機電傳動控制復(fù)習(xí)題答案2012

1、機電傳動控制復(fù)習(xí)提綱：1從運動方程式怎樣看出系統(tǒng)是處于加速，減速，穩(wěn)態(tài)的和靜態(tài)的工作狀態(tài)。答：TM-TL>0說明系統(tǒng)處于加速，TM-TL<0說明系統(tǒng)處于減速，TM-TL=0說明系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)（即靜態(tài)）的工作狀態(tài)。2一般生產(chǎn)機械按其運動受阻力的性質(zhì)來分可有哪幾種類型的負載？答：可分為恒轉(zhuǎn)矩型負載特性；離心式通風(fēng)機型負載特性；直線型負載特性；恒功率型負載特性，4種類型的負載。3反抗靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與位能靜態(tài)轉(zhuǎn)矩有何區(qū)別，各有什么特點？答：反抗轉(zhuǎn)矩的方向恒與運動方向相反，運動方向發(fā)生改變時，負載轉(zhuǎn)矩的方向也會隨著改變，因而他總是阻礙運動的。位能轉(zhuǎn)矩的作用方向恒定，與運動方向無關(guān)，它在某方向阻礙運動

2、，而在相反方向便促進運動。4如何判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點 P12答：（1）電動機的機械特性曲線和生產(chǎn)機械的負載特性曲線有交點（即拖動系統(tǒng)的平衡點）；（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速大于平衡點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時，TM<TL；而當(dāng)轉(zhuǎn)速小于平衡點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時，TM>TL。5機電時間常數(shù)的物理意義是什么？它有那些表示形式？各種表示式各說明了哪些關(guān)系？答：機電時間常數(shù)的物理意義是nsr/min-nr/min=GD2N·m2375n0r/minTstN·mdnr/mindts;ms=GD2N·m2375n0r/minTstN·m是反映機電傳動系統(tǒng)機械慣性的物理量，其表達形式有ms

3、=GD2N·m2375n0r/minTstN·m；ms=GD2N·m2375nLr/minTLN·m ms=GD2N·m2375nsr/minTdN·m6加快機電傳動系統(tǒng)的過渡過程一般采用哪些方法？答：加快機電傳動系統(tǒng)的過渡過程一般采用：減少系統(tǒng)的飛輪轉(zhuǎn)矩GD2；增加動態(tài)轉(zhuǎn)矩Td。7為什么大慣量電動機反而比小慣量電動機更為人們所采用？答：大慣量電動機電樞做得粗而短，GD2較大，但它的最大轉(zhuǎn)矩一般為額定轉(zhuǎn)矩的5到10倍，故快速性能好。其低速時轉(zhuǎn)矩大，可直接驅(qū)動生產(chǎn)機械。而且電樞短而粗，散熱性好，過載持續(xù)時間可以較長。8有一臺四極三相異步

4、電動機，電源電壓的頻率為50Hz，滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為0.02，求電動機的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。答：電動機的同步轉(zhuǎn)速n0r/min=60fHz/p=60·50/2=1500r/min轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nr/min=1-S·n0r/min=1-0.02·1500=1470r/min轉(zhuǎn)子電流頻率：f2Hz=S·f1Hz=1Hz9將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動機是否會反轉(zhuǎn)？為什么？答：如果將定子繞組接至電源的三相導(dǎo)線中的任意兩根線對調(diào)，例如將B，C兩根線對調(diào)，即使B相遇C相繞組中電流的相位對調(diào)，此時A相繞組內(nèi)的電流導(dǎo)前于C相繞組的

5、電流2/3，因此旋轉(zhuǎn)方向也將變?yōu)锳-C-B向逆時針方向旋轉(zhuǎn)，與未對調(diào)的旋轉(zhuǎn)方向相反。10當(dāng)三相異步電動機的負載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的增加而增加？答：因為負載增加n減小，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速(n0-n)增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高，于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增加，轉(zhuǎn)子電流增加，定子的感應(yīng)電動勢因為轉(zhuǎn)子的電流增加而變大，所以定子的電流也隨之提高。11三相異步電動機正在運行時，轉(zhuǎn)子突然被卡住，這時電動機的電流會如何變化？對電動機有何影響？答：電動機的電流會迅速增加，如果時間稍長電機可能會被燒毀。12三相異步電動機斷了一根電源線后，為什么不能啟動？而在運行時斷了一線，為什么仍能繼

