第四章
4.1有一台四极三相异步电动机，电源电压的频率为50H z,满载时电
动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电
流频率
n°=60f∕p S=(∏o-n)/ n o
=60*50/20.02=(1500-n)∕1500
=1500r∕min n=1470r∕min
电动机的同步转速1500r∕min.转子转速1470 r∕min,
转子电流频率E=Sfι=0.02*50=1 H Z
4.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调，此电动
机是否会反转？为什么？
如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调，例如将B,C 两根线对调，即使B相遇C相绕组中电流的相位对调，此时
A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2 π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转，与未对调的旋转方向相反.
4.3有一台三相异步电动机，其n N=1470r∕min,电源频率为50H z。设
在额定负载下运行，试求：
①定子旋转磁场对定子的转速；
1500 r/min
②定子旋转磁场对转子的转速；
30 r/min
③转子旋转磁场对转子的转速;
30 r/min
④转子旋转磁场对定子的转速；
1500 r/min
⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。
0 r/min
4.4当三相异步电动机的负载增加时，为什么定子电流会随转子电流的增加而增加？
因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速（n0-n）增加, 转子导体被磁感线切割的速度提高，于是转子的感应电动势增加，转子电流特增加，?定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大，所以定子的电流也随之提高.
4.5三相异步电动机带动一定的负载运行时，若电源电压降低了，此
时电动机的转矩、电流及转速有无变化？如何变化？
若电源电压降低，降低瞬间电动机的转矩减小，电流也减小转速不变.
4.6有一台三相异步电动机，其技术数据如下表所示。
试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法?
②求∏0,P,S N,T N ,T st,T max和1 st；
③额定负载时电动机的输入功率是多少？
①线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.
②T N=9.55P N/n N=9.55*3000/960=29.8Nm
Tst/ T N=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm
T max/ T N=2.0 T max=59.6 Nm
I st/I N =6.5 I st=46.8A
一般n N=(0.94-0.98)n0 n0=n N/0.96=1000r/min
S N= (n0-n N )/ n0=(1000-960)/1000=0.04
P=60f/ n0=60*50/1000=3
③η =P N/P输入
P 输入=3/0.83=3.61
4.7 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如何
变化？对电动机有何影响？电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电
机有可能会烧毁.
4.8 三相异步电动机断了一根电源线后，为什么不能启动？而在运行时断了一
线，为什么仍能继续转动？这两种情况对电动机将产生什么影响？
三相异步电动机断了一根电源线后，转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转矩，而且转矩大小相等。故其作用相互抵消，合转矩为零，因而转子不能自行启动，而在运行时断了一线，仍能继续转动转动方向的转矩大于反向转矩，这两种情况都会使电动机的电流增
加。
4.9 三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动电流是否相
同？启动转矩是否相同？
三相异步电动机在相同电源电压下，满载和空载启动时，启动
电流和启动转矩都相同。T S=KR2U2∕(R22+X220) ∣=4.44f1N2∕R
与U，R?，X 20有关
4.10三相异步电动机为什么不运行在T maX或接近T maX的情况下？
根据异步电动机的固有机械特性在T maX或接近T maX的情况下运行是非常不稳定的，有可能造成电动机的停转。
4有一台三相异步电动机，其铭牌数据如下:
①当负载转矩为250N?m时，试问在U=U N和U'=0.8U N两种情
况下电动机能否启动？
T N=9.55P N/ n”
=9.55*40000/1470
=260Nm
Tst∕T N=1.2
Tst=312Nm
2 2 2
TSt=KR2U / (R2+X20 )
=312 Nm
312 Nm>250 Nm 所以U=U N 时电动机能启动
当U=0.8U 时TSt=（0.82）KR2U2/（R22+X202）
=0.64*312
=199 Nm
