《机电传动控制》课程总复习2013.01
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 4、机电传动系统稳定工作时，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。（ C ）A．减速B．加速C．匀速D．停止 5、设电动机某一转动方向的转速n为正，则约定电动机转矩T M与n_________的方向为_________。（A）A．一致、正向B．一致、反向C．相反、正向D．以上都不对 6、_________的作用方向恒定，与运动方向无关。（ C ）A．反抗转矩B．离心式转矩C．位能转矩D．恒功率转矩 7、起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是_________。（ B ）A．恒功率型B．位能型恒转矩 C．反抗型恒转矩D．直线型机械特性 8、下面哪个部分是属于直流电动机的定子部分？（ C ）A．换向器B．电枢绕组C．励磁绕组D．风扇 9、复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是。（ D ）A．串联B．并联 C．单独分开连接D．一部分串联其他的并联 10、直流电动机最常用的启动方式是_________。（ B ）A．串电阻启动B．降压启动C．直接启动D．调节励磁启动 11、_________的调速方式可以实现对恒转矩型负载的无极调速。（A）A．调压调速B．串电阻调速C．弱磁调速D．A和B 12、直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变_________。（ B ）A．K e B．ΦC．I a D．U 13、直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变_________。（ D ）A．K e B．ΦC．I a D．U 14、τm是反映机电传动系统_________的物理量。（ B ）A．时间惯性B．机械惯性C．热惯性D．电磁惯性 15、加快机电传动系统的过渡过程，可以减少_________。（A）A．GD2B．n C．T d D．T M 16、绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩_________。（ D ）A．愈大B．愈小C．不变D．不一定 17、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 ） A ．增加 B ．不变 C ．减小 D ．等于零 18、一台三相异步电动机运行时转差率为25.0=s ，此时通过气隙传递的功率有 。（ A ） A ．%25的转子铜耗 B ．%75是转子铜耗 C ．%75是输出功率 D ．25%是铁损 19、绕线式三相异步电动机，转子串电阻起动时 。 （ D ） 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 20、设计在Hz f 501=电源上运行的三相感应电动机现改为在电压相同频率为Hz 60的电网 上，其电动机的 。 （ D ） A ．st T 减小，max T 不变 B ．st T 减小，max T 增大 C ．st T 增大，max T 增大 D ．st T 减小，max T 减小 21、三相异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机转矩_________。 （ B ） A ．增加 B ．不变 C ．减小 D ．等于零 22、鼠笼式异步电动机不采用_________方法启动。 （ B ） A ．全压启动 B ．逐级切除启动电阻 C ．延边三角形启动 D ．Y -?降压启动 23、 不是三相异步交流电动机固有机械特性曲线的四个特殊点。 （ B ） A ．理想空载点 B ．负载工作点 C ．启动工作点 D ．临界工作点。 24、三相交流异步电动机采用能耗制动时，应采取的方法是 。 （ C ） A ．切断三相交流电源 B ．切断三相电源，并在定子二相绕组中通入交流电 C ．切断三相电源，并在定子二相绕组中通入直流电 D ．三相交流电源中任意两相反接 25、不能用于交流鼠笼式异步电动机的调速控制方法是 。 （ C ） A ．变电源频率调速 B ．变极对数调速 C ．串级调速 D ．变电源电压调速 26、普通晶闸管导通之后，要恢复其阻断状态，应该采取的措施是 。 （ B ） A ．阴极电流增加 B ．阳极电压取反 C ．触发控制极电压取消 D ．阳极电压增加 27、带电阻性负载的单相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为_________，最大反向电压为_________。 （ C ） A ．22U 、23U B ．22U 、26U C ．22U 、22U D ．23U 、26U 28、带电阻性负载的单相半波可控整流电路中，α的移向范围是_________，而对应的θ的变化范围为_________。 （ C ） A ．π~0、π~0 B ． 3/~0π、π~0 C ．π~0、0~π D ．0~3/π、π~0 29、带电阻性负载的三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为_________，最大反向电压为_________。 （ B ） A ．22U 、23U B ．22U 、26U C ．2U 、2U D ．23U 、26U 30、在单闭环直流调速系统中，若要组成有静差的调速系统，则调节器应采用_________。 （ C ） A ．I 调节器 B ．PI 调节器 C ．P 调节器 D ．PID 调节器 31、在单闭环直流调速系统中，若采用比例调节器，闭环系统的静态转速降与开环系统转速降的关系为_________。 （ B ） A ．相同 B ．1/（1+K ）倍 C ．（1+K ）倍 D ． K 倍 32、正常运转的直流无差调速系统，当△U=0时，系统将 。 （ C ） A ．停止运转 B ．在接近给定转速下运转 C ．在给定转速下运转 D ．以上都不是 33、消除交流伺服电动机“自转”现象的方法是？ （ A ） A ．增加转子导条的电阻 B ．减少极对数 C ．增加极对数 D ．