软，且受电动机换向条件等的限制，调速范围不大，调速时维持电枢电压和电流步变，属恒功率调速。
第二章机电传动系统的动力学基础 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静 态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 试列出以下几种情况下（见题图）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） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L
T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 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？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 在题图中，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？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点
第三章 为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N =180kW, U N =230V,n N =1450r/min, η N =%，试求： ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η= η N ） P N =U N I N 180KW=230*I N I N =782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N 100/η N P= 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N =, U N =220V, n N =1500r/min, η N =%, 试求该电机的额定电流和转矩。 P N =U N I N η N 7500W=220V*I N * I N =38.5A T N =n N = 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a 很小,所以将电动机直接接入电网并施加额 定电压时,启动电流将很大.I st =U N /R a 直流串励电动机能否空载运行?为什么？ 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足
习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是由电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由 生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即 静态）的工作状态。 试列出以下几种情况下（见题图）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） TM TL TL TM N TM=TL TM< TL TM-TL<0说明系统处于减速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L M>L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 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？ 因为许多生产机械要求低转速运行，而电动机一般具有较高的额定转速。这样，电动机与生产机械之间就得装设减速机构，如减速齿轮箱或蜗轮蜗杆，皮带等减速装置。所以为了列出系统运动方程，必须先将各转动部分的转矩和转动惯量或直线运动部分的质量这算到一根轴上。转矩折算前后功率不变的原则是P=Tω, p不变。转动惯量折算前后动能不变原则是能量守恒MV=ω2 为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 如图（a）所示，电动机轴上的转动惯量J M=, 转速n M=900r/min; 中间传动轴的转动惯量J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j2+ JL/j12=+2/9+16/225= .如图（b）所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J1= J2=4，卷筒直径D=,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M= m2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD2z.。 ωM=*2n/60= rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM/j1j2j3=4*4*2=s v=ωD/2=2*=s T L=ηC n M=*100**950= GD2Z=δGD M2+ GD L2/j L2 =*+100*322 = 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？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的.位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促使运动。 在题图中，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？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点