Tst ②欲采用Y-△换接启动，当负载转矩为0.45 T N和0.35 T N两种情 况下, 电动机能否启动？ TSt Y=TSt△ /3 =1.2* T N /3 =0.4 T N 当负载转矩为0?45 T N时电动机不能启动 当负载转矩为0?35 T N时电动机能启动 ③若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.64，求电源线路 中通过的启动电流和电动机的启动转矩。 I N= P N/ U Nη N coSφN√3 =40000/1.732*380*0.9*0.9 =75A I St/I N=6.5 I St=487 . 5A 降压比为0.64时电流=K2 I St =0.642*487.5=200A 电动机的启动转矩T= K 2 TSt=0.642312=127.8 Nm 4.12 双鼠笼式、深槽式异步电动机为什么可以改善启动性能？高转 差率鼠笼式异步电动机又是如何改善启动性能的？因为双鼠笼式电动机的 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： 机电控制技术试题一及答案 一、填空题（每题2分，共10分） 1.可编程控制器是计算机技术与继电接触器控制技术相结合的产物。 2.接触器主要是由电磁机构、触头机构和灭弧装置组成。 3.电气控制系统图一般有三种：电气原理图（电路图）、电气接线图、电器 元件布置图。 4.阅读电气原理图的方法有三种：查线读图法、逻辑分析法、过程图示法。 5.实现电动机降压启动的控制线路有：定子串电阻降压启动的控制线路、 自耦变压器降压启动的控制线路、星型三角形降压启动的控制线路。 二、简答题（每小题5分，共20分） 1.PLC有那些基本编程元件？ 答：输入继电器，输出继电器，辅助继电器，移位寄存器，特殊功能辅助继电器，定时器，记数器，状态器，等。（F1系列）或者：输入映像寄存器，输出映像寄存器，变量存储器，内部标志位，特殊标志位，计时器，计数器，模拟量输入寄存器，模拟量输出寄存器，累加器，高速计数器，特殊标志位，等。（S7 200系列） 2．列举可编程控制器可能应用的场合，并说明理由。 答：随着PLC的成本的下降和功能大大增强，在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、娱乐等各行业。因为PLC提供一定类型的硬件，可以与现场的各种信号相连，PLC提供编程软件，用户可以根据自己的工艺编制出自己的程序。 3.STL指令与LD指令有什么区别？请举例说明。 答：STL是步进开始指令。步进开始指令只能和状态元件配合使用，表示状态元件的常开触点与主母线相连。然后，在副母线上直接连接线圈或通过触点驱动线圈。与STL相连的起始触点要使用LD、LDI指令。LD常开触点逻辑运算起始指令，操作元件X、Y、M、S、T、C程序号为1。 4.什么是低压电器? 常用的低压电器有哪些? 《机电传动控制》课程总复习2016 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和_________之和所平衡。 （ D ）A．静态转矩B．加速转矩C．减速转矩D．动态转矩 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。（ B ）A．减速B．加速 C．匀速D．停止 3、机电传动系统中如果T M 第1章概论 单选题 1. 在机电设备驱动的发展中，成组拖动的含义是【】 A. 多台电机拖动一台设备 B. 一台电机拖动一台设备 C. 多台电机拖动多台设备 D. 一台电机拖动多台设备 2. 机电传动系统的五大组成除了有电源、电气控制、传动机构、工作机构，还有的是【】 A.继电器 B.接触器 C.电动机 D.机械手 3. 研究机电传动系统的运动规律时，系统中的电动机种类是【】 A. 交流电动机 B. 直流电动机 C. 控制电机 D. 不分类 4. 一般在机电控制系统中的机械设备是【】 A. 控制对象 B. 控制方法 C. 控制规律 D. 控制指标 5. 机电传动系统中拖动生产机械的原动机是【】 A. 汽油机 B. 柴油机 C.水轮机 D. 电动机 6. 以下不．是拖动机电传动系统的原动机是【】 A.直流电动机 B.交流电动机 C. 汽油机 D. 步进电动机 7. 组成机电系统三大部分的是电气控制系统、电力拖动或机电传动和【】 A. 机械运动部件 B.发电机 C.汽油机 D. 水轮机 8. 以下不．是组成机电系统三大部分的是【】 A. 电气控制系统 B. 机械运动部件 C. 发电机 D. 电力拖动 9. 机电传动系统的目的是将电能转变为【】 A. 光能 B. 核能 C. 热能 D. 机械能 10. 机电传动中成组拖动是指一台电动机拖动【】 A. 多台发电机 B. 多台生产机械 C. 一台生产机械 D. 一台发电机 11. 机电传动的目的是【】 A. 将电能转变为机械能 B. 将机械能转变为电能 C. 将光能转变为机械能 D. 将机械能转变为光能 12. 一般机电系统正常工作时要求速度是【】 A. 稳速 B. 加速 C. 减速 D. 零 13. 一般机电系统快速返回时要求速度是【】 A. 稳速 B. 加速 C. 减速 D. 零 14. 一般机电传动的任务包括实现生产机械的启动、停止，以及【】 A. 维修 B. 保养 C. 调速 D. 能量转换 15. 在自动控制系统中，被控对象的输出量要求按照给定规律运行的是【】 A. 温度 B. 压力 C. 液位 D. 加工轮廓 16. 在自动控制系统中，被控对象的输出量要求保持为某一恒定值的是【】 A 飞行航线 B 记录曲线 C 液位 D 加工轮廓 17. 组成完整机电传动系统除了有电源、电气控制、传动机构、工作机构外，还有的是【】 A 液压缸 B 气压缸 C 电动机 D 发电机 18. 人本身通过判断和操作进行的控制叫作【】 A. 自动控制 B. 手动控制 C. 机械控制 D. 温度控制 19. 在数控机床控制系统中，对于想实现控制的目标量或控制量是【】 A . 温度 B. 位置 C. 压力 D. 湿度 《机电传动与控制》课程复习资料 一、填空题： 1.直流电动机常用的调速方法有 、 和 。 2.三相笼式异步电动机的启动方法有 和 。 3.电气控制系统中常设的保护环节有短路保护、弱励磁保护、 、 和 。 