增加电源频率 34、对一台确定的步进电动机而言，其步距角决定于_________。 （ C ） A ．电源脉冲的频率 B ．电源脉冲的幅值 C ．电机的通电方式 D ．电机的负载大小 35、步进电动机转角与脉冲电源的关系是_________。 （ B ） 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 36、步进电动机的主要性能指标不包含 。 （ B ） A ．步距角 B ．启动转矩 C ．最大静转矩 D ．空载启动频率 37、决定电动机容量的主要因素是_________。 （ A ） A ．电动机的过载能力 B ．电动机的启动能力 C ．电动机的允许最高工作温度 D ．电动机的运行效率 38、下列电器哪一种不是自动电器？ （ A ） A ．组合开关 B ．直流接触器 C ．继电器 D ．热继电器 39、接触器的常态是指？ （ A ） A ．线圈未通电情况 B ．线圈带电情况 C ．触头断开时 D ．触头动作 40、电压继电器的线圈与电流继电器的线圈相比，特点是 。 （ C ） A ．电压继电器的线圈与被测电路串联 B ．电压继电器的线圈匝数少、导线粗、电阻小 C ．电压继电器的线圈匝数多、导线细、电阻大 D ．电压继电器的线圈匝数少、导线粗、电阻大 41、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在( B ) A ．导通状态 B ．关断状态 C ．饱和状态 D ．不定 42、若增大SPWM 逆变器的输出电压基波频率，可采用的控制方法是 。 ( C ) A ．增大三角波幅度 B ．增大三角波频率 C ．增大正弦调制波频率 D ．增大正弦调制波幅度 43、将直流电能转换为交流电能馈送给交流电网的变流器是 。 （ A ） A ．有源逆变器 B ．AC/D C 变换器 C ．DC/AC 变换器 D ．无源逆变器 44、单相半波可控整流带电阻性负载R 电路，设变压器二次侧相电压有效值为U 2，则直流电流平均值为 。 （ B ） A ．)cos 1(5.402 α+R U B ． )cos 1(25.202 α+R U C ．)cos 1(.902 α+R U D ．)2 cos 1(5.402α-R V 45、晶闸管串联时，为达到静态均压，可在晶闸管两端并联相同的 。 （ A ） A ．电阻 B ．电容 C ．电感 D ．阻容元件 46、采用交流接触器、按钮等构成的鼠笼式异步电动机直接启动控制电路，在合上电源开关后，电动机启动、停止控制都正常，但转向反了，原因是 。 （ C ） A ．接触器线圈反相 B ．控制回路自锁触头有问题 C ．引入电动机的电源相序错误 D ．电动机接法不符合铭牌 47、在鼠笼式异步电动机反接制动过程中，当电动机转速降至很低时，应立即切断电源，防止 。 （ B ） A ．损坏电机 B ．电动机反转 C ．电动机堵转 D ．电机失控 48、接触器的文字符号是 。 （ A ） A ．KM B ．KS C ．KT D ．KA 二、填空题 1. 机电传动系统的发展经历了 成组拖动 、单电动机拖动和 多电动机拖动 三个阶 段。 2. 生产机械的机械特性指电动机轴上的 负载转矩 和 转速 之间的函数关系。 3. 直流电动机的结构包括 定子 和 转子 两部分。 4. 直流发电机按励磁方法来分类，分为 他励 、并励、串励和 复励 四种。 5. 直流发电机的重要运行特性是 空载特性 和 外特性 。 6. 直流他励电动机的制动状态分为 反馈制动 、反接制动和 能耗制动 三种形式。 7. 直流他励电动机的反接制动分为 电源反接制动 和 倒拉反接制动 两种。 8. 直流电动机的启动方法有 降压启动 和 电枢电路外串启动电阻 。 9. 要有效地缩短过渡过程的时间，应设法 减少GD 2 和 加大动态转矩T d 。 10. 常用的交流电动机有 三相异步电动机 和 同步电动机 。 11. 三相鼠笼式异步电动机的启动方式有 全压启动 和 降压启动 。 12. 三相鼠笼式异步电动机常用的调速方式 变极调速 和 变频调速 。 13. 直流电动机常用的调速方法有改变电枢电路外串电阻、 改变电枢电压 和 改变主磁 通 。 14. 电气控制系统中常设的保护环节是 短路保护 、 过电流保护 、长期过载保护、零 电压与欠电压保护和弱励磁保护。 15. 晶闸管的导通条件是 阳极加正向电压 与 控制极加正向电压 。 16. 晶闸管由导通转变为阻断的条件是 阳极电压降到零或反向 ，阻断后它所承受的电压 大小决定于 电源电压 。 17. 我国规定的标准短时工作制运行时间是 10min 、 30min 、60min 及90min 。 18. 我国对顶专供重复短时工作制的标准暂载率为 15% 、 25% 40%及60%。 19. 交流异步电动机常用的调速方法有 调压 、 改变极对数 、 变频 。 20. 异步电动机，现运行在正向电动状态，现采用电 源反接制动停车，则应把 电动机三 相电源的相序改变 ，当转速接近零时，应 将电源切断 。 21. 在脉动磁场作用下的单相异步电动机是没有 启动 能力，所以为了解决这一问题，经 常采用 电容分相式（或罩极式单相） 异步电动机。 22. 自动调速系统的动态技术指标为 最大超调量 、 过渡过程时间 、 震荡次数 。 23. 伺服电动机是将 电 信号转换成 轴上的转角或转速 信号的控制电机。 24. 单闭环直流调速系统，放大器采用比例调节器，则该系统是一个 有静差调速 系统。 25. 三相异步电机转速为n ，定子旋转磁场的转速为1n ，当1n n <时为 电动 运行状态； 当1n n >时为 发电 运行状态；当n 与1n 反向时为 电磁制动 运行状态。 三、判断题 1、实际的拖动系统常是单轴拖动系统，这是因为多轴拖动系统中克服传动摩擦耗损的能量过多。 （ × ） 2、机电传动系统中，电动机的转矩始终大于负载的转矩，就是稳定系统。 （ × ） 3、典型生产设备的机械特性中，反抗转矩方向总是与运动方向相反。 （ √ ） 4、电动机运行在启动状态下，电动机转矩和转速方向是相反的。 （ × ） 5、机电传动系统中低速轴转矩大，高速轴转矩小。 （ √ ） 6、在机电传动系统的运动方程式中，位能转矩符号有时为正、有时为负。 （ √ ） 7、机电传动系统中，电动机能够以一定速度匀速运转的，就是稳定系统。 （ × ） 8、直流电机作发电机运行产生电动势E ，而作电动机运行时产生电磁转矩T ，两者不可共存。 （ × ） 9、直流他励电动机启动前必须先加励磁电流，在运转过程中，决不允许励磁电路断开或励磁电流为零。 （ √ ） 10、电动机的调速即由于电动机负载转矩发生变化（增大或减小），而引起的电动机转速变化（下降或上升）。 （ × ） 11、直流他励电动机通过串电阻的方式既可以实现电动机的启动又可以实现电动机的调速，因此为了简化电路，常常共用一个电阻做为启动电阻和调速电阻。 （ × ） 12、直流他励电动机的制动是指电动机脱离电网，靠摩擦阻转矩消耗机械能使转速慢慢下降，直到转速为零而停车。 （ × ） 13、直流他励电动机的弱磁调速常常和降压调速配合使用，以扩大调速范围。 （ √ ） 14、倒拉反接制动常用在生产机械要求迅速减速、停车和反向的场合及其要求经常正反转的机械上。 （ × ） 15、采用反馈制动下放重物，可以通过附加电阻来改变电动机的转速，使重物低速安全下放。 （ × ） 16、电源倒拉反接可以通过改变附加电阻的大小，得到极低的下降速度，保证生产的安全。 （ × ） 17、直流电动机电动运行时，只要把外接电枢电压切除，就进入能耗制动状态。 （ × ） 18、直流电动机的机械特性曲线是描述电机的转矩与转速关系的曲线。 （ √ ） 19、缩短机电传动系统过渡过程时间应设法减少GD 2 。 （ √ ） 20、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380V 时，不能采用星形——三角形启动。 （ × ） 21、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，不能采用星形——三角形启动。 （ √ ） 22、三相鼠笼式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大。（×） 23、要改变三相异步电动机的旋转方向，只要把定子绕组接到电源的三根导线中的任意两根对调即可。（√） 24、交流异步电动机在启动时转差率S最小，额定转速时转差率S最大。（×） 25、交流同步电动机的转差率S比较小。（×） 26、对于异步电动机，转差功率就是转子铜耗。（×） 27、交流鼠笼式异步电动机在Y-△启动时转矩T st大于额定转矩T n。（×） 28、当三相异步电动机转子绕组短接并堵转时，轴上的输出功率为零，则定子侧输入功率亦为零。（×） 29、交流同步电动机的启动比交流异步电动机方便。（×） 30、异步电动机的负载转矩在任何时候都绝不可能大于额定转矩。（×） 31、三相异步电动机转子和旋转磁场之间的转速差是保证转子旋转的主要因素。（√ ） 32、转子电路传电阻的调速方法只适用于绕线式异步电动机。（√ ） 33、带变动负载时电动机用等值法初选容量后，还必须效验其启动转矩和过载能力。（√ ） 34、带电感性负载的可控整流电路，由于负载电感愈大，导通角愈大，所以输出电压和输出电流的平均值也就愈大。（×） 35、单相半控桥线路主要用于电动机需要正反转的逆变电路中。（×） 36、很多场合中，同一套晶闸管电路即可实现整流，又可实现逆变。（√） 37、晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用。（√） 38、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差90°。（×） 39、直流电器的线圈能串联使用。（√） 40、交流电器的线圈能串联使用。（×） 41、直流接触器比交流接触器更适用于频繁操作的场合。（√） 42、交流电器的线圈能接入与其额定电压相等的直流电源中使用。（√） 43、单闭环无静差调速系统，是按偏差进行控制的，能减少偏差并最终消除偏差。（√） 44、SPWM交流调速系统称为脉冲宽度调制型变频调速系统。（×） 45、变频器基频以下的变频调速时，要求U/f保持常数。（√） 46、变频调速系统属于转差功率回馈型调速系统。（×） 47、变频调速系统属于转差功率不变型调速系统。（√ ） 48、串极调速系统属于转差功率消耗型调速系统。（×） 49、无刷直流电动机属于异步电动机。（×） 50、带变动负载时电动机用等值法初选容量后，还必须效验其启动转矩和过载能力。（√ ） 51、电器控制中熔断器的作用是防止电气线路短路。（√ ） 52、单电压限流型步进电动机驱动电路的优点是功率消耗小。（×） 53、力矩电动机一般转速比较低。（√ ） 54、伺服电动机是将电信号转换成轴上的转角或转速信号的控制电机。（√ ） 55、当晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极加何种极性触发电压，管子都将工作在关断状态。（√ ）56、三相半波可控整流电路输出的整流电压脉动比三相全波可控整流电路输出的整流电压脉动小。（×） 四、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. 什么是整流器？什么是逆变器？什么是有源逆变器？什么是无源逆变器？ a) 交流电变成直流电的装置称为整流器，反之称为逆变器 b) 把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去，称为有源逆变器；把直流电逆变为 某一频率或可变频率的交流电供给负载，则成为无源逆变器。 11. 对晶闸管触发电路产生触发脉冲有哪些要求。 a) 足够大的触发电压和电流 b) 有一定的脉冲宽度 c) 不触发时的输出电压小，最好为负，前沿要陡 d) 与主电路同步 12. 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 ?= c) D 与S 之间是相互关联的，调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的 转速可调范围；对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。 13. 试说明图中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 矩的实际作用方向） T M >T L T M >T L a) b) T M =T L T M c) d) a ）加速 b ）减速 c ）减速 d ）加速 14. 在图中，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？ n n T n n 1、2、4稳定运行，3不稳定运行。 15. 在电动机控制线路中，已装有接触器，为什么还要装电源开关？它们的作用有何不同？ 答：电源开关如铁壳开关、自动空气开关一般不适宜用来频繁操作和远距离控制，而一般的电动机控制都有这方面的要求。交流接触器适用于频繁地遥控接通或断开交流主电路，它具有一般电源所不能实现的遥控功能，并具有操作频率高、工作可靠和性能稳定等优点。但交流接触器保护功能较差，不具备过载、短路等保护功能，而这些功能又是通常电动机控制回路所必须的。一般电源开关，特别是自动空气开关，它的保护机构完善齐全，能对电动机进行有效保护。所以需由两者配合使用才能做到控制灵活、保护齐备。 16. 热继电器能否作短路保护？为什么？ 答：热继电器不能作短路保护。因为热继电器主双金属片受热膨胀的热惯性及操作机构传递信号的惰性原因，使热继电器从过载开始到触头动作需要一定的时间，也就是说，即使电动机严重过载甚至短路，热继电器也不会瞬时动作，因此热继电器不能用作短路保护。 17. 直流调速系统如下图所示，试分析是何种调速系统？有哪些反馈？并分析当负载增加后，系统的调整过程。（四道题目，图分别是P309图11.9的速度负反馈、P312图11.10的 电压负反馈、P313图11.11的电压负反馈和电流正反馈系统、P315图11.13电流截止负反馈）。 调整过程可参考下面电压负反馈调速系统的形式： 18. 在变压变频的交流调速系统中，给定积分器的作用是什么？ 答：给定积分器是一个具有限幅的积分环节，它将给定的正、负阶跃信号转换成正、负斜坡信号。正斜坡信号使启动过程变得平稳，实现软启动；负斜坡信号使停车过程变得平稳。 五、计算题 1. 有一直流电动机脉宽调速系统（PWM-M ）, 若外加电源电压U (E )=100V ，脉冲频率 f =4000H Z ，在脉冲周期内全导通时的理想空载转速n 01=1000r/min ，如要求电动机的理想空载转速n 02=400r/min ，问：此系统在一脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度）T 1应是多少？ 解： ms ms n n n T T ms s f T 175.010002)4001000(25.0225.040001 1 0102011=?+=+====）（故因 2. 一台三相异步电动机，定子绕组接到频率为Hz f 501=的三相对称电源上，已知它运行 在额定转速min /960r n N =。问： （1） 该电动机的极对数p 是多少？ （2） 额定转差率S N 是多少？ （3） 额定转速运行时，转子电动势的频率f 2是多少？ 解：（1） 已知异步电动机额定转差率较小，现根据电动机的额定转速min /960r n N =， 便可判断出它的同步转速min /10000r n =。于是 3100050606001=?== n f p （2）额定转差率 04.01000960100000=-=-=n n n S N N （3）转子电动势的频率f 2 Hz Hz f S f N 25004.012=?== 3. 有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为： KW P N 102=,min /1460r n N =,V U N 380=，?接法，868.0=N η，88.0cos =N ?， 5.1/=N st T T ，5.6/=N st I I 。试求： （1） 定子磁极数p ； （2） 额定输入电功率P IN ，额定电流I N ； （3） 采用Y —?换接启动时的启动电流和启动转矩。 解：（1）现根据电动机的额定转速min /1460r n N =，便可判断出它的同步转速 min /15000r n =。于是2150050606001=?==n f p （2）KW KW P P N N N 52.11868.0101===η A A U P I N N N 2088.0380352.11cos 31=??== ? （3）A A A I I I N st stY 3.433205.635.63 =?=== m N m N T T T N st stY ?=??===7.3234.655.135.13 4. 有一直流调速系统， min /145001r n =，min /14502r n =，min /10r n N =?，试求：系统的调速范围和系统允许的静差度。 解：系统的调速范围 67.101351440101451014500201min max ==--=?-?-==N N n n n n n n D 系统允许的静差度 069.014510022==?==n n S S N 5. 如图所示，在单相半波可控整流电路中，设负载为纯电阻，交流电源电压U 2为220V ， 输出的直流平均电压U d =50V ，输出电流平均值I d =20A 。试求： （1） 晶闸管的控制角α R U d T （2） 电流有效值e I 。 解：（1）根据2cos 145.02 α+=U U d 故 0199100122045.050 2145.02cos 2≈-=-??=-=U U d α 90≈α （2）单项半波纯电阻的电流波形系数K=2.22，故电流有效值 A A KI I d e 4.442022.2=?== 6. 一台直流他励电动机，其额定数据为：KW P N 17=,min /1500r n N =,V U N 220=， A I N 91=，Ω=22.0a R 。试求： （1） 额定转矩N T ； （2） 直接启动时的启动电流st I ； （3） 如果采用降压启动，启动电流仍限制为额定电流的两倍，电源电压应为多少？ 解：（1）额定转矩 m N m N n P T N N N ?=??==2.1081500101755.955.93 （2）直接启动时的启动电流 A A R U I a N st 100022.0220=== （3）降压启动时 N a st I R U I 2==' 故电源电压 V V R I U a N 4022.09122=??== 7. 一台直流他励电动机，其额定数据为：KW P N 2.2=,min /1500r n N =,V U N 110=， 8.0=η，Ω=4.0a R 。试求： （1） 额定转矩N T ，额定电枢电流N I ；m N T N ?