6、續(xù)轉(zhuǎn)動？這兩種情況對電動機將產(chǎn)生什么影響？答：三相異步電動機斷了一根電源線后，定子的兩個旋轉(zhuǎn)磁場分別作用于轉(zhuǎn)子而產(chǎn)生兩個方向相反的轉(zhuǎn)矩，而且轉(zhuǎn)矩大小相等，故其作用相互抵消，合轉(zhuǎn)矩為零，因而轉(zhuǎn)子不能自行啟動，而在運行時斷了一線，仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向的轉(zhuǎn)矩大于反向轉(zhuǎn)矩。這兩種情況都會使電動機的電流增加。13三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流是否相同？啟動轉(zhuǎn)矩是否相同？答：三相異步電動機在相同電源電壓下，滿載和空載啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都相同。Ist=4.44f1HzN2wbR ； Tst=KR2·U2R22+X202由此可見，啟動電流與啟動轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)

7、。14線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩是否也愈大？答：線繞式異步電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻啟動時，所串電阻愈大，啟動轉(zhuǎn)矩愈大。15異步電動機有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點？答：（1）改變極對數(shù)調(diào)速。這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩，雖然體積稍大，價格稍高，只能有級調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高，特性好，且調(diào)速時所需附加設(shè)備少。（2）調(diào)壓調(diào)速。這種調(diào)速方法能夠無級調(diào)速，但其調(diào)速范圍不大。（3）轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速。這種方法調(diào)速簡單可靠，但它是有級調(diào)速，隨轉(zhuǎn)速降低，特性變軟。轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比，低速時損耗大。（4）變頻調(diào)速。其調(diào)速范圍廣，調(diào)速平滑性好，經(jīng)濟效益高

8、。還有串級調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等。16異步電動機有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點？答：（1）反饋制動。當(dāng)電動機的運行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速，異步電動機就進入發(fā)電狀態(tài)。這時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動狀態(tài)時的方向相反，電流改變了方向，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向，于是起制動作用。（2）反接制動。電源反接，改變電動機的三相電源的相序，則改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，電磁轉(zhuǎn)矩由正變負，這種方法容易造成反轉(zhuǎn)。倒拉制動，出現(xiàn)在位能負載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時候，例如起重機放下重物時，是一種能穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的制動狀態(tài)。（3）能耗制動。其特點是運動系統(tǒng)儲存的機械能被電動機轉(zhuǎn)換成電能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中。17何謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？交流伺

9、服電動機時怎樣克服這一現(xiàn)象，使其當(dāng)控制信號消失時能迅速停止？答：自轉(zhuǎn)是伺服電動機轉(zhuǎn)動時控制電壓取消，轉(zhuǎn)子會利用勵磁電壓的單相供電而繼續(xù)轉(zhuǎn)動?？朔@一現(xiàn)象方法是把伺服電動機的轉(zhuǎn)子電阻設(shè)計得很大，使電動機在失去控制信號，即成單相運行時，正轉(zhuǎn)矩或負轉(zhuǎn)矩的最大值均出現(xiàn)在Sm>1的地方。當(dāng)去掉控制電壓后，單相供電時的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，于是可使轉(zhuǎn)子迅速停止而不會存在自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。18為什么直流力矩電動機要做成扁平圓盤狀結(jié)構(gòu)？答：直流力矩電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為T=BIaNL2D，在電樞體積相同，且電樞繞組的導(dǎo)線粗細不變，式中的BIaNL2近似為常數(shù)，故轉(zhuǎn)矩T與直徑D近似成正比。而電動機理想空載