4.三相鼠笼式异步电动机常用的调速方法有 和 。 5.他励直流电动机的三种调速方法中，调速时机械特性变软的是 。调速时机械特性不变的是 调速。 6.晶闸管的几个主要参数是 、 、额定通态平均电流T I 和维持电流H I 。 7.直流调速系统中，电流截止负反馈环节的作用是 。 8.三相鼠笼式异步电动机的降压启动方法有 、 和自耦变压器启动。 9.生产机械对电动机调速系统提出的主要静态技术指标有 、 和平滑性。 10.晶闸管可控整流电路的负载常有电阻性、 和 。 11.三相绕线式异步电动机常用 进行启动和调速，也可以用 进行启动。 12.三相鼠笼式异步电动机的电气停转方法有 和 。 13.在直流电动机的双闭环无静差调速系统中，转速环的作用主要是 。电流环的作用主要是 。 14.直流他励电动机可采用 启动或降压启动，目的都是为了 。 15.为了改变三相交流异步电动机的旋转方向，只要 即可。 16.无静差闭环调速系统，PI 调节器中积分环节的作用是 。 17.交流电动机变频调速的特点有 ，在恒转矩的变频调速系统中，常保持 为定值。 18.就一台直流电动机开环、有静差闭环、无静差闭环调速系统三者的静特性而言，机械特性最硬的是 ，最软的是 。 19.带电阻性负载的单相半波可控整流电路中，控制角α的移相范围是 ，控制角α和导通角β的关系式是 。 20.交流异步电动机采用调压调速时，采用转速负反馈闭环系统，可以 。 21.电动机的短路保护和长期保护不同，前者是 ，后者是 。 二、单项选择题： 1.电源线电压为380V ，三相笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为380V ，能否采用星形——三角形启动？ [ ] A.不能 B.能 2.直流电器的线圈能否串联使用？ [ ] A.不能 B.能 3.直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变 [ ] A.e K B. C.U 4.三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.增大 B.减少 C.等于零 5.试说明下图情况下，系统的运行状态是 [ ] A.加速 B.减速 C.匀速 M L 《机电传动控制》试卷 A 适用专业：机制考试日期： 考试时间：120分钟考试形式：闭卷试卷总分：100分 一、填空（每空1分）： 1. 直流电动机的调速方法有____ __ ，和。 2．一台三相异步电动机的额定转速为980r/min，则其极数为，同步转速为，起动时转差率为，额定转差率为。 3．鼠笼型异步电动机的减压起动方法有、、和。 4. 通电延时的时间继电器有两种延时动作的触头。即，符号为；和符号为。 5. 电气控制系统中常设的保护环节有、 和、。 6. F-40M型PLC的内部等效继电器有、、 、和几种。 二、简答题。（每小题5分） 1．交流电器的线圈能否串联使用？为什么？ 2．三相鼠笼式电动机在运行中断了一根电源线未及时发现会导致什么后果？3．简述直流电动机能耗制动的方法。 4．当三相交流异步电动机在额定负载下运行时，由于某种原因，电源电压降低了30%，问此时通入电动机定子绕组的电流是增大还是减少？为什么？5. 试说明下图几种情况下，系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？（图中箭头方向为转矩的实际方向）。 a b c d e 三、计算题（每题12分）： 1. 一台U N=220V，I N=136.5A，R a=0.22Ω的他励直流电动机。 1）如直接起动，起动电流I St是多少？ 2）若要求起动电流是额定电流的两倍，采用电枢回路串电阻起动，应串多大的电阻？采用降低电源电压起动，电压应降至多少？ 2. 一台交流三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P N=10kW， n N=1460r/min，U N=380 V，△接法，ηN=0.868，cosφ=0.88；试求：1） 额定输入电功率；2）额定电流；3）输出的额定转矩；4）采用Y-△ 换接启动时的启动转矩。 四、设计题： 1. 设计某机床刀架进给电动机的控制线路，应满足如下的工艺要 求： 按下启动按钮后，电机正转，带动刀架进给，进给到一定位置时，刀架停止，进行无进刀切削，经一段时间后刀架自动返回，回到原位 又自动停止。试画出主电路和控制线路。（本题15分） 2. 试用F—40M型PLC设计一台小于10KW的三相鼠笼式异步电 动机正反转的控制程序，要求：（本题12分） 1）绘出电动机主电路（应有必要的保护）2）绘出PLC的安装接线 图 3）绘出PLC的梯形图4）写出PLC的指令程序 机电传动控制考试试 卷及答案 机电传动控制期末考试试卷及答案 一、分析与简答题 1.请简述机电传动系统稳定运行的条件。 a)电动机的机械特性曲线n=f（T M）和生产机械的特性曲线n=f（T L）有交点（即拖动系统的平衡点）； b)当转速大于平衡点所对应的转速时，T M＜T L，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M－T L＜０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M＞T L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M－T L＞０。 2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a)是系统应能以一定速度匀速运转 b)是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3.请简述并励发电机电压能建立的条件。 a)发电机的磁极要有剩磁； b)起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同； c)励磁电阻不能过大。 