=14， A U P I N N N 25==η （2） 直接启动时的启动电流st I ；A I st 275= （3） 如果要使启动电流不超过额定电流的2倍，求启动电阻为多少欧？ N ad a N st I R R U I 2≤+=' 故Ω=Ω?? ? ??-?=-≥8.14.02521102a N N st R I U R ， 8．一台Hz 50、八极的三相感应电动机，额定转差率04.0=N s ，问该机的同步转速是多 少？当该机运行在min /700r 时，转差率是多少？当该机运行在min /800r 时，转差率是多少？当该机运行在起动时， 转差率是多少？ 解 同步转速 m i n /750min /450 606011r r p f n =?== 额定转速 m i n /720min /750)04.01()1(1r r n s n N N =?-=-= 当min /700r n =时，转差率 067.075070075011=-=-=n n n s 当min /800r n =时，转差率 067.0750 80075011-=-=-=n n n s 当电动机起动时，0=n ，转差率 1750750 11==-=n n n s 9. 一台三相四极Hz 50感应电动机，kW P N 75=，min /1450r n N =，V U N 380=，A I N 160=，定子Y 接法。已知额定运行时，输出转矩为电磁转矩的%90，21Cu Cu p p =，kW p Fe 1.2=。试计算额定运行时的电磁功率、输入功率和功率因数。 解 转差率 0333.015001450 1500=-=s 输出转矩 m N n P P T N N ?===2.49455.9n 5.5922 电磁功率 kW kW T T P em em 21.86601500 29.02.4949.0121=??=Ω=Ω=π 转子铜耗 W W sP p em Cu 2870862100333.02=?== 定子铜耗 W p p Cu Cu 287021== 输入功率 W W P p p P em Fe Cu 91180)8621021002870()(11=++=++= 功率因数 867.01603803911803c o s 11=??==N N I U P ? 10. 有一电阻性负载，需要直流电压U d =70V 、电流I d =30A 供电，若采用单相半波可控整流电路，直接接在220V 的交流电网上，试计算晶闸管的导通角θ。 解：()d 2 1cos 0.452U U α+= 65.5α?= 晶闸管的导通角θ =180-65.5=114.5° 机电传动控制复习题库 机电传动控制习题库 一、选择题（10分） 1．电源电压为380V，三相笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为380V 时，能否采用星形一三角形启动？（ A ） A能 B不能 2．直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变（ C ）A Ke B φ C U 3．从步进电动机的电源脉冲分配器中送出的脉冲电压的顺序，决定了此电动机转子的（D ） A 角位移的大小 B 角速度的大小 C角加速度的大小 D角位移的方向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 ） A 增加 B 减小 C 等于零 5．直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变（ C ）A U B Ke C φ 6．对一台确定的步进进而言，其步距角决定于（ C ） A 电源脉冲的频率 B 电源脉冲的幅值 C 电机的通电方式 D 电机的负载大小 7．三相鼠笼式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（ C ） A 小 B 大 C相同 8．三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 （C ） A 增加 B 减少 C 不变 9．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？（ B ）A能 B不能 10．步进进电动机转角与脉冲电源的关系是（ B ） 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 11．三相鼠笼式异步电动机在运行中断了一根电源线，则电动机的转速 （ B ） A 增加 B 减少 C 停转 12．加快机电传动系统的过渡过程，可以增大（ C ） A GD2 B n C T M 1. 2.电动机中的短路保护、过电流保护和长期过载（热）保护有何区别？ 答：电动机中的短路保护是指电源线的电线发生短路，防止电动机过大的电枢电路损坏而自动切断电源的保护动作。 过电流保护是指当电动机发生严重过载时，保护电动机不超过最大许可电流。长期过载保护是指电动机的短时过载是可以的，但长期过载时电动机就要发热，防止电动机的温度超过电动机的最高绝缘温度。 3.为什么热继电器不能做短路保护而只能作长期过载保护？而熔断器则相 反，为什么？ 答：因为热继电器的发热元件达到一定温度时才动作，如果短路热继电器不能马上动作，这样就会造成电动机的损坏。而熔断器，电源一旦短路立即动作，切断电源。 4.时间继电器的四个延时触点符号各代表什么意思？ 延时闭合的动合触点 延时断开的动断触点 延时闭合的动断触点 延时断开的动合触点 5.请绘制延时吸合型时间继电器的图形符号（包含线圈和触点）P124 6.直线电动机的主要特点是什么？ 答：直线电动机的优点是:①直线电动机无需中间传动机构，因而使整个机构得到简化，提高了精度，减少了振动和噪声。②反应快速。③散热良好，额定值高，电流密度可取很大，对启动的限制小。④装配灵活，往往可将电动机的定子和动子分别于其他机体合成一体。 缺点是存在着效率和功率因数低，电源功率大及低速性能差等。 7.异步电动机的启动方法有哪些，并说明其各自特点和应用场合。 直接起动：优点：起动简单；缺点：起动电流大，对电网冲击大。 星三角起动：优点：起动电流为全压起动时的1／3；缺点：起动转矩均为全压起动时的1／3。 自耦降压起动：优点：起动较平稳，设备较简单；缺点：不能频繁起动。 