10、轉(zhuǎn)速為n0=120UaNBlD，故n0和D近似成反比。所以電動機的做成扁平圓盤狀可增加電動機轉(zhuǎn)矩和降低空載轉(zhuǎn)速。19直流測速發(fā)電機與交流測速發(fā)電機各有何優(yōu)缺點？答：直流測速發(fā)電機的優(yōu)點是沒有相位波動，沒有剩余電壓，輸出特性的斜率比交流測速發(fā)動機的大。缺點是由于有電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護不便，摩擦轉(zhuǎn)矩大，有換向火花，產(chǎn)生無線電干擾信號，輸出特性不穩(wěn)定，且正、反向旋轉(zhuǎn)時，輸出特性不對稱。交流測速發(fā)電機的優(yōu)點是不需要電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)簡單，維護容易，慣量小，無滑動接觸，輸出特性穩(wěn)定，精度高，摩擦轉(zhuǎn)矩小，不產(chǎn)生無線電干擾，工作可靠，正、反向旋轉(zhuǎn)時輸出特性對稱。缺點是存在剩余電壓和相位誤差，

11、且負載的大小和性質(zhì)會影響輸出電壓的幅值和相位。20試簡述控制式自整角機和力矩式自整角機的工作原理。答：控制式自整角機的工作原理是當(dāng)發(fā)送機的勵磁繞組通入勵磁電流后，產(chǎn)生交變脈沖磁通，在相繞組中感應(yīng)出感應(yīng)，從而繞組中產(chǎn)生電流，這些電流都產(chǎn)生脈沖磁場,并分別在自整角變壓器的單相輸出繞組中感應(yīng)出相同的電動勢。力矩式自整角機的工作原理是當(dāng)接收機轉(zhuǎn)子和發(fā)送機的轉(zhuǎn)子對定子繞組的位置相同，那么兩邊對應(yīng)的每相繞組中的電動勢相等，因此在兩邊的三相繞組中沒有電流。若發(fā)送機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一個角度，于是發(fā)送機和接收機相應(yīng)的每相定子繞組中的兩個電動勢就不能相互抵消，定子繞組中就有電流，這個電流和接收機勵磁磁通作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使

12、得接收機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。21電動機的溫升與哪些因素有關(guān)？電動機銘牌上的溫升值其含義是什么？電動機的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間有什么關(guān)系？答：電動機的溫升與銅耗，鐵耗和機械損耗有關(guān)。電動機銘牌上的溫升值其含義是電動機絕緣許可的最高溫度。電動機的溫升、溫度以及環(huán)境溫度三者之間的關(guān)系是：剛工作時電動機的溫度與周圍介質(zhì)的溫度之差很小，而熱量的發(fā)散是隨溫度差的增大而遞增的，故只有少量被發(fā)散出去，大量被電動機吸收，因而溫度升高的較快。隨著電動機溫度逐漸升高，被電動機吸收的減少，溫升減慢，而發(fā)散到空氣中的熱量增加。22電動機的選擇包括哪些內(nèi)容？答：電動機的選擇包括這些內(nèi)容：（1）電動機容量（2）電動機的類型

13、（3）電動機電壓等級（4）電動機額定轉(zhuǎn)速（5）電動機結(jié)構(gòu)形式23選擇電動機的容量時主要應(yīng)考慮哪些因素？答：選擇電動機容量應(yīng)根據(jù)三項基本原則進行:（1）發(fā)熱：必須保證電動機在運行的實際最高工作溫度等于或略小于電動機絕緣的允許最高工作溫度。（2）過載能力：所選電動機的最大轉(zhuǎn)矩或最大電流必須大于運行過程中可能出現(xiàn)的最大負載轉(zhuǎn)矩和最大負載電流。（3）啟動能力：為使電動機能可靠啟動，必須保證TL<stTN。24電動機有哪幾種工作方式？當(dāng)電動機的實際工作方式與銘牌上標(biāo)注的工作方式不一致時，應(yīng)注意哪些問題？答：電動機的運行方式按發(fā)熱的情況可分為連續(xù)工作制、短時工作制和重復(fù)短時（斷續(xù)）工作之三種方式。當(dāng)