4.请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。 a)两种制动状态的区别在于转速是否变化 b)两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。 5.请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。 a)反馈制动为正常接法； b)反接制动：电源倒拉反接改变电枢电压的极性；倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻； c) 能耗制动将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。 6. 为什么直流电动机直接启动时启动电流很大？ 因电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故a N ST R U I =很大。 7. 对电动机的启动有哪些主要要求？ a) 启动转矩大，电流小 b) 平滑，安全可靠 c) 简单方便，功耗小 8. 直流他励电动机启动时，若在加上励磁电流之前就把电枢电压加上，这时会产生什么后果（从T L =0和T L =T N 两种情况加以说明）？ a) T L =0时飞车 b) T L =T N 时电枢电流很大。 9. 有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？ a) 依靠被调量（如转速）与给定量之间的偏差来进行调节，使被调亮接近不 变，但又必须具有偏差（即0≠?U ）的反馈控制系统，即有静差调节系统。该系统中采用比例调节器。 b) 依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即0=?U ）的反馈控制系统， 即无静差调节系统。该系统中采用比例积分调节器。 10. 什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指标之间有何关系？ a) 调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比，即 min max /n n D =； b) 静差率是指负载由理想空载转速到额定负载所对应的转速降落于理想空载 转速之比，即0/n n S ?= Mechatronic Control Systems Spring 2013 Dr. Bin Yao FINAL EXAM April 30, 2013 INSTRUCTIONS: 1.This is a Closed book exam. You are allowed one help sheet of hand-written summary. 2.Your exams must be stapled. 3.Circle your final answers. 4.Be neat and clear. PROBLEM 1 (20Points) Consider the following feedback system: where ()3 () (1) s P s s s + = - . You are required to design a controller to meet the following performance specifications: (P1).Zero steady-state error for ramp type reference input () r t and constant disturbance () d t (P2).The resulting closed-loop system should not have excessive transient responses for step reference input () R s, i.e., your design should avoid either excessive large overshoot or large undershoot in the step responses. To solve this problem, you are required to follow the following procedure: a)Determine the correct controller structure that is needed to meet the performance requirement P1. To receive full credit, you need to justify your answer as well. b)Determine the suitable desired pole locations of the closed-loop system so that the performance requirement P2 can be satisfied. Again, to receive full credit, you need to justify your answer as well. c)Determine the unknown controller parameters to meet the above performance requirements. Solutions: 由上面两条定理可以得到结论： 1、 a). As the plant has an integrator, to satisfy (P1), the controller only needs one integrator, i.e., ()() () (),with order()order()1 () C C C C N s C s N s D s sD s =≤+(1) With the controller (1), the closed-loop output is given by () ()() () ()() 22 3()3() ()()() 1()3()1()3() C C C C C C s N s s sD s Y s R s d s s s D s s N s s s D s s N s ++ =+ -++-++ (2) Y(s) - () R s () d s () C s() P s Controller Plant 机电传动与控制 一、填空题 1、凡是自动或手动接通和断开电路，以及能实现对电路或非电对象切换、控制、保护、检测、变换、和调节目的的电气元件统称为电器。 