机电传动控制复习题考试版1


1 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? 答: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 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? 答: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。 3. 反抗静态转矩与位能静态转矩有何区别,各有什么特点? 反抗转矩的方向与运动方向相反,,方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而他总是阻碍运动的. 位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关,它在某方向阻碍运动,而在相反方向便促使运动。 4.如何判断系统的稳定平衡点。 书本 P12 5.机电时间常数的物理意义是什么?它有那些表示形式?各种表示式各说明了哪些关系?

6. 加快机电传动系统的过渡过程一般采用哪些方法? 加快机电传动系统的过渡过程一般采用 1 减少系统 GD2 . 2 增加动态转矩 Td. 7. 为什么大惯量电动机反而比小惯量电动机更为人们所采用? 大惯量电动机电枢作的粗短,GD2 较大但它的最大转矩约为额定转矩的 5 到 10 倍,快速性能 好,且低速时转矩大,电枢短粗,散热性好过载持续时间可以较长. 8 和 9 对应下面两道。

10 .当三相异步电动机的负载增加时,为什么定子电流会随转子电流的增加而增加? 答:因为负载增加 n 减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高, 于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的 电流也随之提高. 11. 三相异步电动机正在运行时, 转子突然被卡主, 这时电动机的电流会如何变化?对电动机有何影响? 答:电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁. 12.三相异步电动机断了一根电源线后,为什么不能启动?而在运行时断了一线,为什么仍能 继续转动?这两种情况对电动机将产生什么影响?

答:三相异步电动机断了一根电源线后,转子的两个旋转磁场分别作用于转子而产生两个方向相反的转 矩,而且转矩大小相等。故其作用相互抵消,合转矩为零,因而转子不能自行启动,而在运行时断了一 线,仍能继续转动转动方向的转矩大于反向转矩,这两种情况都会使电动机的电流增加。 13.三相异步电动机在相同电源电压下,满载和空载启动时,启动电流是否相同?启动转矩是否相 同? 答:三相异步电动机在相同电源电压下,满载和空载启动时,启动电流和启动转矩都相同。 Tst=KR2u2/(R22+X220) I=4.44f1N2/R 与 U,R2,X20 有关 14.线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时,所串电阻愈大,启动转矩是否也愈大? 答:线绕式异步电动机采用转子串电阻启动时,所串电阻愈大,启动转矩愈大 15.异步电动机有哪几种调速方法?各种调速方法有何优缺点? 答: 调压调速 这种办法能够无级调速, ① 但调速范围不大 ② 转子电路串电阻调速 这种方法简单可靠, 但它是有机调速,随着转速降低特性变软,转子电路电阻损耗与转差率成正比,低速时损耗大。 ③ 改 变极对数调速 这种方法可以获得较大的启动转矩,虽然体积稍大,价格稍高,只能有机调速,但是结构 简单,效率高特性高,且调速时所需附加设备少。 ④ 变频调速 可以实现连续的改变电动机的转矩,是 一种很好的调速方法。 16.异步电动机有哪几种制动状态?各有何特点? 答:异步电动机有三种反馈制动,反接制动和能耗制动 反馈制动 当电动机的运行速度高于它的同步转速,即 n1.>n0 时一部电动机处于发电状态.这时转子导体 切割旋转磁场的方向与电动机状态时的方向相反.电流改变了方向,电磁转矩也随之改变方向.. 反接制动 电源反接改变电动机的三相电源的相序,这就改变了旋转磁场的方向,电磁转矩由正变到负,这 种方法容易造成反转..倒拉制动出现在位能负载转矩超过电磁转矩时候,例如起重机放下重物时,机械特性 曲线如下图,特性曲线由 a 到 b,在降速最后电动机反转当到达 d 时,T=TL 系统到达稳定状态, 能耗制动 首先将三项交流电源断开,接着立即将一个低压直流电圆通入定子绕组.直流通过定子绕组后, 在电动机内部建立了一个固定的磁场,由于旋转的转子导体内就产生感应电势和电流,该电流域恒定磁场 相互作用产生作用方向与转子实际旋转方向相反的转矩,所以电动机转速迅速下降,此时运动系统储存的 机械能被电动机转换成电能消耗在转子电路的电阻中. 17.何谓“自转”现象?交流伺服电动机时怎样克服这一现象,使其当控制信号消失时能迅速停止? 答:自转是伺服电动机转动时控制电压取消,转子利用剩磁电压单相供电,转子继续转动. 克服这一现象方法是把伺服电动机的转子电阻设计的很大,使电动机在失去控制信号,即成单相运行时,正 转矩或负转矩的最大值均出现在 Sm>1 的地方.当速度 n 为正时,电磁转矩 T 为负,当 n 为负时,T 为正,即去 掉控制电压后,单相供电似的电磁转矩的方向总是与转子转向相反,所以是一个制动转矩.可使转子迅速停 止不会存在自转现象 18.为什么直流力矩电动机要做成扁平圆盘状结构? 答:直流力矩电动机的电磁转矩为 T=BIaNlD/2 在电枢体积相同条件下,电枢绕组的导线粗细不变,式中的 BIaNl/2 紧思维常数,故转矩 T 与直径 D 近似成正比.电动机得直径越大力矩就越大. 19. 直流测速发电机与交流测速发电机各有何优缺点? 直流测速发电机的优点是没有相位不波动.没有剩余电压,输出特性的斜率比交流测速发动机 的大.缺点是由于有电刷和换向器,因而结构复杂,维护不便.摩擦转矩大.有换向火花,产生无线 电干扰信号,输出特性不稳定,且正反转时,输出部对称. 交流测速发电机的优点是不需要电刷和换向器,因而结构简单,维护容易,惯量小,无滑动接触,输 出特性稳定,精度高,摩擦转矩小,不产生无线电干扰,工作可靠.正反转转向时输出特性对称,缺 点是存在剩余电压和相位误差,切负载的大小和性质会影响输出电压的幅值和相位. 20.试简述控制式自整角机和力矩式自整角机的工作原理。 控制式自整角机的工作原理是当发送机得力磁绕组通入励磁电流后,产生交变脉冲磁通,在相

