“电机与拖动基础（第2版）”习题解答
答：
对于一个复杂的多轴电力拖动系统，比较简单而且实用的分析方法是用折算的方法把它等效成一个简单的单轴拖动系统来处理，并使两者的动力学性能保持不变，其基本思想是通过传动机构的力学折算把实际的多轴系统表示成等效的单轴系统。
在电力拖动系统中折算一般是把负载转矩和各轴飞轮惯量折算到电动机轴上，而中间传动机构的传送比在折算中就相当于变压器的匝数比。系统等效的的原则是：保持两个系统传递的功率及储存的动能相同。
2-6 起重机提升和下放重物时，传动机构的损耗是由电动机还是重物负担？提升和下放同一
重物时，传动机构损耗的大小是否相同？传动机构的效率是否相等？ 答：
起重机提升重物时，传动机构的损耗由电动机负担；下放重物时，则由重物负担。提升和下放同一重物时，可以认为传动机构的损耗是相同的，但其效率不相等。设提升
?，两者之间的关系为 重物时的效率为?c，下放重物时的效率为?c??2??c
2-7 生产机械的负载转矩特性归纳起来，可以分为哪几种基本类型？
答：
生产机械的负载转矩特性归纳起来可以分为三种基本类型：
（1）恒转矩负载特性：负载转矩TL与转速n无关，当转速变化时，负载转矩TL保持常值。恒转矩负载特性又可分为反抗性负载特性和位能性负载特性两种，如下图所示。
n n 1?c
O TL O TL
图2-3 反抗性恒转矩负载特性
图2-4 位能性恒转矩负载特性
（2）通风机负载特性：负载转矩TL与转速n大小有关，基本上与转速n的平方成
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“电机与拖动基础（第2版）”习题解答
正比，即TL?kn2。属于通风机负载的生产机械有通风机、水泵、油泵等，其中空气、水、油等介质对机器叶片的阻力基本上和转速的平方成正比，如下图所示。
n n O 图2-5 通风机负载特性TL O TL 图2-6 恒功率负载特性
（3）恒功率负载特性：有些生产机械（比如车床），在粗加工时，切削量大，切削阻力大，此时开低速；在精加工时，切削量小，切削阻力小，往往开高速。因此，在不同转速下，负载转矩TL与基本上与转速n成反比，即TL?k。由于负载功率PL?TL?，n表明在不同转速下，电力拖动系统的功率保持不变，负载转矩TL与转速n的持性曲线呈现恒功率的性质，如上图所示。
2-8 电力拖动系统稳定运行的条件是什么？请举例说明。
答：
对于一个电力拖动系统，稳定运行的充分必要条件是
?Te?TL?0? ?dTedTL
?dn?dn?0?其中，Te?TL?0表示电动机的机械特性与负载转矩特性必须存在交点，是系统稳定运行的必要条件；而
dTedTL??0表示电动机机械特性的硬度必须小于负载转矩特性的dndn硬度，是系统稳定运行的充分条件。
例如，对于带恒转矩负载的电力拖动系统，只要电动机机械特性的硬度是负值，系统就能稳定运行。而各类电动机机械特性的硬度大都是负值或具有负的区段，因此，在一定范围内电力拖动系统带恒转矩负载都能稳定运行。
22-9 在图2-16所示的电力拖动系统中，已知飞轮惯量GDe?15N2?m，
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“电机与拖动基础（第2版）”习题解答
2?100N2?m，传动效率?c1?0.9，?c2?0.8，负载转矩GD12?16N2?m，GDLr/min，n1?750r/min，nL?150r/min。试求：折TL'?72N?m，转速ne?1500算到电动机轴上的系统总飞轮惯量GD和负载转矩TL。 解：
Je ne JeJ1 n1 JL nL 2图2-16 三轴拖动系统
折算到电动机轴上的系统总飞轮惯量为
GD2?GDe2?(n12n2)GD12?(L)2GDLnene
75021502?15?()?16?()?100
15001500?20(N?m2) 折算到电动机轴上的负载转矩为 TL?TL?TL?72???5(N?m) j?cj1jL?c1?c21500?1500?0.9?0.8750150
2-10 有一起重机的电力拖动系统如图2-18所示，电动机转速1000r/min，齿轮减速箱的传
动比j1?j2?2；卷筒直径D?0.2m；滑轮的减速比j3?5；空钩重量G0?100N；起重负荷G?1500N；电动机的飞轮惯量GDe2?10N?m2，传动系统的总传动效率
?c?0.8，放大系数??1.2。试求提升速度vL和折算到电动机轴上的静转矩TL以及折
算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD。 解：
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“电机与拖动基础（第2版）”习题解答
nr Je J1 nne J2 vL JL nL （1）提升速度vL
图2-18 提升机构
依照电动机转速n经过三级减速后，再转换成直线速度的关系，得
n?j，nLj?j1j2j3，nL??njn j1j2j3 vL?πDnL vL?πDnL?πD3.14?0.2?1000n??31.4(m/min) j1j2j32?2?5 （2）折算到电动机轴上的静转矩TL
根据功率平衡原则，折算到电动机轴上的静转矩为 TL?FLvL??c
这里，FL?GL?G?G0，vL?(G?G0)j?c2πnπDn??， ，所以
j6060D2?(1500?100)?0.1?10(N?m)
2?2?5?0.82 TL? （3）折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量GD
题中未给出系统中间传动轴和卷筒的飞轮惯量，可用放大系数?近似估计。今取
??1.2，则折算到电动机轴上整个拖动系统的飞轮惯量为
GD2???GDe2?365(G?G0)(vL2)n31.42)
60?1000 ?1.2?10?365?(1500?100)?(?12.16(N?m2)
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