2、电器按工作电压等级分为低压电器和高压电器。 3、低压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以下的各种电器。 4、高压电器是指，工作电压在交流1200V或直流在1500V以上的各种电器。 5、电器按用途分为控制电器、主令电器、保护电器、配电电器和执行电器。 6、电器按工作原理分为电磁式电器和非电量控制电器。 7、电磁式电器大多主要由感测部分（电磁机构）和执行部分（触头系统）组成。 8、电磁机构是电磁式电器的感测部分，它的主要作用是将电磁能量转换为机械能量，带动触头动作，从而完成接通和分断电路。 9、电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁等组成。 10、常用的磁路结构分为衔铁沿棱角转动的拍合式铁心、衔铁沿轴转动的拍合式铁心、衔铁直线运动的双E型直动式铁心。 11、电磁式电器分为直流和交流两大类，都是利用电磁感应原理制成。 12、吸引线圈的作用是将电能转换成磁场能量。 13、所谓电磁铁的吸力特性，是指电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。 14、所谓电磁铁的反力特性，是指反作用力Fr随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。 15、交流电磁铁装短路环的作用是消除振动和噪声。 16、电器的触头主要有桥式触头和指形触头两种结构型式。 17、常用的灭弧方法有电动力灭弧、磁吹灭弧、灭弧罩灭弧和栅片灭弧等。 18、常用的开关电器主要有刀开关、转换开关、断路器和漏电保护断路器。 19、刀开关由操作手柄、触刀、静插座和绝缘底板组成。 20、刀开关按刀数分为单极、双极和三极。 21、转换开关又称组合开关。 22、断路器俗称自动开关，是用于低压配电电路不频繁通断控制，在电路发生短路、过载或欠电压等故障时，能自动分断故障电路，是低压配电线路中应用广泛的一种保护电器。 23、漏电保护断路器是一种安全保护电器，在电路中作为触电和漏电保护之用。 24、熔断器是用于配电线路的严重过载和断路保护。 25、熔断器的安秒特性是指熔断器的熔断时间与熔断电流的关系曲线。 26、熔断器的类型主要有：插入式、螺旋式、封闭管式和新型熔断器四种。 27、选择熔断器时，其额定电压应大于或等于线路的工作电压。 28、熔体额定电流电流的大小与负载的大小及性质有关。 29、主令电器是自动系统中专用于发布控制指令的电器。 30、主令电器按作用分为控制按钮、位置开关、万能转换开关和主令控制器等。 31、行程开关是一种利用生产机械的某些运动部件的碰撞来发出控制指令的主令电器。 32、接近开关又称无触点行程开关，是以不直接接触方式进行控制的一种位置开关。 33、万能转换开关是一种多档位、控制多回路的组合开关，用于控制电路发布控制指令或用于远距离控制。 34、接触器能频繁地接通或断开交直流主电路，实现远距离自动控制。 35、接触器有交流接触器和直流接触器两类。 36、继电器是根据某种输入信号接通或断开小电流控制电路，实现远距离自动控制和保护的自动控制电器。 37、继电器按输出形式分为有触点和无触点两类。 中南大学网络教育课程考试复习题及参考答案 机电传动与控制 一、填空题： 1.直流电动机常用的调速方法有___________________ 、___________________ 和 。 2.三相笼式异步电动机的启动方法有_______________________ 和______________________ 。 3.电气控制系统中常设的保护环节有短路保护、弱励磁保护、______________ 、________ 和__________ 4.三相鼠笼式异步电动机常用的调速方法有______________________ 和_____________________ 。 5.他励直流电动机的三种调速方法中，调速时机械特性变软的是____________________________ 。调速时机 械特性不变的是___________________________ 调速。 6.晶闸管的几个主要参数是_________________ 、 _____________ 、额定通态平均电流l T和维持电流I H 7.直流调速系统中，电流截止负反馈环节的作用是________________________________________ 。 8.三相鼠笼式异步电动机的降压启动方法有___________________ 、________________ 和自耦变压器启动。 9.生产机械对电动机调速系统提出的主要静态技术指标有___________________ 、____________ 和平滑性。 10.晶闸管可控整流电路的负载常有电阻性、___________________ 和________________ 。 11.三相绕线式异步电动机常用__________________ 进行启动和调速，也可以用______________ 进行启动。 12.