机电传动控制试卷及答案
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I st U N 220 1000 A Ra 0.22
3电枢串入启动电阻Rad 后的启动电流：
UN U 220 2I N，故Rad N Ra = 0.22=0.99 Ra Rad 2I N 2 91 Kt N I st ，因为TN Kt N I N 此时启动转矩：Tst T T N I st = N 2I N =2TN =2 115.86=231.72 Nm Tst IN IN U =2I N 4降压启动时：I st Ra I st 故电源电压U =2I N Ra =2 91 0.22=40 V 分 (9 )
n=n0 nN =1034.05 980=54.05 r / nim Smax n02 nmin n n = ，n02 = , n02 n02 Smax
最低转速：nmin n02 n=
1 n n=n 1 Smax Smax
3 3 6.01 Nm 2860 因启动必需Tst TL，故能启动的最大负载转矩TL max为6.01Nm TstY Tst / 3 1.8TN / 3 1.8 9550
3因n nN，说明电动机负载转矩比额定转矩大，即负载转矩的增加，引起电动机
转速的下降。 4因Tmax =2.2TN，若TL 2.2TN，即TL Tmax，电动机带不动负载而停转，即处于堵转，
第 5 小题图
四、计算题（3 小题，共 33 分） 1. 一台他励直流电动机，其额定数据为： PN=17kW，UN=220V，IN=91A，nN=1500r/min， Ra=0.22Ω，试求： ⑴ 额定转矩 TN； 第 10 小题图 ⑵ 直接启动时的启动电流 Ist； ⑶ 如果要使启动电流不超过额定电流的两倍，求启动电阻为多少？此时启动转矩 为多少？ ⑷ 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？ (共 9 分) 2. 一台三相异步电动机，其额定数据如下：PN=3kW，UN=220/380V，nN=2860r/min， IN=11.0/6.37A，Ist/IN=6.5， Tst/TN=1.8， Tmax/TN=2.2，试求： ⑴ 电源电压为 220V 时，能否采用 Y-Δ 降压启动？ ⑵ 用 Y-Δ 降压启动时的启动电流为多少？它所能启动的最大负载转矩 TLmax 为多 少？ ⑶ 若运行时的转速 n<nN,试问此时负载转矩与额定转矩相比，其大小如何？ ⑷ 若运行时 TL>2.2TN, 此时将会出现什么现象？(共 12 分) 3. 他励直流电动机，PN=21kW，UN=220V，nN=980r/min，IN=115A，Ra=0.1Ω，拖动 额定恒转矩负载运行，采用降低电源电压调速，要求 Smax=0.3，求： ⑴ 电动机的最低转速，调速范围；
1
3. 直流电动机的电磁转矩 T 与转速 n 方向相反时，电动机 运转在制动状态， 有哪 4 种制动？它们的共同点是什么？(4 分) 4. 直流电动机在运行时，如果负载 TL 变化，电磁转矩 T 为 什么会自动适应负载变化？(4 分) 5.根据电路图及 u2、ug 画出电阻 R 的电压 ud 波形图及晶闸 管 VS 的电压 uVS 波形图。分别在图(c)和图(d)上画出阴影面。 (4 分) 6. 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？(2 分) 7. 带变动负载时，电动机容量的选择要用“等值法” ，什 么是“等值法”? (2 分) 8. 三相异步电动机可变损耗和不变损耗有哪些 ?其效率η 是否是一不变值？最大效率发生在什么情况下？(4 分) 9.调速系统中一般用什么调节器来消除静态误差，为什么 能消除静态误差？(4 分) 10.如图所示为晶闸管直流调速原理。试 说明其中放大器的作用。(4 分)
1. 答： 1 额定转矩：TN Kt N I N U N I N Ra nN U I R 220 91 0.22 TN 9.55 N N a I N =9.55 91=115.86 Nm nN 1500 其中Kt N =9.55KeN 9.55