14、電動機的實際工作方式與銘牌上標(biāo)注的工作方式不一致時，應(yīng)注意最高工作溫度是否小于電動機絕緣的允許最高工作溫度，啟動轉(zhuǎn)矩是否大于負載轉(zhuǎn)矩。25從接觸器的結(jié)構(gòu)特征上如何區(qū)分交流接觸器與直流接觸器？為什么？答：直流接觸器與交流接觸器相比，直流接觸器的鐵心比較小，線圈也比較小，而交流電磁鐵的鐵心是用硅鋼片疊鉚而成的，且線圈一般做成有支架式,形式較扁。因為直流電磁鐵不存在電渦流的現(xiàn)象。26過電流繼電器與熱繼電器有何區(qū)別？各有什么用途？答：過電流繼電器是當(dāng)電流過大時迅速斷開電源，用于防止電動機短路或嚴重過載。而熱繼電器是當(dāng)電動機溫度升高到一定值才動作，用于過載時間不長的場合，防止長時間過載。27PLC由哪幾

15、個主要部分組成？各部分的作用是什么？答：PLC由中央處理單元CPU：執(zhí)行用戶程序，對各事件作出響應(yīng)。存儲器：用來存放程序和數(shù)據(jù)。輸入/輸出接口：是CPU與工業(yè)現(xiàn)場裝置之間的連接部件。編程器：是開發(fā)、維護PLC控制系統(tǒng)的必備設(shè)備。組成。28將三相異步電動機接三相電源的三根引線中的兩根對調(diào)，此電動機是否會反轉(zhuǎn)？為什么？參考題929寫出下面梯形圖的指令程序。LD 401OR 400ANI 402LD 403AND 105ORBLDI 100ANI 101LD 102ANI 103ORBOR 104ANBOR 404OUT 43030晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于什么？晶閘管由導(dǎo)

16、通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是什么？阻斷后它所承受的電壓決定于什么？晶閘管的導(dǎo)通條件是:(1) 晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓。（2）晶閘管的陽極和控制極通時加正相電壓市晶閘管才能導(dǎo)通. 導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于(電壓不變時)限流電阻(使用時由負載)決定. 晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是當(dāng)減少陽極電壓或增加負載電阻時,陽極電流隨之減少,當(dāng)陽極電流小于維持電流時,晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化維阻斷狀態(tài). 阻斷后它所承受的電壓決定于陽極和陰極的反向轉(zhuǎn)折電壓.31直線電動機較之旋轉(zhuǎn)電動機有哪些優(yōu)缺點。答：直線電動機的優(yōu)點是（1）直線電動機不需要中間傳動機構(gòu)，因而使整個機構(gòu)得到簡化，提高了精度，減少了振動和噪聲

17、。（2）響應(yīng)快速。（3）散熱良好，額定值高，電流密度可取很大，對啟動的限制小。（4）裝配靈活性大，往往可將電動機的定子和動子分別與其他機體合成一體。但它存在著效率和功率因數(shù)低、電源功率大及低速性能差等缺點。32何謂開循環(huán)控制系統(tǒng)？何謂閉循環(huán)系統(tǒng)？兩者各有什么優(yōu)缺點？系統(tǒng)只有控制量(輸出量)的單向控制作用,而不存在被控制量的影響和聯(lián)系,這稱之為開環(huán)控制系統(tǒng).優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單能滿足一般的生產(chǎn)需要.缺點是不能滿足高要求的生產(chǎn)機械的需要. 負反饋控制系統(tǒng)是按偏差控制原理建立的控制系統(tǒng),其特點是輸入量與輸出量之間既有正向的控制作用,又有反向的反饋控制作用,形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)或反饋控制系統(tǒng).缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜

18、,優(yōu)點可以實現(xiàn)高要求的生產(chǎn)機械的需要.33IZ2-61型并勵電動機，Pn=10kW，U=220V，IN=53.8A，nn=1500r/min，Ra=0.3，最大勵磁功率Pfm=260kW。試求：（1）直接啟動時啟動電流為額定電樞電流的幾倍；（2）啟動電流限制在額定電樞電流2倍時的啟動電阻值。解：（1）啟動時勵磁電流為最大值：IfN=PfmU=260000220=1.2A則額定電樞電流為：IaN=IN-IfN=53.8-1.2=52.6A直接啟動時的啟動電流為：Ist=UNRa=2200.3=733.3A，其為額定電樞電流的733.3A/52.6A=13.9（2）如想將啟動電流限制在額定電樞電流