三相鼠笼式异步电动机的电气停转方法有___________________ 和__________________ 。 13.在直流电动机的双闭环无静差调速系统中，转速环的作用主要是 。 电流环的作用主要是___________________________ 。 14.直流他励电动机可采用___________________ 启动或降压启动，目的都是为了 。 15.为了改变三相交流异步电动机的旋转方向，只要______________________________________ 即可。 16.无静差闭环调速系统，PI调节器中积分环节的作用是 _____________________________________ 。 17.交流电动机变频调速的特点有____________________________________________________________ ， 在恒转矩的变频调速系统中，常保持 ___________________ 为定值。 18.就一台直流电动机开环、有静差闭环、无静差闭环调速系统三者的静特性而言，机械特性最硬的 是__________________ ，最软的是___________________ 。 19.带电阻性负载的单相半波可控整流电路中，控制角〉的移相范围是____________________ ，控制角:- 和导通角［的关系式是_____________________ 。 20.交流异步电动机采用调压调速时，采用转速负反馈闭环系统，可以 21. _____________________________________________________ 电动机的短路保护和长期保护不同，前者是______________________________________________________________ ，后者是 _____________________ 、单项选择题： 1.电源线电压为380V,三相笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为 角形启动？（） A.不能 B. 能 2.直流电器的线圈能否串联使用？ A.不能 B. 能 3.直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变 A. K e B. C. U 4.三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.增大 B. 减少 C. 等于零380V,能否采用星形一一三 （） （） （） 五、计算题（要求写出主要步骤每题10分） 1.有台直流他励电动机，其铭牌数据为：PN＝5．5kW，UN=Uf=220V，nN=1500r／min，η=0．8，Ra＝0．2 Ω。试求： ①额定转矩TN ②额定电枢电流IaN； ③额定电枢电流时的反电势； ④直接启动时的启动电流； ⑤若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串人多大的启动电阻?此时启动转矩为多少? 解：1. TN=9.55PN/nN=9.55*5.5*1000/1500=35 N.m 2. IaN=pN/ (ηUN)=31.25A 3.E=UN-IaNRa=220-31.25*0.2=213.75V 4.Ist=UN/Ra=220/0.2=1100A 5.I’st=UN/(Ra+Rad) ≤3IsN Rad≥UN/3IaN-Ra=220/(3*31.25)-0.2=2.15Ω T’st=KtφI’st=(9.55E/nN)3IaN=(9.55*213.75/1500)*3*31.25=127.6 N.m 2．某一调速系统在高速时的理想空载转速no1=1450r／min，低速时的理想空载转速n02=100r／min，额定负载时的转速降△nN=50rmin。 ①试画出该系统的静特性； ②求出调速范围D和低速时系统的静差度s2； ③在nmax与s2一定时，扩大调速范围的方法是什么?调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性? 解：1.静特性 2. D=nmax/nmin=(n01- △nN)/ (n02- △nN) =(1450-50)/(100-50)=28 S2= △nN/n02=0.5 2.有一台三相异步电动机，正常运行时为Δ接法，在额定电压UN下启动时，其启动转矩Tst=1.2TN(TN为额定转矩)，若采用Y—Δ换接启动，试问当负载转矩TL=35％TN时，电动机能否启动?为什么? TstY=1/3*1.2TN=0.4TN>0.35TN=TL 3.试说明图中几种情况下系统的运行状态是加速?减速?还是勾速?(图中箭头方向为转矩的实际作用方向) 一、分析与简答题 1.请简述机电传动系统稳定运行的条件。 a)电动机的机械特性曲线n=f（T M）和生产机械的特性曲线n=f（T L）有交点（即拖动系统的平衡点）； b)当转速大于平衡点所对应的转速时，T M＜T L，即若干扰使转速上升，当干扰消除后应有T M－T L＜ ０。而当转速小于平衡点所对应的转速时，T M＞T L，即若干扰使转速下降，当干扰消除后应有T M －T L＞０。 2.请解释机电传动系统稳定运行的含义。 a)是系统应能以一定速度匀速运转 b)是系统受某种外部干扰作用（如电压波动、负责转矩波动等）而使运行速度稍有变化时，应保证在 干扰消除后系统能恢复到原来的运行速度。 3.请简述并励发电机电压能建立的条件。 a)发电机的磁极要有剩磁； b)起始励磁电流所产生的磁场的方向与剩磁磁场的方向相同； c)励磁电阻不能过大。 4.请简述电动机制动的稳定制动和过渡制动状态的共同点和不同点。 a)两种制动状态的区别在于转速是否变化 b)两种制动状态的相同点在于电动机发出的转矩与转速方向相反。 5.请简述直流他励电动机的三种制动方式的接线方法。 