同济大学机电传动控制2013~2014期末考试

同济大学机电传动控制2013~2014期末考试
一、填空
1、负载转矩的折算原则是功率守恒__________，转动惯量的折算原则是__动量守恒
__________。

2、PLC硬件的核心部分为__CPU______，存储器用来存储___程序_____和____数据______，
它可以分为___系统程序存储区______和_用户程序存储区_________两大部分。

3、生产机械对电动机调速系统提出的主要动态技术指标有_最大超调量_______，___过渡
时间______和__振荡次数_______。

4、要提高步进电机的控制精度，可以采用____增大定子相数_______和____增大转子齿数
_________。

5、直流电动机常用的调速方法有___晶闸管电动机直流传动控制系统__________，__晶体
管电动机直流脉宽调速系统___________和___微型计算机控制的直流传动系统___________。

6、逆变器内部的电压控制常用的方法有_____脉宽控制_________和______相位角控制
____________。

7、光电耦合的主要作用是提供__抗干扰保护_________，____避免外部强电入侵________
和____电平变换___________功能。

二、简答
1、在转速和电流双闭环系统中，速度调节器和电流调节器的作用各是什么？系统稳定运行
时，调节器的输入偏差是多少？
1)维持电动机转速不变
2)电流负反馈；偏差电压为零。

2、电动机启动时有哪些主要要求？简单说明原因。

1)有足够大的启动转矩保证生产机械的正常启动。

2)在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。

过大的电流对电网和电动机本
身都是不利的。

3、单结晶体管触发电路中，改变电阻R为什么能实现移相？移相的目的是什么？
1)改变R使电容两端的电压从零升到峰值电压所需的时间减小，即改变了产生脉冲使
晶闸管导通的时刻，从而达到移相的目的。

2)移相的目的是为了改变控制角。

4、什么是有静差调速系统？什么是无静差调速系统？简单说明两者区别。

1)静差调速系统是单纯由被调量负反馈组成的按比例控制的单闭环系统。

2)无静差调速系统是按积分控制的系统。

三、计算
1、现有某电炉温控系统，电炉的电阻R=25欧，采用一只晶闸管对其进行控制，供电电路
为单相半波可控整流电路，工作电压为u0=220sinωt V的交流电源，求：
(1)画出可控整流电路图；
(2)当可控角α=72°时，计算电炉两端的平均电压U d；
(3)当可控角α=72°时，计算通过电炉的平均电流值I d。

2、如图所示，已知重物G=10000N，速度V=0.6m/s，卷筒直径D=0.9m，每对齿轮转速比
j1=j2=6，齿轮的效率η1=η2=0.94，卷筒效率η3=0.95，滑轮效率η4=0.96，试求：
(1)电动机轴上的转速；
(2)负载重物折算到电动机轴上的转矩。

3、用PLC设计三相异步电机的正、反转的控制系统。

正反转功能分别由两个按钮来完成，
且有紧急复位功能。

根据上述要求，给出PLC的实际接线图，梯形图和指令程序。

一、填空
1、常用的交流电动机调速方法有___调压调速串级调速变频调速
____________________________
2、晶闸管的导通条件是_阳极和控制级同时加正向电压__晶闸管门极和阴极之间必须施加
适当的正向脉冲电压和电流______________________，晶闸管由导通转变为阻断的条件是_____把阳极电压降到一定值，断开或反向_________________________。

3、常用的生产机械特性分为__恒功率型恒转矩性离心式通风机型直线型
______________________________
4、PLC由_CPU 存储器，输入输出接口编程器
________________________________________________组成。

5、要使步进电动机的控制精确，必须__增大定子相数，增大转子齿数
_____________________________。

二、简答
1、交—直—交变频调速系统按直流电源形式可分为哪几类？有何区别？电压型和电流型；
1：电流型的直流侧采用大电感L滤波，而形成直流源，2：三相整流桥·逆变器的交流侧输入电流都未120度方波交流电流3L有保护性能，抑制故障电流上升，4逆变桥内无电感，简化主回路，5整流桥和逆变桥方向不必拿，6整流桥和逆变桥的直流电压同时反号，能量反送交流电网，系统可再生。

7适用于频繁加减速和变动负载的场合。

2、什么是无源逆变？试用简单电路图说明无源逆变器的工作原理。

把变流器的交流侧接到
负载上，把直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载就是无源逆变。

3、在某些场合(如可逆轧钢机等)要采用转速、电流双闭环直流调速系统，这是什么原因？
可逆轧钢机的负载转矩非常高，对电动机的转速改变要求高，而双闭环直流调速系统的静特性很硬，基本无静差，并且响应时间短，动态响应快调整方便。