《机电传动控制与PLC技术》课程实验教学大纲 课程名称 机电传动控制与PLC技术 课程学时 40 课程学分 2.5 课程属性 专业选修课 适用专业 自动化、电气工程及其自动化专业 课程性质 非独立设置的实验课程 先修课程 电机学、电机与拖动、工厂供电等 一、课程简介 本课程主要介绍常用控制电器的结构、原理、用途及型号 电气控制的基本线路 典型生产设 备电气控制系统 PLC的基本原理 三菱PLC的基本指令及顺序控制指令、功能指令 PLC的通信与 联网技术 PLC正确选用及PLC控制系统的简单设计。 二、课程实验目的 1、进行实验基本技能的训练 2、巩固、加深并扩大所学的基本理论知识 培养解决实际问题的能力 3、培养实事求是、严肃认真细致踏实的科学作风和良好的实验习惯 为将来从事生产和科学实验打 下必要的基础。 三、实验方式及基本要求 电气控制实验要求3-4人一组 按要求完成规定的实验项目 PLC实验要求单人单机实验 按要 求完成规定的实验项目。 要求能独立完成规定的实验项目 学会继电接触器控制线路的分析和设计方法 会观察实验现 象 会设计简单的控制险路 有解决简单控制线路故障的能力 掌握编程器、编程软件的使用 能 阅读和分析实际PLC程序与梯形图 能进行简单的程序设计 运行、调试、维护可编程序控制器系 统。 四、实验报告要求 实验报告是实验工作的全面总结 要用简明的形式将实验结果完整和真实的表达出来 报告要求简明扼要 字迹工整 分析合理。图表整齐清楚 线路图要用铅笔及绘图仪器绘制 不应徒手描 画。报告包括以下几项内容 1、实验名称、专业、班级、姓名、同组者名称、实验台号、实验日期、交报告日期。 2、实验目的 3、实验线路图 4、实验设备
1、如图所示，判断哪组是正确的。 （a ）L M T T > (b) L M T T = (c) L M T T < A ：图（a ）M T 为正，是拖动转矩，加速状态 B ：图（b ）M T =L T ，匀速状态 C ：图（c ）M T 为正，L T 为负，减速状态 2、关于交流电动机调速方法正确的有： A ：变频调速； B ：改变磁通调速； C ：改变转差率调速； D ：定子串电阻调速 3、三相异步电动机正在运行时，转子突然被卡住，这时电动机的电流会 。 A ：减少； B ：增加； C ：等于零。 4、三相鼠笼异步电动机在相同电源电压下，空载启动比满载启动的启动转 矩 。 A ：相同； B ：大； C ：小。 5、如下图所示，曲线1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。试问：电 动机能否在A 点稳定运行 A ：能； B ：不能； C ：不能确定 6．恒功率型机械特性为负载转矩与转速成： A 正比; B 反比。 7、有一台三相异步电动机，正常运行时为?接法，在额定电压下启动，其 N st T T 2.1=，若采用?-Y 换接启动，试问当负载转矩N L T T %35=，电动机能否 启动 A ：能； B ：不能； C ：不能确定 8．三相异步电动机的何种制动又叫发电制动。 A 反接制动； B 反馈制动； C 能耗制动 9．晶体管直流脉宽调速系统比晶闸管直流调速系统动态响应速度： A 高； B 低； C 一样。 10、直流电动机当电枢回路中串接电阻后，其固有的机械特性曲线是： A ：由（0，no ）出发的一簇向下倾斜的直线； B ：一簇平行于固有特性曲线的人为特性曲线； C ：；由（0，no ）出发的一簇向上倾斜的直线； D ：不确定； 11、下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法：
西南科技大学成教学院德阳教学点 《机电传动控制》练习题 姓名：学号：班级：成绩： 一、单项选择题 1．机电传动的发展大体上经历的阶段顺序是：（） A．单电机拖动、双电机拖动、成组拖动 B．成组拖动、单电机拖动、多电机拖动C．单电机拖动、多电机拖动、成组拖动 D．成组拖动、单电机拖动、网络拖动 2、机电传动系统稳定工作时中如果T M >T L ，电动机旋转方向与T M 相同，转速将产生的变 化是。（） A．减速 B．加速 C．匀速 D．停止 3、机电传动系统中如果T M 1. 引言 1.1 课程设计的目的： 电气控制系统是由各种低压电器和PLC 控制器按一定要求组成的控制系统。通过机电传动系统课程设计，进一步掌握各种低压电器和PLC 的结构原理、选用及使用；正确处理使用中出现的各种问题；了解器件和系统之间的关系；培养正确的设计思想、理论联系实际的工作作风、分析问题和解决问题的能力、运用标准与规范的能力、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。 1.2 课程设计的内容及要实现的目标： 如图所示： 图1. 模型图 主要内容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能; 3. 运用功能指令进行PLC 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行设计； 5. 进行系统调试，实现机械手臂搬运加工流程的控制要求。 要实现的目标： 有两部机械对工作物进行加工，对象由输送带A 送到加工位置，然后由机械手将加工物送至工作台1的位置进行第一次加工，当第一步骤加工完成后，机械手臂将工作物夹 起送至工作台2进行第二步加工：当第二步骤加工完成后，机械手臂将工作物放到输送带B送走，然后由7段数码管显示加工完成的数量。 15 左移 ST4 14 上升 YA3 ST1 图2. 机械手工艺流程图 机械手工作前应位于原点，不同的位置分别装有行程开关。ST1为下限为开关，ST2为上限位开关，ST3为右极限位开关，ST3为左限位开关。 机械手的上、下、左、右移动以及工件的夹紧，均由电磁阀驱动气缸来实现。