a)反馈制动为正常接法； b)反接制动：电源倒拉反接改变电枢电压的极性；倒拉反接制动在电枢电路内串入附加电阻； c)能耗制动将外部电枢电压降为零，并将电枢串接一个附加电阻短接。 “机电传动与控制”习题 第1次作业 1、（教材4-9）设计一台设备的电气控制原理图，满足以下要求： （1）该设备由三台三相笼型感应电动机M1、M2和M3拖动； （2）起动时，按照M1、M2和M3的顺序起动； （3）停止时，按照相反的顺序停止； （4）上述动作均要求一定的时间间隔； （5）设置短路和过载保护。 解： L1 L2 L3 2、（教材4-13）托盘由一台电动机驱动，试设计其电气控制原理图，要求如下： （1）按下起动按钮，托盘由原地A起动，前进到B点碰到行程开关SQ2后停止； （2）过一时间后，按下返回按钮，才能从B点起动，后退碰到原位行程开关SQ1后停止，即回到原地A点； （3）托盘在前进或后退过程中可在中间任意位置停止； （4）托盘停在中间任意位置，按下复位按钮，能够回到原地。 （5）设置短路和过载保护。 解： KM2 L1L2L3 第2次作业 1、 以下为一条自动运输线的控制电路，该运输线由两台电动机拖动，M1拖动运输机，M2拖动 卸料机。请完成： （1）分析控制电路的动作过程； （2）主电路和控制电路有哪些保护，简述保护过程； （3）针对运输线，控制电路有哪些功能。 3～50Hz 解： （1）控制电路的动作过程： ①从主电路可以看出，电动机M1的通断电由接触器KM1控制，电动机M2的通断电由接触器KM2控制；主电路中，两个电机均有热继电器和熔断器，可实现过载保护和热保护； ②在控制电路中，按SB1，KM1自锁，可实现电动机M1的起动； ③在控制电路中，按SB2，必须KM1已经通电，接触器KM2才能通电，电动机M2才能起动； ④按SB4，接触器KM2断电，电动机M2单独停机，电机M1保持运行状态； ⑤按SB3，时间继电器KT 通电并自锁，此时接触器KT1的常闭触点断开，KM2马上断电，电动机M2马上停机；KT1通电一段时间后，其通电延时断开触点打开，接触器KM1断电，电动机M1停机； （2）主电路和控制电路的保护 KT 2016年第1学期《机电传动与控制》课程考核试卷 课程名称：机电传动与控制 课程代码： 开课教学部： 任课教师： 年级、专业： 2015级机械制造及其自动化 考试时间：120分钟 考核方式：闭卷 开卷□ 实验操作 □ 一、 单项选择题（本大题共30小题，每小题1分，共15分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个最符合题目要求，请将其代码填写在题前的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．三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 ）增加 （b ）减小 （c ） 等于零 （d ）不变 2．励磁绕组和电枢绕组分别由两个电源供电的电动机叫做（ ）直流电动机。 （a ）并励 （b ）他励 （c ）串励 （d ）复励 3．当电动机产生的拖动转矩T ＞负载转矩Tz 时，电动机处于（ ）工作状态。 （a ）静止 （b ）等速旋转 （c ）减速 （d ）加速 4．下列电器中，不能实现短路保护的是（ ）。 （a ）熔断器 （b ）过电流继电器 （c ）热继电器 （d ）断路器 5．下列各项中，（ ）不是变压器的主要功能。 （a ）电压变换 （b ）功率变换 （c ）电流变换 （d ）阻抗变换 6．三相交流异步电动机常用的调速方法中，（ ）可以实现范围较宽的平滑调速，其应用将越来越广泛。 （a ）变频调速 （b ）变极调速 （c ）变压调速 （d ）变阻调速 7．三相交流电动机的电气制动不包括（ ）。 （a ）能耗制动 （b ）反接制动 （c ）回馈制动 （d ）机械制动 8．单结晶体管在可控整流电路中起的作用是（ ）。 （a ）整流 （b ）触发 （c ）过压保护 （d ）过流保护 9．步进进电动机转角与脉冲电源的关系是（ ）。 （a ）与电源脉冲频率成正比 （b ）与电源脉冲数成正比 （c ）与电源脉冲宽度成正比 （d ）与电源脉冲幅值成正比 10．在机电传动控制系统中，作为测量元件使用的是（ ）。 （a ）步进电机 （b ）测速发电机 （c ）伺服电机 （d ）直线电机 11. 电源电压为380V ，三相笼型异步步电动机定子每相绕组的额定电压为220 V 时，能否采用星形一三角形启动？（ ） （a ）能 （b ）不能 （c ）无法确定 12. 三相异步电动机带一定负载时，若电源电压降低了，此时电动机转矩（ ） （a ） 增加 （b ）减少 （c ）不变 13. 电动机所产生的转矩在任何情况下，总是由轴上的负载转矩和（ ）之和所平衡。 （a ）静态转矩 （b ）加速转矩 （c ）减速转矩 （d ）动态转矩 14.下面（ ）是属于直流电动机的定子部分？ （a ）换向器 （b ）电枢绕组 （c ）励磁绕组 （d ）风扇 15. 绕线式三相异步电动机，转子串电阻起动时（ ）。 （a ）起动转矩增大，起动电流增大 （b ）起动转矩减小，起动电流增大 （c ）起动转矩增大，起动电流不变 （d ）起动转矩增大，起动电流减小 二、填空题（本大题共12小题，每空1分，共15分） 请将答案填写在题内的横线上。 1．通常电动机的铭牌上标有符号△/Y 和数字220/380，前者表示 _，后者表示对应于不同接法的_ 。 2． __是一种依靠电磁力的作用使触点闭合或分离来接通和断开电动机或其它用电设备的自动电器。 3．异步电动机在一定负载稳定运行的条件下，欲得到不同的转速，其调速方法有： __ __、 __和改变电源频率。 4．直流发电机通常按励磁方法来分类，分为__ 、并励直流发电机、串励直流发电机和复励直流发电机。 5．三相交流异步电动机在结构上包括三相 __电动机和三相绕线式电动机。 6．机电传动系统从某一个稳定状态变化到另一个稳定状态的过程，称为 __。 7．