2 直接启动时的启动电流：
2. 一台三相异步电动机，其额定数据如下：PN=3kW，UN=220/380V，nN=2860r/min， IN=11.0/6.37A，Ist/IN=6.5， Tst/TN=1.8， Tmax/TN=2.2，试求： ⑴ 电源电压为 220V 时，能否采用 Y-Δ 降压启动？ ⑵ 用 Y-Δ 降压启动时的启动电流为多少？它所能启动的最大负载转矩 TLmax 为多 少？ ⑶ 若运行时的转速 n<nN,试问此时负载转矩与额定转矩相比，其大小如何？ ⑷ 若运行时 TL>2.2TN, 此时将会出现什么现象？(12 分)
一、选择题(5 小题，每小题 1 分，共 5 分) 1. 答：② ，2. 答：② ，3. 答：① ，4. 答：① 二、填空题(5 小题，每小题 2 分，共 10 分) 1. 总是从电流的超前相向电流的落后相方向旋转。 2. 人为机械 3. 对调 B 和 C 相接线 4. 负载大小，负载持续时间 5. 绕线式异步，转子串电阻 三、回答题(10 小题，共 36 分)
，5. 答：②
2 １.答：IaU 为输入给电动机的电功率；I a Ra为电动机电枢绕组的铜损；Ia E为电动机 吸收的电磁功率，转化为： T T T 60 Ia E= Ken n T，即电磁功率转变为机械功率输出。 Kt 9.55 9.55 2
(4 分) 2. 答： 额定转速以下无级调速； 调速特性与固有特性平行， 稳定度高； 调速范围大； 若 T=TN 不变，Ia=IN 也不变，与转速无关，属恒转矩调速；还可以靠调电压启动电机， 而不用其它启动设备；运行时，特别在低速运行时功率损耗小。(4 分) 3. 答：有回馈制动、电枢电压反接制动、倒拉反接制动、能耗制动。它们的共同点 是：电动机处于发电状态。(4 分) 4. 答：当 TL 变化时，电动机的转速 n 会变化，电动势 E、电枢电流 Ia 会跟着变化， 所以 T 也随着发生变化，直到 T=TL+T0 为止。(4 分) 5. 答：如图所示。(4 分)
4
1 1 6. 解：采用Y-换接启动时，启动转矩TstY Tst 1.2TN 3 3 0.4TN 0.35TN TL，故能够启动。(2分)
分依然保持输出，维持此过程中积分的数值，使电动机没有静差运转。(4 分) 10. 答： 该系统属于具有速度负反馈的调速系统。 系统是靠给定电压 Ug 和反馈电压 Uf 的偏差电压Δ U=Ug-Uf 维持系统电压 Ud 的。所以Δ U 不能为 0。当 TL 增大时，n 和 Uf 变小，而 Ug 一定，所以Δ U、Ud 变大，从而使 n 变大。如果放大器的放大倍数较大， 则可使Δ U 微小变化就能得到 Ud 较大的变化， 使Δ U 增量很少， 大约为常量， 使 Uf=UgΔ U≈常数，而 Uf∝n，说明 n≈常量，可得到较硬的特性。(4 分) 四、计算题（3 小题，共 33 分）
5
2.解： 1 从额定数据知，定子绕组额定相电压为220V，当电源电压为220V时，电动机 正常运行时定子绕组应接成形，所以，可采用Y-降压启动。但如果电源电压为 380V时，此电动机是不能采用Y-降压启动。 2 用Y-降压启动时的启动电流 I stY I st /3=6.5 11/3=23.83 A，此时的启动转矩
一、选择题(5 小题，每小题 1 分，共 5 分) 1. 他励直流电动机，电源供给电枢绕组每一导体的电流方向 ①不变。 ②交变。 ③与 E 相反。 答： 2. 三相鼠笼式异步电动机带动一定负载运行时，若降低电源电压并过渡到稳定运 行，此时电动机 ①转速增加，电流减少。②转速减少，电流增加。③转速和电流都不变。 答： 3. 在空载或轻载启动时，鼠笼式异步电动机可采用Ｙ－△ 换接启动，但必需符合下 列条件：正常运行时定子绕组 ①接成三角形。 ②接成星形。 ③接成 YY。 答： 4. 三相异步电动机额定转速 nN 是指电动机在以下条件下运行的转速：加额定频率 的额定电压，轴上输出 ①最高转速。 ②最小功率。 ③额定功率。 答： 5. 在要求静差度 S 一定的前提下，要增大调速系统的调速范围 D，应 ①加大转速降 Δn。 ②减小转速降 Δn。 ③减小最低转速 nmin。答： 二、填空题(5 小题，每小题 2 分，共 10 分) 1. 三相异步电动机旋转磁场旋转方向： 。 2. 电动机的调速，是利用了电动机的 特性来进行的。 3. 三相异步电动机变极对数调速时应同时注意 。 4. 电动机的温升取决于 和 。 5. 一台生产机械，要求调速范围 D<3，调速级数 2～6，重载启动， 短时工作或重 复短时工作，可选用 电动机，并采用 调速。 三、回答题(10 小题，共 36 分) 2 1. 由直流电动机电压平衡方程式 U=E+Ia Ra 得 IaU =Ia E+Ia Ra ，请解释电机能量关 系。(4 分) 2. 改变他励直流电动机电枢供电电压调速方式的特点是什么？(4 分)
2
⑵
电源电压需降的最低值。(共 12 分)
五、分析题（两小题，共 16 分） 1. 如图所示，为三相异步电动机启动和停车时反接制动控制线路图。试说明控制原 理。(6 分)
第五题第 1 小题 2. 请分析图示电动机调速系统的组成和工作原理。(10 分)
第五题第 2 小题
3
2012--2013
课程名称： 机电传动控制 （A） 考试班级 机械 10学号 课程所在学院： 工学院 姓名 成绩
2012--2013
课程名称： 机电传动控制 （A） 考试班级 机械 10学号 试卷说明：
1. 2. 3. 4. 5. 6.
课程所在学院： 工学院 姓名 成绩
本次考试为闭卷考试。本试卷共计 3 页，共 五 大部分，请勿漏答； 考试时间为 120 分钟，请掌握好答题时间； 答题之前，请将试卷和答题纸上的考试班级、学号、姓名填写清楚； 本试卷第一题和第二题答案写在本试卷上，其它试题答案写在答题纸上； 答题完毕，请将试卷和答题纸正面向外对叠交回，不得带出考场； 考试中心提示：请你遵守考场纪律，诚信考试、公平竞争！
3电枢串入启动电阻Rad 后的启动电流：
UN U 220 2I N，故Rad N Ra = 0.22=0.99 Ra Rad 2I N 2 91 Kt N I st ，因为TN Kt N I N 此时启动转矩：Tst T T N I st = N 2I N =2TN =2 115.86=231.72 Nm Tst IN IN U =2I N 4降压启动时：I st Ra I st 故电源电压U =2I N Ra =2 91 0.22=40 V 分 (9 )
n=n0 nN =1034.05 980=54.05 r / nim Smax n02 nmin n n = ，n02 = , n02 n02 Smax
最低转速：nmin n02 n=
1 n n=n 1 Smax Smax
3 3 6.01 Nm 2860 因启动必需Tst TL，故能启动的最大负载转矩TL max为6.01Nm TstY Tst / 3 1.8TN / 3 1.8 9550
3因n nN，说明电动机负载转矩比额定转矩大，即负载转矩的增加，引起电动机
转速的下降。 4因Tmax =2.2TN，若TL 2.2TN，即TL Tmax，电动机带不动负载而停转，即处于堵转，
第 5 小题图
四、计算题（3 小题，共 33 分） 1. 一台他励直流电动机，其额定数据为： PN=17kW，UN=220V，IN=91A，nN=1500r/min， Ra=0.22Ω，试求： ⑴ 额定转矩 TN； 第 10 小题图 ⑵ 直接启动时的启动电流 Ist； ⑶ 如果要使启动电流不超过额定电流的两倍，求启动电阻为多少？此时启动转矩 为多少？ ⑷ 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？ (共 9 分) 2. 一台三相异步电动机，其额定数据如下：PN=3kW，UN=220/380V，nN=2860r/min， IN=11.0/6.37A，Ist/IN=6.5， Tst/TN=1.8， Tmax/TN=2.2，试求： ⑴ 电源电压为 220V 时，能否采用 Y-Δ 降压启动？ ⑵ 用 Y-Δ 降压启动时的启动电流为多少？它所能启动的最大负载转矩 TLmax 为多 少？ ⑶ 若运行时的转速 n<nN,试问此时负载转矩与额定转矩相比，其大小如何？ ⑷ 若运行时 TL>2.2TN, 此时将会出现什么现象？(共 12 分) 3. 他励直流电动机，PN=21kW，UN=220V，nN=980r/min，IN=115A，Ra=0.1Ω，拖动 额定恒转矩负载运行，采用降低电源电压调速，要求 Smax=0.3，求： ⑴ 电动机的最低转速，调速范围；