电磁阀YA1通电，机械手下降；电磁阀YA2通电，夹紧工件；电磁阀YA3通电，机械手上升；电磁阀YA4通电，电磁阀右移；电磁阀YA5通电，机械手左移。 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大 答：电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小，所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流将很大。I st=U N/R a 他励直流电动机启动过程中有哪些要求如何实现 答：他励直流电动机启动过程中的要求是：1启动电流不要过大；2不要有过大的转矩。 可以通过两种方法来实现：1 降压启动2 在电枢回路内串接外加电阻启动 （1）他励直流电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上 答：直流他励电动机启动时，一定要先把励磁电流加上是因为主磁极靠外电源产生磁场。 （2）若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0和T L=T N两种情况加以分析） 答：如果忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大，引起飞车，T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载。 （3）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：当电动机运行在额定转速下，如果突然将励磁绕组断开，转速为零，导致停车。 一台他励直流电动机的技术数据为：P N=, U N=U f=110V, n N=1500r/min, N=, R a=, R f= ①求额定电枢电流I aN ； P N=U N I aNN 2200=110×I aN × I aN =25A ②求额定励磁电流I fN； U f =R f I fN I fN=110/= ③求励磁功率P f； P f =UfI fN = ④求额定转矩T N ； T N=n N=14Nm ⑤求额定电流时的反电动势； E N=U N-I N R a =*25=100V ⑥求直接启动时的启动电流； I st=U N/R a=110/=275A ⑦如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，那么启动电阻为多少此时启动转矩又为多少启动电阻 2I N>U N /(R a+R st) R st> 启动转矩 K e φ=(U N-I N R a)/n N= 第二章机电传动系统的动力学基础 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和 静态的工作状态。 T M-T L>0说明系统处于加速，T M-T L<0 说明系统处于减速， T M-T L=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 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） T M T T M=T L T M< T L T M-T L>0说明系统处于加速。 T M-T L<0 说明系统处于减速 T M T L T M T L T M> T L T M> T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 T M T L T T L T M= T L T M= T L 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速2.5为什么低速轴转矩大，高速轴转矩小？ 因为P= Tω,P不变ω越小T越大，ω越大T 越小。 2.6为什么机电传动系统中低速轴的GD2逼高速轴的GD2大得多? 因为P=Tω，T=G?D2/375. P=ωG?D2/375. ,P不变转速越小GD2越大，转速越大GD2越小。 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？ 可分为1恒转矩型机械特性2离心式通风机型机械特性3直线型机械特性4恒功率型机械特性,4种类型的负载. 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？ 交点是系统的稳定平衡点. 交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点 第三章 3.1为什么直流电记得转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠压而成？ 直流电机的转子要用表面有绝缘层的硅钢片叠加而成是因为要防止电涡流对电能的损耗.. 3.5 一台直流发电机，其部分铭牌数据如下：P N=180kW, U N=230V,n =1450r/min,ηN=89.5%，试求： N ①该发电机的额定电流； ②电流保持为额定值而电压下降为100V时，原动机的输出功率（设此时η =ηN） P N=U N I N 180KW=230*I N I N=782.6A 该发电机的额定电流为782.6A P= I N100/ηN P=87.4KW 3.6 已知某他励直流电动机的铭牌数据如下：P N=7.5KW, U N=220V, n =1500r/min, ηN=88.5%, 试求该电机的额定电流和转矩。 N P N=U N I NηN 7500W=220V*I N*0.885 I N=38.5A T N=9.55P N/n N =47.75Nm 3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小,所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时,启动电流将很大.I st=U N/R a 3.14直流串励电动机能否空载运行?