变压变频调速适合于_________以下的调速，恒压弱频调速适合于_________以上的调速。 8．在自动控制系统中，伺服电动机是一个执行元件，它把接收到的__________变为电机的一定转速或者角位移。 9．三相交流电动机和直流电动机的制动都可采用__________制动和能耗制动。 10．旋转变压器由铁芯、两个定子线圈和转子线圈组成，是测量__________的传感器。 11．电气线路图可分为__ ________和辅助电路两部分，根据需要，电气线路图包括电气原理图、电气安装图和电气互连图三种形式。 12、通常把异步电动机固有机械特性上最大电磁转矩与额定转矩之比称为电动机的__ ________。 学 号： 姓 名： 所属教学部： 年 级： 专 业： 装订密封线 考生答题不得出现红色字迹，除画图外，不能使用铅笔答题；答题留空不足时，可写到试卷背面；请注意保持试卷完整。 机电传动控制复习提纲 第一章机电传动的动力学基础 1.机电传动运动方程的几种形式 2.1、2.2、2.3题 2.飞轮矩、转动惯量的折算 2.7、2.8 3.机电传动系统稳定平衡点的判断 2.11 第三章直流电机的工作原理与特性 1.基本方程 电动势方程：E k e n 电磁转矩方程：T k t I a 电枢回路电动势平衡方程：U E I aR 2.固有机械特性与人为机械特性（电枢串接电阻、改变电枢电压、改变磁通）的曲线与特点 3.计算题类型：3.10、3.15；分析题类型：3.21 第四章机电传动系统的过渡过程（略） 第五章交流电动机的工作原理及特性 1.固有机械特性（式5.27）与人为机械特性（降低电源电压、定子回路串接电阻或电抗、改变电源频率、转子回路串接电阻） 2.交流电机启动方法 3.三相异步电动机调速特性（式5.36） 4.单相异步电动机工作原理 5.计算题类型：5.6、5.11 第六章控制电机 1.两相交流伺服电机消除自转的方法 第七章机电传动控制系统中常用的检测元件 略 第八章继电器-接触器控制 1.继电器-接触器控制的基本线路 （直接启动、转子串接电阻启动、正反转控制、Y—△接法降压启动） 例题：8.18 第九章PLC控制 1.PLC基本结构 2.PLC等效继电器 3.梯形图编程 4.例题：三相异步电机启停控制、三相电机正反转控制、三相电机Y-△启动控制、搬运机械手控制 《机电传动控制》复习重点 第2xx机电传动的动力学基础 机电传动系统的运动方程式 会判断驱动力矩和负载力矩的正负号 并能够根据该方程式判断机电系统的运动状态 动态转矩的概念 机电传动的负载特性 什么是负载特性：电动机轴上的负载转矩与转速之间的关系 4种典型的负载特性曲线 恒转矩负载包括反抗性恒转矩负载和位能性负载 机电传动稳定运行的条件 充分必要条件 掌握判断稳定工作点的方法 第三章直流电机的工作原理及特性 直流电机既可以用作电动机也可以用作发电机 任何电机的工作原理都是建立在电磁力和电磁感应的基础上的 直流电机做发电运行和电动运行时都会产生电动势E和电磁转矩T，但是不同的运行方式下其作用是不同的 电势平衡方程 力矩平衡方程 并励发电机电压建立的三个条件是什么？ 机电传动与控制期末考试及答案一：选择题：（从下列各题备选答案 中选出正确答案） 1、关于交流电动机调速方法不确的有： ( D ) 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。 2、如图所示，判断哪组是正确的。 ( A ) T??TTTT?T a (b) ） (c) （LMMLLM，匀速状态= B：图（b）为正，是拖动转矩，加速状态：图（Aa）TTT LMM为正，为负，减速状态）C：图（c TT LM ( B ) 3、延时闭合的动合触点是： A B C D 4、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 B 。 A：减少； B：增加； C：等于零。 5、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 。 A：相同； B：大； C：小。 6、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 ) C：不能确定：能； B：不能；A ( B ) 8三相 异步电动机的何种制动又叫发电制动。能耗制动。 C 反接制动；B 反馈制动； A T2?1.T换接启动，试问当负载转矩，若采用9、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????Nst T%?35T A ，电动机能否启动？NL C：不能确定：不能；A：能； B ( B ) ．．恒功率型机械特性为负载转矩与转速成：10 ; B 反比。A 正比 是：制的实作行场床在可台控以，地远床离放一制中、11集控台般在机较的方 可在制也以机现进操，现控） B （． A：集中控制 B：分散控制 C：联合控制 D：点动控制 12、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 ) 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； 13.下列方法中哪一个不是消除交流伺服电动机“自转”的方法：( A ) A：增大转子转动惯量； B：增大转子电阻； C：减小转子转动惯量； 14.电源线电压为380V，三相鼠笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为220V 时，能否采用星形—三角形启动？B A.能 B.不能 C.不一定 15、机电传动系统稳定工作时中如果T>T，电动机旋转方向与T相同，转速将产 生的变化是。MML（ B ） A．减速 B．加速 C．匀速 D．停止 16、机电传动系统中如果T机电传动控制试题及答案
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