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3. 直流电动机的电磁转矩 T 与转速 n 方向相反时，电动机 运转在制动状态， 有哪 4 种制动？它们的共同点是什么？(4 分) 4. 直流电动机在运行时，如果负载 TL 变化，电磁转矩 T 为 什么会自动适应负载变化？(4 分) 5.根据电路图及 u2、ug 画出电阻 R 的电压 ud 波形图及晶闸 管 VS 的电压 uVS 波形图。分别在图(c)和图(d)上画出阴影面。 (4 分) 6. 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？(2 分) 7. 带变动负载时，电动机容量的选择要用“等值法” ，什 么是“等值法”? (2 分) 8. 三相异步电动机可变损耗和不变损耗有哪些 ?其效率η 是否是一不变值？最大效率发生在什么情况下？(4 分) 9.调速系统中一般用什么调节器来消除静态误差，为什么 能消除静态误差？(4 分) 10.如图所示为晶闸管直流调速原理。试 说明其中放大器的作用。(4 分)
1. 答： 1 额定转矩：TN Kt N I N U N I N Ra nN U I R 220 91 0.22 TN 9.55 N N a I N =9.55 91=115.86 Nm nN 1500 其中Kt N =9.55KeN 9.55
2 直接启动时的启动电流：
2. 一台三相异步电动机，其额定数据如下：PN=3kW，UN=220/380V，nN=2860r/min， IN=11.0/6.37A，Ist/IN=6.5， Tst/TN=1.8， Tmax/TN=2.2，试求： ⑴ 电源电压为 220V 时，能否采用 Y-Δ 降压启动？ ⑵ 用 Y-Δ 降压启动时的启动电流为多少？它所能启动的最大负载转矩 TLmax 为多 少？ ⑶ 若运行时的转速 n<nN,试问此时负载转矩与额定转矩相比，其大小如何？ ⑷ 若运行时 TL>2.2TN, 此时将会出现什么现象？(12 分)
一、选择题(5 小题，每小题 1 分，共 5 分) 1. 答：② ，2. 答：② ，3. 答：① ，4. 答：① 二、填空题(5 小题，每小题 2 分，共 10 分) 1. 总是从电流的超前相向电流的落后相方向旋转。 2. 人为机械 3. 对调 B 和 C 相接线 4. 负载大小，负载持续时间 5. 绕线式异步，转子串电阻 三、回答题(10 小题，共 36 分)
，5. 答：②
2 １.答：IaU 为输入给电动机的电功率；I a Ra为电动机电枢绕组的铜损；Ia E为电动机 吸收的电磁功率，转化为： T T T 60 Ia E= Ken n T，即电磁功率转变为机械功率输出。 Kt 9.55 9.55 2
(4 分) 2. 答： 额定转速以下无级调速； 调速特性与固有特性平行， 稳定度高； 调速范围大； 若 T=TN 不变，Ia=IN 也不变，与转速无关，属恒转矩调速；还可以靠调电压启动电机， 而不用其它启动设备；运行时，特别在低速运行时功率损耗小。(4 分) 3. 答：有回馈制动、电枢电压反接制动、倒拉反接制动、能耗制动。它们的共同点 是：电动机处于发电状态。(4 分) 4. 答：当 TL 变化时，电动机的转速 n 会变化，电动势 E、电枢电流 Ia 会跟着变化， 所以 T 也随着发生变化，直到 T=TL+T0 为止。(4 分) 5. 答：如图所示。(4 分)
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1 1 6. 解：采用Y-换接启动时，启动转矩TstY Tst 1.2TN 3 3 0.4TN 0.35TN TL，故能够启动。(2分)