延边三角起动：优点：起动电流小，转矩较星三角大；缺点：仅适用于定子绕组有中间抽头的电机。 定子串电阻（电抗）起动：优点：可用于调速；缺点：电阻损耗大，不能频繁起动。 软启动：优点：启动平滑，对电网冲击少；缺点：费用较高，有谐波干扰。 变频启动：优点：启动平滑，对电网冲击少，起动转矩大，可用于调速；缺点：费用高，有谐波干扰。 转子串电阻起动（绕线式异步电动机）：优点是起动转矩大；缺点是启动损耗较大。 转子串接频敏变阻器起动（绕线式异步电动机）：优点：接线简单；缺点：起动转矩不很大。 8.异步电动机有哪几种制动状态？各有何特点？ 答：（1）反馈制动。当电动机的运行速度高于它的同步转速，异步电动机就进入发电状态。这时转子导体切割旋转磁场的方向与电动状态时的方向相反，电流改变了方向，电磁转矩也随之改变方向，于是起制动作用。 （2）反接制动。电源反接，改变电动机的三相电源的相序，则改变旋转磁场的方向，电磁转矩由正变负，这种方法容易造成反转。倒拉制动，出现在位能 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 《机电传动控制》课程总复习2013.01 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 《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 对应教材同志学等编《机电传动控制》国防工业出版社2011.8 第2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。 2-4 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：为了使运动方程式的列出简化；负载转矩是静态转矩，可根据静态时功率守恒原则进行 折算；由于转动惯量与运动系统的动能有关，根据动能守恒原则进行折算。 2.5 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. 2-6 反抗静态转矩和位能静态转矩有何区别，各有什么特点？ 答：反抗静态转矩是因摩擦、非弹性体的压缩、拉伸和扭转等作用所产生的负载转矩；其特 点是：转矩方向与运动方向相反，总是阻碍运动的； 位能静态转矩是由物体的重力和弹性体的压缩、拉伸和扭转等作用所产生的负载转矩；其特点是：转矩方向恒定，与运动方向无关，它在某方向阻碍运动，而在相反方向是促进运动。 2-7 在题2-7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。 答：机电传动系统稳定运行的必要条件:存在平衡点。即电动机的机械特性与生产机械的机 械特性曲线有交点; 充分条件:当转速偏离平衡点时，系统存在一个使其趋于平衡点的转矩差，即可以自动回复到平衡点。 如图（a,b,c,e ）所示，当系统转速偏离交点(>n a )时，就存在L M T T >，使系统减速，直到重新回到交点，又达到平衡；当系统转速 《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 ?= c) D 与S 之间是相互关联的，调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率要求的转速可调范围；对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。 11. 试说明图中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作用方向） 《机电传动控制》课程总复习2013、01 一、选择题 1、电动机所产生的转矩在任何情况下,总就是由轴上的负载转矩与_________之与所平衡。 ( 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,转速将产生的变化就是。( 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 C.反抗型恒转矩 D.直线型机械特性 8、下面哪个部分就是属于直流电动机的定子部分？( C ) A.换向器 B.电枢绕组 C.励磁绕组 D.风扇 9、复励直流电机的励磁绕组与电枢绕组就是。( D ) A.串联 B.并联 C.单独分开连接 D.一部分串联其她的并联 10、直流电动机最常用的启动方式就是_________。( B ) A.串电阻启动 B.降压启动 C.直接启动 D.调节励磁启动 11、_________的调速方式可以实现对恒转矩型负载的无极调速。( A ) A.调压调速 B.串电阻调速 C.弱磁调速 D.A与B 12、直流电动机调速系统,若想采用恒功率调速,则可改变_________。( B ) A.K e B.Φ C.I a D.U 13、直流电动机调速系统,若想采用恒转矩调速,则可改变_________。( D ) A.K e B.Φ C.I a D.U 14、τm就是反映机电传动系统_________的物理量。( B ) A.时间惯性 B.机械惯性 C.热惯性 D.电磁惯性 15、加快机电传动系统的过渡过程,可以减少_________。( A ) A.GD2 B.n C.T d D.T M 16、绕线式异步电动机采用转子串电阻启动时,所串电阻愈大,启动转矩_________。( D ) A.愈大 B.愈小 C.不变 D.不一定 17、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 ) A.增加 B.不变 C.减小 D.等于零 判 断 哪组 是正 确 的 (a ) T M T L (b) T M T L (C ) T M T L A :图(a ) T M 为正，是拖动转矩，加速状态 B :图(b ) T M = T L ，匀速状态 C :图(c ) T M 为正，T L 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 1和曲线2分别为电动机和负载的机械特性。试问：电动 A :能； B :不能； 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 丁戎1.2T N ，若采用 换接启动，试问当负载转矩 T L 35%T N ，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 :相同; B :大; C :小。 