绕组中感应出感应,从而绕组中产生电流,这些电流都产生脉冲磁场,并分别在自整角变压器的 单相输出绕组中感应出相同的电动势.. 力矩式自整角机的工作原理是当接收机转子和发送机 的转子对定子绕组的位置相同,所以两边的每相绕组中的电动势相等,因此在两边的三相绕组 中没有电流.若发送机转子转动一个角度,于是发送机和接收机相应的每相定子绕组中的两个 电动势就不能相互抵消,定子绕组中就有电流,这个电流和接受激励此磁通作用而产生转矩. 21。电动机的温升与哪些因素有关?电动机铭牌上的温升值其含义是什么?电动机的温升、温 度以及环境温度三者之间有什么关系? 答:电动机的温升与铜耗,铁耗和机械损耗有关. 电动机铭牌上的温升值其含义是电动机绝缘许可的最高 温度.电动机的温升、温度以及环境温度三者之间是刚工作时电动机的温度与周围介质的温度之差很小, 热量的发散是随温度差递增的,少量被发散法到空气中,大量被空气吸收.,因而温度升高的较快.随着电动 机温度逐渐升高,被电动机吸收的减少,而发散到空气中的热量增加.. 22.电动机的选择包括哪些内容? 答:电动机的选择包括:1 电动机容量.2 电动机电压等级,3 电动额定转速.4 电动机结构型式.5 电动机的 种类。 23.选择电动机的容量时主要应考虑哪些因素? 答:选择电动机容量应根据三相基本原则进行: 1 发热 电动机在运行的实际最高工作温度等于或小于电动机的最高工作温度, 3 启动能力 必须使电动机能可靠启动 T 载能力 :短时间内承受高于额定功率的负载功率时保证 θmax≤θa. 当决定电动机容量的主要因素不是发热而是电动机的过载能力,即所选电动机的最大转矩 Tmax 或最大电 流 Imax 必须大于运行过程中可能出现的最大负载电流 ILmax 和最大负载转矩 TlmaxL<λstTN 24.电动机有哪几种工作方式?当电动机的实际工作方式与铭牌上标注的工作方式不一致时, 应注意哪些问题? 答: 电动机有连续工作制,短时工作制,重复短时工作之三种方式. 当电动机的实际工作方式与铭牌上标注 的工作方式不一致时, 应注意最高工作温度是否小于电动机的最高许可工作温度,启动转矩是否大于负载 转矩. 25.从接触器的结构特征上如何区分交流接触器与直流接触器?为什么? 直流接触器与交流接触器相比,直流接触器的铁心比较小,线圈也比较小,交流电磁铁的铁心是用硅钢片叠 柳而成的.线圈做成有支架式,形式较扁.因为直流电磁铁不存在电涡流的现象. 26. 过电流继电器与热继电器有何区别?各有什么用途? 过电流继电器是电流过大就断开电源,它用于防止电动机短路或严重过载. 热继电器是温度升高到一定 值才动作.用于过载时间不常的场合. 27.PLC 由哪几个主要部分组成?各部分的作用是什么? 答:PLC 由中央处理器 CPU,存储器,输入输出接口,编程器组成. 28.将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调,此电动机是否会反转?为什么? 答:如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将 B,C 两根线对调,即使 B 相遇 C 相 绕组中电流的相位对调,此时 A 相绕组内的电流导前于 C 相绕组的电流 2π/3 因此旋转方向也将变为 A-C-B 向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 29 29.写出下面梯形图的指令程序。