三、计算
卧槽~这么模糊，略…
1、若一台BF系列四相反应式步进电动机，其步距角为1.8°/0.9°。

试问：
(1) 1.8°/0.9°表示什么意思？两个步距角说明有两个通电形式，1.8度是单拍时的步
距角，0.9度是单双拍时或双拍时的步距角
(2)转子齿数为多少？1.8=360/zkm,得z=50，其中K=1，m=4.
(3)在A相测得电源频率为400Hz时，其每分钟的转速为多少？n=步距角*频率*60/2π
(4)写出四相八拍运行方式的一个通电顺序。

2、有一单相半控桥式可控整流电路，带电感性负载并有续流二极管，负载电阻5欧，电源
电压220V，晶闸管的控制角60°。

试求：
(1)绘出整流电路图；
(2)输出直流电压和直流电流，并绘出相应的波形图；
(3)选用晶闸管和二极管。

3、有3台鼠笼式电动机M1、M2、M3，按下启动按钮SB后M1启动，延时3s后M2启动，
延时4s后M3启动。

试求：
(1)确定I/O点数及其分配表
(2)画出PLC外部接线图
(3)编制PLC梯形图和指令语句表
一、简答
1、晶闸管的导通条件是什么？并简述其导通原因。

阳极和控制极同时加正向电压时晶闸管
导通。

晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和电流
2、试分别解释某型号3CTSO/500和英文缩写SCR的含义。

3CT表示普通晶闸管，额定电流
为…额定电压为500V，SCR为双向晶闸管。

3、图1所示的是三种电动机调速系统动态曲线，试比较它们的动态性能。

若某龙门刨床只
允许一次振荡，应选择哪一调速系统？
系统1过渡过程时间T较大，系统2振荡次数较多，系统
3较为理想，应选择系统3,。

4、采取什么方法可以保证电动机在负载增加时转速基本不变？在PPT11章的第六张幻灯
片上。

5、有源逆变的条件是什么？它与无源逆变有何不同之处？有通流方向极性的直流电源和
储能元件（足够大的电感）和控制角阿尔法大于90度；（1）电压型无源逆变电路直流侧接大电容滤波，输出电压为方波交流，输出电流的波形与负载性质有关；电流型无源逆变电路直流侧接大电感滤波，输出电流为方波交流，输出电压的波形与负载性质有关（2）电压型无源逆变电路各逆变开关管都必须反并联二极管，以提供之后的感性负载电流回路；电流型无源逆变电路各逆变开关管不需反并联二极管，但是应在负载两端并联电容，以吸收换流时负载电感中的储能
6、为什么在某些场合(如可逆轧钢机等)要采用转速、电流双闭环直流调速系统？可逆轧钢
机的负载转矩非常高，对电动机的转速改变要求高，而双闭环直流调速系统的静特性很硬，基本无静差，并且响应时间短，动态响应快调整方便。

7、试分别列出三相单双六拍环形分配器的反向逻辑真值表和反向软件环形分配表。

8、有一台三相反应式步进电动机，其通电方式为三相单双六拍。

转子的齿数Z=120，控制
绕组输入电脉冲的频率f=3000Hz。

试求其步距角β和转速n。

9、试用所学的可编程控制器PLC设计三相鼠笼型异步电动机正、反转的控制程序，要求：
(1)绘出PLC的实际接线图；
(2)绘出PLC的梯形图；
(3)写出PLC的指令程序。

10、有一卷扬机构上升重物，电动机拖动负载作直线运动，如图2所示。

已知重物
G=10kN，上升速度v=0.6m/s，卷筒直径D=0.9m，每对齿轮转速比j1=j2=6，滑轮减速比j3=2。

每对齿轮的效率η1=η2=0.94，卷筒效率η3=0.95，滑轮效率η4=0.96。

试求：
(1)卷筒转速，电动机轴上的转速；
(2)卷筒上的转矩，折算到电动机轴上的负载转矩。

11、有一电磁炉，其电阻R=39.7欧，为了调节加热温度，用晶闸管组成单相半控桥式
可控整流电路控制，安在电压为u0=220sinωt V的交流电源上，试求：
(1)绘出可控整流电路图
(2)当可控角α=60°时，计算电炉两端的电压平均值U d以及通过电炉的平均电流值I d。

(3)绘出相应的输出电压、输出电流波形图。

(4)。