5、如下图所示，曲线 机能否在A 点稳定运行? 1 如 图所示 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：—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： 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 12 .直流发电机E与la的方向： A 相同； B 相反； C 不一定。。 二、简答题 1 常用的变频调速方式有哪几种? 变压变频调速、恒压弱磁调速。 2 晶闸管触发电路的基本组成部分有哪些? 脉冲形成及放大、移相控制、同步电压、控制电压信号等 3 交流电动机的结构组成及其工作原理如何？其调速方法和调速特性怎样？ 交流电动机由定子,转子,机座等组成; 其工作原理为在定子三相绕组通以三相交流电流所形成的旋转磁场作用下, 转子绕组旋感应电流; 带电转子绕组在旋转磁场作用下又感应电磁力,形成电磁转距, 带动转子而旋转, 称为交流感应电动机；其调速方法有变频（无级平滑）,变极（有级不平滑）,变S（特性变软） 4 什么是调速？它包含哪两方面的涵意？衡量直流调速系统好坏的性能指标有哪些？各表示什么意义？ 通过人为改变电动机参数来改变电动机速度称为调速；它包括人为变速和自动稳速两方面；衡量直流调速系统好坏的性能指标有衡量直流调速系统好坏的性能指标有调速范围（D）, 转差率（S）, 平滑性, 经济性. 三、计算题 1、一台并励电动机,额定功率P N 2.2kW , 额定电压U N 220V , 额定电流l N 12.2A, 额定转速n N 3000r / min , 最大励磁功率P fN 68.2W 。试求:（1）最大励磁电流l fN； 0.31A （2）额定运行时的电枢电流l aN ；11.89（3）额定转矩T N ；7NM （4）额定运行时的效率N 。0.82 2、有一台三相鼠笼式异步电动机,其额定数据为: P2N 10kW , 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 《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 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 机电传动控制期末试题 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。（） 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TM>TL，电动机旋转方向与TM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TM 6、_________的作用方向恒定，与运动方向无关。（）A．反抗转矩 B．离心式转矩 C．位能转矩 D．恒功率转矩 7、起重机吊一个重物升降时，负载的机械特性是_________。（）A．恒功率型B．位能型恒转矩 C．反抗型恒转矩 D．直线型机械特性 8、下面哪个部分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 9、复励直流电机的励磁绕组和电枢绕组是。（）A．串联 B．并联 C．单独分开连接 D．一部分串联其他的并联 10、直流电动机最常用的启动方式是_________。（）A．串电阻启动 B．降压启动 C．直接启动 D．调节励磁启动 11、_________的调速方式可以实现对恒转矩型负载的无极调速。（）A．调压调速 B．串电阻调速 C．弱磁调速 D．A和B 12、直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变_________。（）A．Ke B．Φ C．Ia D．U 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) 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=Ktφ I’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 第十一章 11.1何谓开循环控制系统？何谓闭循环系统？两者各有什么优缺点？ 系统只有控制量(输出量)的单向控制作用,而不存在被控制量的影响和联系,这称之为开环控制系统.优点是结构简单能满足一般的生产 需要.缺点是不能满足高要求的生产机械的需要. 负反馈控制系统是按偏差控制原理建立的控制系统,其特点是输入量与输出量之间既有正向的控制作用,又有反向的反馈控制作用,形成 一个闭环控制系统或反馈控制系统.缺点是结构复杂,优点可以实现 高要求的生产机械的需要. 11.2什么叫调速范围、静差度？它们之间有什么关系？怎样才能扩大调速范围。 电动机所能达到的调速范围,使电动机在额定负载下所许可的最高转速何在保证生产机械对转速变化率的要求前提下所能达到的最低转 速之比(D).转速变化率即调速系统的静差度电动机有理想空载到额 定负载时转速降与理想空载转速的比值(S) 两者之间的关系时 D=nS/Δn(1-S),在保证一定静差度的前提下,扩大系统调速范围2max2N 的方法是提高电动机的机械特性的硬度以减小Δn N11.3生产机械 对调速系统提出的静态、动态技术的指标有哪些？为什么要提出这些技术指标？ 生产机械对调速系统提出的静态技术的指标有静差度,调速范围,调. 振荡次数,过渡过程时间,动态技术指标有最大超调量.速的平滑性．因为机电传动控制系统调速方案的选择,主要是根据生产机械对调速系统提出的调速指标来决定的. 11.4为什么电动机的调速性质应与生产机械的负载特性想适应？两者如何配合才能算适应。 电动机在调速过程中,在不同的转速下运行时,实际输出转矩和输出功率能否达到且不超过其润许长期输出的最大转矩和最大功率,并不决定于电动机本身,而是决定于生产机械在调速过程中负载转矩及负载功率的大小和变化规律,所以,为了使电动机的负载能力得到最充分的利用,在选择调速方案时,必须注意电动机的调速性质与生产机械的负载特性要适合. 