为什么？ 串励电动机决不能空载运行,因为这时电动机转速极高,所产生的离心力足以 平面磨床电气控制 湖南工业大学 课程设计 资料袋 机械工程学院（系、部） 2012 ~ 2013 学年第二学期 课程名称机电控制技术课程设计指导教师吴吉平职称教授学生姓名陈谷专业班级机设1005 学号 10405700420 题目平面磨床的电气控制 成绩起止日期 2013 年 6 月 14 日～ 2013 年 6 月 23 日 目录清单 湖南工业大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第二学期 机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业 5 班课程名称：机电控制技术课程设计 设计题目：平面磨床的电气控制 完成期限：自 2013 年 6 月 14 日至 2013 年 6 月 23 日共 1 周 指导教师（签字）： 2013 年 6 月 14 日 系（教研室）主任（签字）： 2013年 6 月 24 日 机床电气控制技术 设计说明书 平面磨床的电气控制 起止日期： 2013 年 6月 14 日至 2013年 6月 23 日 学生姓名陈谷 班级机设1005 学号10405700420 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 2013年 6月23日 目录 一、设计要求 0 二、电力拖动及控制要求 (1) 三、平面磨床电气控制电路 (3) 3.1主电路 (3) 3.2控制电路 (3) 3.3联锁、保护环节 (4) 3.4电磁吸盘控制电路 (5) 3.5照明电路与去磁器 (5) 四、平面磨床控制电路图及其解析 (6) 4.1选用控制线路的设计方法 (6) 4.2.继电器——接触器控制线路 (7) 五、电器元件的选用 (11) 5.1电气元件选择的原则 (11) 5.2按钮、组合开关的选用 (11) 5.3接触器的选用 (12) 5.4热继电器的选择 (12) 5.5熔断器的选择 (13) 5.6控制变压器的选择 (13) 六、可编程控制器PLC控制系统的设计 (16) 6.1控制线路的改造及PLC的选用 (16) 6.2PLC的外部接线 (17) 七、设计总结 (19) 参考文献 (20) 习题与思考题第二章机电传动系统的动力学基础 2.1 说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0 说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 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） TM-TL>0说明系统处于加速。 TM-TL<0 说明系统处于减速 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 系统的运动状态是减速 2.7 如图2.3（a ）所示，电动机轴上的转动惯量J M =2.5kgm 2, 转速n M =900r/min; 中间传 动轴的转动惯量J L =16kgm 2,转速n L =60 r/min 。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量:j=Nm/N1=900/300=3 ,j1=Nm/Nl=15 J=JM+J1/j 2+ JL/j12=2.5+2/9+16/225=2.79kgm 2 . 2.8 如图2.3（b ）所示，电动机转速n M =950 r/min ，齿轮减速箱的传动比J 1= J 2=4，卷 筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J 3=2，起重负荷力 F=100N,电动机的费轮转距GD 2M =1.05N m 2, 齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v 和折算到电动机轴上的静态转矩T L 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD 2z.。 ωM =3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度ω=ωM /j 1j 2j 3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=ωD/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L =9.55FV/ηC n M =9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM GD 2Z =δGD M 2+ GD L 2/j L 2 =1.25*1.05+100*0.242/322 =1.318NM 2 湖南工业大学 课程设计 资料袋 机械工程学院（系、部）2012 ~ 2013 学年第二学期课程名称机电控制技术课程设计指导教师吴吉平职称教授 学生姓名陈谷专业班级机设1005 学号10405700420 题目平面磨床的电气控制 成绩起止日期2013 年6 月14 日～2013 年 6 月23 日 目录清单 湖南工业大学 课程设计任务书 2012 —2013 学年第二学期 机械工程学院（系、部）机械设计制造及其自动化专业 5 班课程名称：机电控制技术课程设计 设计题目：平面磨床的电气控制 完成期限：自2013 年 6 月14 日至2013 年 6 月23 日共 1 周 指导教师（签字）：2013 年 6 月14 日系（教研室）主任（签字）：2013年 6 月24 日 机床电气控制技术 设计说明书 平面磨床的电气控制 起止日期：2013 年6月14 日至2013年6月23 日 学生姓名陈谷 班级机设1005 学号10405700420 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院 2013年 6月23日 目录 一、设计要求 (1) 二、电力拖动及控制要求 (2) 三、平面磨床电气控制电路 (4) 3.1主电路 (4) 3.2控制电路 (4) 3.3联锁、保护环节 (5) 3.4电磁吸盘控制电路 (6) 3.5照明电路与去磁器 (6) 四、平面磨床控制电路图及其解析 (7) 4.1选用控制线路的设计方法 (7) 4.2.