分依然保持输出，维持此过程中积分的数值，使电动机没有静差运转。(4 分) 10. 答： 该系统属于具有速度负反馈的调速系统。 系统是靠给定电压 Ug 和反馈电压 Uf 的偏差电压Δ U=Ug-Uf 维持系统电压 Ud 的。所以Δ U 不能为 0。当 TL 增大时，n 和 Uf 变小，而 Ug 一定，所以Δ U、Ud 变大，从而使 n 变大。如果放大器的放大倍数较大， 则可使Δ U 微小变化就能得到 Ud 较大的变化， 使Δ U 增量很少， 大约为常量， 使 Uf=UgΔ U≈常数，而 Uf∝n，说明 n≈常量，可得到较硬的特性。(4 分) 四、计算题（3 小题，共 33 分）
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2.解： 1 从额定数据知，定子绕组额定相电压为220V，当电源电压为220V时，电动机 正常运行时定子绕组应接成形，所以，可采用Y-降压启动。但如果电源电压为 380V时，此电动机是不能采用Y-降压启动。 2 用Y-降压启动时的启动电流 I stY I st /3=6.5 11/3=23.83 A，此时的启动转矩
一、选择题(5 小题，每小题 1 分，共 5 分) 1. 他励直流电动机，电源供给电枢绕组每一导体的电流方向 ①不变。 ②交变。 ③与 E 相反。 答： 2. 三相鼠笼式异步电动机带动一定负载运行时，若降低电源电压并过渡到稳定运 行，此时电动机 ①转速增加，电流减少。②转速减少，电流增加。③转速和电流都不变。 答： 3. 在空载或轻载启动时，鼠笼式异步电动机可采用Ｙ－△ 换接启动，但必需符合下 列条件：正常运行时定子绕组 ①接成三角形。 ②接成星形。 ③接成 YY。 答： 4. 三相异步电动机额定转速 nN 是指电动机在以下条件下运行的转速：加额定频率 的额定电压，轴上输出 ①最高转速。 ②最小功率。 ③额定功率。 答： 5. 在要求静差度 S 一定的前提下，要增大调速系统的调速范围 D，应 ①加大转速降 Δn。 ②减小转速降 Δn。 ③减小最低转速 nmin。答： 二、填空题(5 小题，每小题 2 分，共 10 分) 1. 三相异步电动机旋转磁场旋转方向： 。 2. 电动机的调速，是利用了电动机的 特性来进行的。 3. 三相异步电动机变极对数调速时应同时注意 。 4. 电动机的温升取决于 和 。 5. 一台生产机械，要求调速范围 D<3，调速级数 2～6，重载启动， 短时工作或重 复短时工作，可选用 电动机，并采用 调速。 三、回答题(10 小题，共 36 分) 2 1. 由直流电动机电压平衡方程式 U=E+Ia Ra 得 IaU =Ia E+Ia Ra ，请解释电机能量关 系。(4 分) 2. 改变他励直流电动机电枢供电电压调速方式的特点是什么？(4 分)
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电源电压需降的最低值。(共 12 分)
五、分析题（两小题，共 16 分） 1. 如图所示，为三相异步电动机启动和停车时反接制动控制线路图。试说明控制原 理。(6 分)
第五题第 1 小题 2. 请分析图示电动机调速系统的组成和工作原理。(10 分)
第五题第 2 小题
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2012--2013
课程名称： 机电传动控制 （A） 考试班级 机械 10学号 课程所在学院： 工学院 姓名 成绩
2012--2013
课程名称： 机电传动控制 （A） 考试班级 机械 10学号 试卷说明：
1. 2. 3. 4. 5. 6.
课程所在学院： 工学院 姓名 成绩
本次考试为闭卷考试。本试卷共计 3 页，共 五 大部分，请勿漏答； 考试时间为 120 分钟，请掌握好答题时间； 答题之前，请将试卷和答题纸上的考试班级、学号、姓名填写清楚； 本试卷第一题和第二题答案写在本试卷上，其它试题答案写在答题纸上； 答题完毕，请将试卷和答题纸正面向外对叠交回，不得带出考场； 考试中心提示：请你遵守考场纪律，诚信考试、公平竞争！
