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 U3．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 φ6．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 M13．一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 GD2B nC T M15．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）三、问答题（回答要点，并简明扼要作解释。
每小题4分，共20分）1． 有一台三相异步电动机，正常运行时为△接法，在额定电压 U N 下启动时，其启动转矩T st =1.2T N (T N 为额定转矩)，若采用Y-△换接启动，试问当负载转矩T L =35%T N时，电动机能否启动？为什么？采用Y-△换接启动时，启动转矩L N N N st stY T T T T T T =>=⨯==∆35.04.02.13131故能够启动。
2． 试说明下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）图（a ）所示为加速 图（b ）所示为减速 图（c ）所示为减速 图（d ）所示为减速3． 对电动机的启动转矩有哪些主要要求？启动转矩大，电流小，平滑，安全可靠，简单方便，功耗小4． 直流他励电动机启动时，若加上励磁电流前就把电枢电压加上，这时会产生什么后果（试从T L =0和T L =T N 两种情况加以说明）？T L =0 时飞车，T L =T N 时电枢电流很大。
5． 单相异步电动机为什么没有启动转矩？常采用哪些方法启动？因为单相交流电产生脉动磁场，不产生旋转磁场，所以0 st T ，常采用电容分相式和罩极式两种启动方法。
6． 电流截止负反馈的作用是什么？试画出其转速特性n=f (I a )，并加以说明；转折点电流I 0，堵转电流I a0，比较电压U b 如何选？作用是当电动机严重过载时，人为地造成“堵转”，防止电枢电流过大而烧坏电动机。
转速特性如图所示。
I 0以前为稳定运行的硬特性区；I 0以后为软特性，n 迅速下降，而Ia 确增加不多，起到了“限流”作用。
其中：I 0=KI aN =1.35I aN ,I a0=(2~2.5)I aN ,U b ≤KI aN R-U b07． 如下图所示，曲线1和2分别为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？为什么？能，因为当n>n A时，T M<T L;反之当n<n A时T M>T L8．有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？依靠被调量（如转速）与给定量之间的偏差来进行调节，使被调量接近不变，但又必须具有偏差（即△U≠0）的反馈控制系统，即有静差调节系。
该系统中采用比例调节器。
依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即△U=0）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。
9．何谓恒转矩调速和恒功率调速？在调速过程中维持转矩不变的调速，叫恒转矩调速；在调速过程中维持功率不变的调速，叫恒功率调速。
10．如下图所示，图中各物理量的方向均是实际方向，试在圆内标明哪些作发电机（标G）运行？哪些作电动机（标M）运行？图（a）所示为G 图（b）所示为G 图（c）所示为M 图（d）所示为M12．何谓整流器？何谓逆变器？何谓有源逆变器？何谓无源逆变器：试用简单电路图说明无源逆变器的工作原理。
将交流电变成直流电的装置，称为整流器，反之称为逆变器；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，则称为无源逆变器，无源逆变器的工作原理如下图所示。
13．为什么直流电动机直接启动电流很大？因U=E+IR ，启动时E=0，电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故aN st R U I =很大。
14．积分调节器为什么能消除静态误差？只要系统受到干扰时出现偏差，△U ≠0，积分器就开始积分，它的输出使被调量变化，力图恢复受干扰前的数值，当完全恢复后，△U=0时，积分调节器能维持此过程中积分的数值，所以可消除静差。
15．什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指之间有何关系？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D=n max /n min ；静差率是指负载由理想空载转速到额定负载甩对应的转速降落与理想空载转速之比，即S=△n/n 0。
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。
16．有一台三相异步电动机，正常运行时为△接法，在额定电压U N 下启动时，其T st =1.2T N ,若采用Y-△换接启动，试问当负载转矩T L =45%T N 时，电动机能否启动？为什么？采用Y-△换接启动时，启动转矩L N N N st stY T T T T T T =<=⨯==∆45.04.02.13131，所以不能启动。
17．一般同步电动机为什么要采用异步启动法？由于一般同步电动机的电源频率高（f=50Hz ）,转子有惯性，来不及被定子的旋转磁场所吸引，所以没有启动转矩。
故要采用异步启动法。