继电器——接触器控制线路 (8) 五、电器元件的选用 (11) 5.1电气元件选择的原则 (11) 5.2按钮、组合开关的选用 (11) 5.3接触器的选用 (12) 5.4热继电器的选择 (12) 5.5熔断器的选择 (13) 5.6控制变压器的选择 (13) 六、可编程控制器PLC控制系统的设计 (15) 6.1控制线路的改造及PLC的选用 (15) 6.2PLC的外部接线 (16) 七、设计总结 (18) 参考文献 (19) 3.11为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 答：电动机在未启动前n=0,E=0,而R a很小，所以将电动机直接接入电网并施加额定电压时，启动电流将很大。I st=U N/R a 3.12他励直流电动机启动过程中有哪些要求？如何实现？ 答：他励直流电动机启动过程中的要求是：1启动电流不要过大；2不要有过大的转矩。 可以通过两种方法来实现：1 降压启动2 在电枢回路内串接外加电阻启动 3.13（1）他励直流电动机启动时，为什么一定要先把励磁电流加上？ 答：直流他励电动机启动时，一定要先把励磁电流加上是因为主磁极靠外电源产生磁场。 （2）若忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，这是会产生什么现象（试从T L=0和T L=T N两种情况加以分析）？ 答：如果忘了先合励磁绕组的电源开关就把电枢电源接通，T L=0时理论上电动机转速将趋近于无限大，引起飞车，T L=T N时将使电动机电流大大增加而严重过载。 （3）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：当电动机运行在额定转速下，如果突然将励磁绕组断开，转速为零，导致停车。 3.15一台他励直流电动机的技术数据为：P N=2.2kW, U N=U f=110V, n N=1500r/min, ?N=0.8, R a=0.4?, R f=82.7? ①求额定电枢电流I aN ； P N=U N I aN?N 2200=110×I aN ×0.8 I aN =25A ②求额定励磁电流I fN； U f =R f I fN I fN=110/82.7=1.33A ③求励磁功率P f； P f =UfI fN =146.3W ④求额定转矩T N ； T N=9.55P N/n N=14Nm ⑤求额定电流时的反电动势； E N=U N-I N R a =110V-0.4*25=100V ⑥求直接启动时的启动电流； I st=U N/R a=110/0.4=275A ⑦如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，那么启动电阻为多少？此时启动转矩又为多少？ 启动电阻 2I N>U N /(R a+R st) R st>1.68? 机电传动控制 冯清秀 邓星钟 等编著 第五版 课后习题答案详解 2.1 说明机电传动系统运动方程式中的拖动转矩、静态转矩和动态转矩的概念。 答：拖动转矩：电动机产生的转矩Tm 或负载转矩TL 与转速n 相同时，就是拖动转矩。 静态转矩：电动机轴上的负载转矩TL ，它不随系统加速或减速而变化。 动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩Td ，它使系统的运动状态发生变化。 2.2 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态？ dt d J T T L M ω =- 答：运动方程式： d L M T T T =- 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系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） 答：a 匀速，b 减速，c 减速，d 加速，e 减速，f 匀速 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。 2.5 为什么低速轴转矩大？调速轴转矩小？ 答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即P1＝P2 而P1＝T1ω1，P2＝T2ω2 所以T1ω1＝T2ω2，当ω1＞ω2时， T1＜T2 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多？ 答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。 2.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量JM ＝2.5kg.m2，转速nM ＝900r/mim ；中间传动轴的转动惯量J1＝2kg.m2，转速n1＝300r/mim ；生产机械轴的惯量JL ＝16kg.m2，转速nL ＝60r/mim 。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。 