LD OR ANI LD AND ORB LDI ANI LD ANI ORB OR ANB OR OUT

401 400 402 403 105 100 101 102 103 104 404 430

30. 晶闸管的导通条件是什么?导通后流过晶闸管的电流决定于什么?晶闸管由导通转变 为阻断的条件是什么?阻断后它所承受的电压决定于什么? 晶闸管的导通条件是:(1) 晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压。 (2)晶闸管的阳极 和控制极同时加正相电压时晶闸管才能导通. 导通后流过晶闸管的电流决定于(电压不变时)限流电阻(使用时由负载)决定. 晶闸管由导通转变为阻断的条件是当减少阳极电压或增加负载电阻时,阳极电流随之减 少,当阳极电流小于维持电流时,晶闸管便从导通状态转化维阻断状态. 阻断后它所承受 的电压决定于阳极和阴极的反向转折电压. 31. 直线电动机较之旋转电动机有哪些优缺点。 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,电流密度可取大值,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. 32. 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. 33. IZ2-61 型并励电控机,Pn=10KW,U=220V,In=53.8A,nn=1500r/min,Ra=0.3Ω ,最大励磁 功率 Pfm=260W。试求: (1)直接启动时启动电流为额定电枢电流的几倍; (2)启动电流限制在额 定电枢电流 2 倍时的启动电阻值。 解:起动时励磁电流为最大值: Ifm=Pfm/U=260/220=1.18(A) 电枢额定电流: In=In-Ifm=53.8-1.18=52.6(A) 直接起动时起动电流为: Is=U/Ra=220/0.3=733(A) 起动电流为额定电枢电流的倍数=Is/In=733/52.6=13.9 若将起动电流限制为额定电枢电流的 2 倍,即: U/(Ra+Rs)=2Ian 则起动电阻值为: Rs=U/2In-Ra=220/2× 52.6-0.3=1.79(Ω) 这种电阻起动法广泛应用于小型直流电动机,较大容量和经常起动的电动机常采用降压起动去,依靠 降低电动机端电压来限制起动电流。降压起动需要一套调压供电装置作为电动机电源,常用于他励电 动机,只降低电枢两端电压,励磁电压保持不变。 34.励磁电流为 0.31A 电枢电流为 11.89A

35.要求三台电动机 1M、2M、3M 按一定顺序启动;即 1M 启动后,2M 才能启动;2M 启动后 3M 才能启动;停车时则同时停。试设计此控制线路。

37. 晶闸管的控制角和导通角是何含义? 晶闸管的控制角是晶闸官元件承受正向电压起始到触 发脉冲的作用点之间的点角度. 导通角是晶闸管在一周期时间内导通得电角度. 39. 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而损坏. 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保护是可以的,但长期过载时电动机就要发热,防止电 动机的温升超过电动机的最高绝缘温度. 41. 有一台四级三相异步电动机,电源电压的频率为 50HZ,满载时电动机的转差率为 0.02,求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 解:n0=60f/p S=(n0-n)/n0=60*50/2 0.02=(1500-n)/1500=1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速 1500r/min.转子转速 1470 r/min, 转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 HZ 42,具体没去画,其实就是正反转控制了,参照书本 P157,将两启动开关换成 AB 两处 的行程开关就应该差不多了吧。

43.要求三台电动机 1M、2M、3M 按一定顺序启动:即 1M 启动后,2M 才能启动;2M 启动后 3M 才能启动;停车时则同时停。设计要求完成:绘出电动机主电路及控制线路;绘出 PLC 安装接线图;绘出 PLC 梯形图;编写 PLC 指令程序。 答:电动机的控制电路如下:

PLC 的安装接线图如下:

(更正:400 是 SB 401 是 SB1 PLC 的梯形图如下:

402 是 SB2

403 是 SB3)

PLC 的指令程序如下: LD OR ANI OUT 401 430 400 430 LD OR ANI AND 402 431 400 430 OUT LD OR ANI 431 403 432 400 AND OUT END 431 432

44. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路。工作台 有电动机 M 拖动, 行程开关 1ST,2ST 分别装在工作台的 原位和终点。要求: ① 能自动实现前进——后退——停止到原位; ② 工作台前进到达终点后停一下在后退; ③ 工作台在前进中可以人为地立即后退到原位; ④ 有终端保护.

(更正:上图中的 1ST 和 2ST 弄反了,所以只需要将 1ST 和 2ST 的 1 改成 2,2 改成 1. 还 有就是那个 2KT 写错了,应该是 1KT。 上图没有第④的功能,只需在前进和后退的线路上 分别加上一个 STL 极限开关就行,可参照书本 P164 图 8.51)

45,老师说不用做,不过就是书本 P203 的几个图了! 46, 46.试说明下图电路的功能(是什么控制电路) ,并分析其工作原理。

(更正:上图的 KT 应该是延时吸合线圈,所以应该是交叉线,不是涂黑。书本 P166) 就是降压启动,减小启动电流的作用了,先是主电路中串入了电阻,以减小启动电流。然后一段延时 后,切除电阻,正常工作,具体不详说了。可参照书本 P68 图 5.30 47.47.试用 F-40M 型 PLC 的指令写出其指令语句表。

LD ANI LD ANI ORB ANI

400 401 402 403

LD LD ANI ORB OR

405 406 407

LD

500

LD

102

END

PLS 102 LD 501

RST 210 LD 213

OUT 210 430 430 LD 502

OUT 530 LD 217

404

OUT

SFT 210

OUT 537


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