19、的2倍，則Ist=UNRa+Rad=2IaN，于是解得Rad=UN2IaN-Ra=1.834一臺并勵電動機，額定功率PN=2.2kW，額定電壓UN=220V，額定電流IN=12.2A，最大勵磁功率PfN=68.2W。試求：（1）最大勵磁電流IfN；（2）額定運行時的電樞電流IaN；解：（1）啟動時勵磁電流為最大值：IfN=PfmU=68.2220=0.31A（2）額定運行時電樞電流為：IaN=IN-IfN=12.2-0.31=11.89A35要求三臺電動機1M、2M、3M按一定順序啟動：即1M啟動后，2M才能啟動；2M啟動后3M才能啟動；停車時則同時停。試設(shè)計此控制線路。參照題4336晶閘管的

20、導(dǎo)通條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于什么？晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是什么？阻斷后它所承受的電壓決定于什么？晶閘管的主要參數(shù)有哪些？同3037晶閘管的控制角和導(dǎo)通角是何含義？晶閘管的控制角是晶閘管元件承受正向電壓起始到觸發(fā)脈沖的作用點之間的電角度. 導(dǎo)通角是晶閘管在一周期時間內(nèi)導(dǎo)通的電角度.38何謂逆變器？有源逆變電路和無源逆變電路有何區(qū)別？書本P27339，電動機中的短路保護、過電流保護和長期過載(熱)保護有何區(qū)別？答：電動機中的短路保護是指在電源線的電線發(fā)生短路，為防止電動機通過過大的電樞電流而損壞，迅速自動切斷電源的保護動作。過電流保護是指當(dāng)電動機發(fā)生嚴重過載時，保護電動機通過

21、的電樞電流不超過最大許可電流。長期過載保護是指在電動機發(fā)生長期過載時，防止電動機的溫升超過電動機的絕緣允許最高溫度。40一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)為：PN=17kW，UN=220V，IN=91A，nN=1500r/min，Ra=0.22。試求：（1）直接啟動時的啟動電流Ist；（2）如果要使啟動電流不超過額定電流的兩倍，求啟動電阻為多少歐？解：（1）直接啟動時的啟動電流為：Ist=UNRa=2200.22A=1100A（2）如想將啟動電流限制在額定電樞電流的2倍，則Ist=UNRa+Rad=2IN，于是解得Rad=UN2IN-Ra=0.9941有一臺四極三相異步電動機，電源電壓的頻率為50

22、HZ，滿載時電動機的轉(zhuǎn)差率為002，求電動機的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。解答參見題842試設(shè)計一臺電動機拖動小車的控制線路。要求能正反轉(zhuǎn)并能實現(xiàn)在A、B兩點間的自動往復(fù)運動。要求繪出主電路和控制電路。 43要求三臺電動機1M、2M、3M按一定順序啟動：即1M啟動后，2M才能啟動；2M啟動后3M才能啟動；停車時則同時停。設(shè)計要求完成：繪出電動機主電路及控制線路；繪出PLC安裝接線圖；繪出PLC梯形圖；編寫PLC指令程序。答：電動機的控制電路如下：PLC的安裝接線圖如下：（更正：400是SB 401是SB1 402是SB2 403是SB3）PLC的梯形圖如下：PLC的指令程序如下：LD 401LD 402OUT 431AND 431OR 430OR 431LD 403OUT 432ANI 400ANI 400OR 432ENDOUT 430AND 430ANI 40044試設(shè)計一個工作臺前進、退回的控制線路。工作臺由電動機M拖動，行程開關(guān)1ST、2ST分別裝在工作臺的原位和終點。要求：能自動實現(xiàn)前進后退停止到原位；工作臺前進到達終點后停一下再后退；工作臺在前進中人為地立即后退到原位；有終端保護。要求繪出主電路和控制電路。（更正：上圖中的1ST和2ST弄反了，所以只需要將1ST和2ST的1改成2，2改成1. 還有就是那個2KT寫錯了，應(yīng)該是1KT。 上圖沒有