答： j1=ωM/ω1= nM/n1=900/300=3 jL=ωM/ωL= nM/nL=900/60=15 )(8.21516 325.2222211m kg j J j J J J L L M Z ?=++=++= 2.8 如图所示，电动机转速nM ＝950r/mim ，齿轮减速箱的传动比J1＝ J2 ＝4，卷筒直径D ＝0.24m ，滑轮的减速比J3 ＝2，起重负荷力F ＝100N ，电动机的飞轮转矩GDM2＝1.05N.m ，齿轮、滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试求提升速度v 和折算到电动机轴上的静态转矩TL 以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GDZ2。 第三章 3-1 答：直流电机是通过两个磁场的互作用产生旋转。定子通过永磁体或受激励电磁铁产生一个固定磁场，转子由一系列电磁体构成，当电流通过其中一个绕组时会产生一个磁场。 对有刷直流电机而言，转子上的换向器和定子的电刷在电机旋转时为每个绕组供给电 能。通电转子绕组与定子磁体有相反极性，因而相互吸引，使转子转动至与定子磁场 对准的位置。当转子到达对准位置时，电刷通过换向器为下一组绕组供电，从而使转 子维持旋转运动。 3-2 答：电枢磁场的电动势与电流相位相同，电枢磁场使气隙磁场发生畸变，一半加强，一半削弱。 3-3 答：（1）电枢电流不变，转速减半。 （2）电枢电流上升，转速下降。 （3）电枢电流减半，转速下降 （4）电枢电流上升，转速下降。 （5）电枢电流下降，转速下降。 3-4 答：（1)分相电动机:①电容启动电动机②电容电动机③电阻电容电动机 （2）罩极电动机；工作原理：是在一对定子主磁极的对角旁侧开出小于主磁极的侧极!套上铜 制的短路环!这就是罩极!这个短路环在主磁极的交变磁场里能感生出很强的 感应电流!而这个很强的感生电流又会使侧极铁心产生很强的磁场!关键是这 个磁场在时间和相位及位置上和主磁极都有差异!这就相当于在单相交流磁 场里多出了另一个差相的交变磁场!这就使转子获得了推动力!得以旋转!若没 有这个罩极!定子磁场就是一个交流电磁铁!无旋转动力! 3-7 答：当伺服电动机处于单相供电时，电动机仍然转动，这就是伺服电动机“自转”现象。 为了消除自转，交流伺服电动机零信号时的机械特性应位于二、四象限。 3-8 答：相当于弱磁调速，速度会加快，力矩下降。 3-9 答：因为题意是带恒转矩负载，所以电磁转矩等于额定电磁转矩（T em=T N）由直流伺服电动机的转速公式：n=U/k e-(k t k e)R a/kT N -(k t k e)R a/kT N ① 根据已知条件可列出方程：0=4/K e 1500=4/K e-(k t k e)R a/kT N ② 联立①②得：k e=0.024 R a/kT N=166.67 所以，当满足3000=U/k e-(k t k e)R a/kT N时 U= 3-13 答：步进电机的动稳定区是指步进电机从一个稳定状态切换到另一个稳定状态而不失步的区域。 机电传动控制复习提纲： 1．从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 答：TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TL<0说明系统处于减速，TM-TL=0说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2．一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：可分为恒转矩型负载特性；离心式通风机型负载特性；直线型负载特性；恒功率型负载特性，4种类型的负载。 3．反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 答：反抗转矩的方向恒与运动方向相反，运动方向发生改变时，负载转矩的方向也会随着改变，因而他总是阻碍运动的。 位能转矩的作用方向恒定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向便促进运动。 4．如何判断系统的稳定平衡点 P12 答：（1）电动机的机械特性曲线和生产机械的负载特性曲线有交点（即拖动系统的平衡点）；（2）当转速大于平衡点所对应的转速时，TM 机电传动控制课后习题答案1.. 习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 2.1说明机电传动系统运动方程中的拖动转矩，静态转矩和动态转矩。 拖动转矩是有电动机产生用来克服负载转矩，以带动生产机械运动的。 静态转矩就是由生产机械产生的负载转矩。动态转矩是拖动转矩减去静态转矩。 2.2从运动方程式怎样看岀系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0说明系统处于加速，TM-TLvO说明系统处于减速，TM-TL=O说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 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 2.7如图2.3 （a）所示，电动机轴上的转动惯量j M=2.5kgm ,转速n M=900r/min;中间传动轴的转动惯量 J L=16kgm2,转速n L=60 r/min。试求折算到电动机轴上的等效专惯量。 折算到电动机轴上的等效转动惯量：j=Nm/N1=900/300=3 血=Nm/NI=15 TM-TL>0说明系统处于加速TM-TLvO 说明系统处于减速 系统的运动状态是减速系统的运动状态是加速 TL 系统的运动状态是减速系统的运动状态是匀速 2 2 J=JM+J1/j + JL/j1 2=2.5+2/9+16/225=2.79kgm .2.8 如图2.3 (b)所示，电动机转速n M=950 r/min，齿轮减速箱的传动比J i= J2=4，卷筒直径D=0.24m,滑轮的减速比J3=2，起重负荷力F=100N,电动机的费轮转距GD2M=1.05N m2,齿轮，滑轮和卷筒总的传动效率为0.83。