四、计算题1． 有一直流电动机脉宽调速系统（PWM-M ），若外加电压U （E ）=100V ，脉冲频率f=4000Hz ，在脉冲周期内全导通时的理想空载转速n 01=1000r/min,如果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？ 因)12(-=γs av U U ，且f T TT 11==γ 即121210102-=-==f T n n U U s av γ 故()ms ms fn n n T 175.01000400021000400100020102011=⨯⨯⨯+=+=3．有台直流他励电动机，其铭牌数据为：min,/1500,220,5.5r n V U U kW P N f N N ====Ω==2.0,8.0a R η。
试求：① 额定转矩T N ；m N m N n P T N N N •=•⨯⨯==351500105.555.955.93② 额定电枢电流I aN ；A A U P I N N aN 25.312208.0105.53=⨯⨯==η ③ 额定电枢电流时的反电势；()V V R I U E a aN N 75.2132.025.31220=⨯-=-=④ 直接启动时的启动电流；A A R U I a N st 11002.0220=== ⑤ 若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串入多大的启动电阻？此时的启动转矩为多少？ 因aN ada N st I R R U I 3'≤+= 故Ω=Ω⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯=-≥15.22.025.3132203a aN N ad R I U R 则aN st e st t st I nE I K I K T 355.955.9'''⨯=Φ=Φ= m N m N •=•⨯⨯⨯=6.12725.313150075.21355.9 4．某一调速成系统在高速时的理想空载转速n 01=1450r/min,低速时的理想空载转速n 02=100r/min,额定负载时转速降△n N =50r/min 。
① 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S 2；28501005014500201min max =--=∆-∆-==N N n n n n n n D 5.010050022==∆=n n S N ③ n max 与S 2一定时，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？由()22max 1S n S n D N -∆=可知，在m ax n 与2S 一定时，扩大调速范围的方法是减少N n ∆，调速系统应采用由转速负反馈组成的闭环系统。
5．有一直流电动机脉宽调速系统（PWM-M ），若外加电源电压U （E ）=110V ，脉冲频率f=5000Hz,在脉冲周期内全导通时的理想空载转速n 01=1600r/min,如要电动机的理想空载转速n 02=800r/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？因)12(-=γs av U U ，且f T TT 11==γ 即121210102-=-==f T n n U U s av γ故()ms ms fn n n T 15.01600500021000800160020102011=⨯⨯⨯+=+= 6．某一调速系统在高速时的理想空载转速n 01=1850r/min,低速时的理想空载转速n 02=150r/min,额定负载时的转速降△n N =50r/min.。
① 求出调速范围D 和低速时系统的静差度S 2；18501505018500201min max =--=∆-∆-==N N n n n n n n D 3115050022==∆=n n S N ② 写出系统的调范围D 、静差度S 2，最高转速n max 和转速降△n N 四者之间的关系； ()22max 1S n S n D N -∆= ③ 画出该系统的静特性；④ 在n max 与S 2一定时，扩大调速范围的方法是什么？在m ax n 与2S 一定时，扩大调速范围的方法是减少N n ∆8．有台直流他励电动机，如图所示，其铭牌数据为：V U U kW P f N N 220,5.5===，Ω=Ω===110,2.0,8.0min,/1500f a N R R r n η试求：① 额定励磁电流I fN ；A A R U I f ffN 2110220=== ② 励磁功率P f ；()W W I U P fN f f 4402220=⨯==③ 额定转矩T N ；m N m N n P T N N N •=•⨯⨯==35150010005.555.955.9 ④ 额定电枢电流I aN ；A A U P I N N aN 25.312208.010005.5=⨯⨯==η ⑤ 额定电枢电流时的反电势；()75.2132.025.31220=⨯-=-=V R I U E a aN N⑥ 直接启动时的启动电流；A A R U I a N st 11002.0220=== ⑦ 若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串入多大的启动电阻？A A I I aN 75.9325.3133=⨯== 因A R V R R U I adad a N 75.932.0220=+Ω=+= 故Ω=15.2ad R9．有一直流电动机脉宽调速系统（PWM-M ），若外加电源电压U （E ）=220V ，脉冲频率f=2000Hz,在脉冲周期内全导通时的理想空载转速n 01=900r/min,如要电动机的理想空载转速n 02=225r/min,问：此系统在一个脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度）T 1应是多少？10．有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：m in /1460,10r n kW P N N ==,,380V U N =△接法，88.0,868.0==N N coa ϕη，5.6/,5.1/==N st N st I I T T 试求：①额定输入电功率P IN ；②额定转差率S N ；③额定电流I N ；④输出的额定转矩T N ；⑤采用Y-△换接启动时的启动电流和启动转矩。