负载为恒转矩型的生产机械应近可能选择恒转矩性质的调速方法,且电动机的额定转矩应等于或略大于负载转矩,负载为转矩恒功率型的生产机械应尽可能选用恒功率性质的调速方法,且电动机的额定功率应等于或略大于生产机械的负载转矩. 11.5有一直流调速系统，其高速时理想的空载转速n=1480r/min,01低速时的理想空载转速n=157/min,额定负载时的转矩降Δn=10 N02r/min,试画出该系统的静特性.求调速范围和静差度。 调速范围D = n/n 0201=1480/157 =9.23 静差度 S=Δn/ n 01N =10/1480 =0.0068 机电传动控制习题库 一、选择题（10分） 1．电源电压为380V，三相笼型异步电动机定子每相绕组的额定电压为380V时，能否采用星形一三角形启动？（ A ） A能 B不能 2．直流电动机调速系统，若想采用恒转矩调速，则可改变（ C ）A Ke B φ C U 3．从步进电动机的电源脉冲分配器中送出的脉冲电压的顺序，决定了此电动机转子的（D ）A 角位移的大小 B 角速度的大小 C角加速度的大小 D角位移的方向 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 ）A 增加 B 减小 C 等于零 5．直流电动机调速系统，若想采用恒功率调速，则可改变（ C ）A U B Ke C φ 6．对一台确定的步进进而言，其步距角决定于（ C ）A 电源脉冲的频率 B 电源脉冲的幅值 C 电机的通电方式 D 电机的负载大小 7．三相鼠笼式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（ C ） A 小 B 大 C相同 8．三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（C ） A 增加 B 减少 C 不变 9．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？（ B ） A能 B不能 10．步进进电动机转角与脉冲电源的关系是（ B ） 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 11．三相鼠笼式异步电动机在运行中断了一根电源线，则电动机的转速（ B ） A 增加 B 减少 C 停转 12．加快机电传动系统的过渡过程，可以增大（ C ）A GD2 B n C T M 13．一台直流他励电动机在稳定运行时，电枢反电势E=E1，如负载转矩T=常数，外加电压和电枢电路中电阻均不变，问减弱励磁使转速上升到新的稳定值后，电枢反电势E比E1是（B） A 增大 B 减少 C 相等 14．加快机电传动系统的过渡过程，可以减少（ A ） A GD2 B n C T M 15．线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时，所串电阻愈大，启动转矩（C ） A 愈大 B愈小 C不一定（可大可小） 16．三相鼠笼式异步电动机带动一定负载运行时，若电源电压降低了，此时电动机转速（ B ） A 增大 B 减少 C 不变 二、填空题（每小题2分，共10分） 机电传动控制基础复习题 1. 机电传动系统的主要组成部分。 机电传动系统由电动机、电气控制电路以及电动机 4. 三相异步电动机的转速的计算公式？和运动部件相互联系的传动机构三大部分构成。 2.电动机自动控制方式大致可分为哪三种？ 断续控制、连续控制和数字控制三种。 3. 三相异步电动机的定子绕组的连接方式有哪两种？ 星形联接和三角形连接。 ())s (p f s n n -= -=16011 0 5. 三相异步电动机的起动电流I st 为额定电流I N 的4~7倍。 6. 请画出三相异步电动机的机械特性曲线，并在图中指出反映电动机工作的特殊运行点。 见教材第7页，图1.9 三相异步电动机的固有特性。 7. 三相异步电动机起动方法有哪几种？ 直接起动、降压起动以及绕线型电动机转子串电阻起动。 8. 三相异步电动机的制动方法有哪几种？ 能耗制动，反接制动和回馈制动。 9. 常用的低压电器由哪几种？ 答：1) 执行电器，如电磁铁、接触器。2)检测电器，如按钮开关、行程开关、电流及电压继电器、速度继电器等；3) 控制电器，如中间继电器、时间继电器；4) 保护电器，如热继电器、熔断器、低压断路器(自动空气开关)。 10. 电气设备图纸有哪三类？ 电气控制原理图、电气设备位置图和电气设备接线图。 11．电气原理图的绘制原则？ 12．常见基本控制电路的工作原理和工作过程？（正反转控制电路/起动控制电路/制动控制电路）——本题以正反转为例说明 答：正反转控制原理：使用两个接触器使通入电动机的三相电源中的任意两相交换。 动作过程：正转-停止-反转 按下正转按钮SB2，接触器KM1的线圈得电自锁，电动机正转。 按下停止按钮SB1，接触器KM1的线圈失电，电动机停转。 按下反转按钮SB3，接触器KM2的线圈得电自锁，电动机反转。 13. 异步电动机反接制动的原理？ 改变异步电动机定子中三相电源的相序，使定子产生反向旋转磁场作用于转子，从而产生强力制动力矩。 14. 异步电动机能耗制动的方法及原理？ 能耗制动方法:切断电机主电源后，立即在电动机定子绕组中通入恒定直流。 能耗制动原理:恒定直流产生恒定磁场，转子切割恒定磁场产生感应电流再与恒定磁场作用产生制动转矩，迅速消耗电动机的转动动能，实现制动。 15. 双速电动机调速原理？ 改变极对数p。 16.指出下图中的点动和长动按钮？ 17. 互锁的概念及实现方法？ 互锁实际上是一种联锁关系，但它强调触点之间的互锁关系(即：要求两个动作互相排斥时使用) 。最典型的互锁是电动机正、反转之间的互锁。实现方法是：将己方的常闭触点串入对方的线圈之前。18．常见的电气保护环节有哪些？热继电器起什么保护作用？ 答：常见的电气保护环节有：短路保护、过载保护、零压与欠压保护、过流保护。 热继电器起过载保护的作用。 19. 变速时的瞬时电动控制的作用是什么？ 保证变速后，齿轮的良好接触。 。 27. 无级调速静态技术指标主要有哪两项？ 答：主要有静差率和调速范围两项 28. 静差度的定义？ 电动机在某一机械特性曲线所示状态下运行时，额定负载下所产生的转速降落△n N与理想空载转速n0。之比，称为静差率，用s表示，即s=△n N/n0。机电传动控制复习题库
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