试球体胜速度v和折算到电动机轴上的静态转矩T L以及折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD 2 z .。 3 M=3.14*2n/60=99.43 rad/s. 提升重物的轴上的角速度 3 = 3 M/j1j2j3=99.43/4*4*2=3.11rad/s v=3 D/2=0.24/2*3.11=0.373m/s T L=9.55FV/ n c n M=9.55*100*0.373/0.83*950=0.45NM 2 2 2 2 GD2Z= 5 GD M2+ GD L20L2 2 2 =1.25*1.05+100*0.24 2/322 =1.318NM 2 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, 不是? 第三章 3.10 一台他励直流电动机的技术数据如下：P N=6.5KW,U N=220V, I N=3 4.4A, n N=1500r/min, R a =0.242 Q，试 计算岀此电动机的如下特性： ①固有机械特性； ②电枢服加电阻分别为3Q和5Q时的人为机械特性； ③电枢电压为U N/2时的人为机械特性； ④磁通? =0.8? N时的人为机械特性； 并绘岀上述特性的图形。 ① n o = U N n N/(U N-l N R a) =220*1500/220-34.4*0.242 试判断哪些是系统的稳定平衡点？哪些 交点是系统的稳定平衡点交点是系统的平衡点 交点是系统的平衡交点不是系统的平衡点交点是系统的平衡点 机电传动控制第三版课后答案 【篇一：《机电传动控制》冯清秀版课后习题答案】 第二章 2.1答：运动方程式：tm?tl?j d?dt tm?tl?tdtd0时：系统加速； td=0 时：系统稳速；td0时，系统减速或反向加速 2.2 答：拖动转矩：电动机产生的转矩tm或负载转矩tl与转速n相同时，就是拖动转矩。 静态转矩：电动机轴上的负载转矩tl，它不随系统加速或减速而变化。 动态转矩：系统加速或减速时，存在一个动态转矩td，它使系统的运动状态发生变化。 2.3 答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速 2.4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。 jz?jm? j1jl216??2.5??2?2.8(kg?m) 222j1jl315 nm950?dnl??0.24?59.4 ??59.4(r/min)v???0.37(m/s)j1j24?460j360?2 2 z 2m 2.8答：nl? fv2 gd??gd?2 nm 100?0.372 gd?(1.1~1.25)?1.05?365??1.16~1.32n?m2 2950 2 z 2.9答：恒转矩型、泵类、直线型、恒功率型。 2.10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答：（d）不是稳定运动点，其余都是稳定运行点。 3.1答：转子在主磁通中旋转，要产生涡流和磁滞损耗，采用硅钢软 磁材料，可减少磁滞损耗，而采用“片”叠压成，可减少涡流损耗。 3.3答：因为 t?kt?ia?tl?常数所以，当改变电枢电压或电枢串电阻时，ia均不变。 n? 由 rau?t ke?kekt?2知 n会变化。 3.4答：因为 ↑时，→e ↓，所以： ee1 3.6 答： p1?inun? pn ?n in? pnun?n ? 7.5?1000 ?38.52(a) 220?0.885 p7.5 tn?n?9550??47.75(n?m) nn1550 3.8 答 ： ?pn ra??0.50~0.75??1??ui nn??un ??i?n n0? ununnn ? 机电传动控制课后习题答案完整版习题与思考题 第二章机电传动系统的动力学基础 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态？ 答：运动方程式： T d>0时：系统加速； T d=0 时：系统稳速；T d<0时，系统减速或反向加速。 2.2 从运动方程式怎样看出系统是处于加速，减速，稳态的和静态的工作状态。 TM-TL>0 说明系统处于加速， TM-TL<0 说明系统处于减速， TM-TL=0 说明系统处于稳态（即静态）的工作状态。 2.3 试列出以下几种情况下系统的运动方程式，并说明系统的运行状态是加速、减速还是匀速？（图中箭头方向表示转矩的实际作用方向） dt d J T T L M ω = - 答：a匀速，b减速，c减速，d加速，e减速，f匀速 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。 2.5 为什么低速轴转矩大？调速轴转矩小？ 答：忽略磨擦损失的情况下，传动系统的低速轴和调速轴传递的功率是一样的，即P1＝P2而P1＝T1ω1，P2＝T2ω2. 所以T1ω1＝T2ω2，当ω1＞ω2时， T1＜T2 . 2.6 为什么机电传动系统中低速轴的GD2比高速轴的GD2大得多？答：因为低速轴的转矩大，所设计的低速轴的直径及轴上的齿轮等零件尺寸大，质量也大，所以GD2大，而高速轴正好相反。 2.7 如图所示，电动机轴上的转动惯量JM＝2.5kg.m2，转速nM＝900r/mim；中间传动轴的转动惯量J1＝2kg.m2，转速n1＝300r/mim；生产机械轴的惯量JL＝16kg.m2，转速nL＝60r/mim。试求折算到电机电传动控制
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