五、论述题

五、论述题1．试述电气测量的特点。答：(1)测量对象的广泛性。电气测量可以测量各种电量(如电流、电压、功率等)和电参量(如电阻、电容、电感等)，也可以测量各种非电量(如温度、压力、流量等)。(2)测量过程的连续性。电气测量技术既可以对被测对象连续地进行测量，也可以用记录仪器、仪表将被测对象随时间的变化情况记录下来，便于对生产过程中的各种状态进行监测。(3)测量方法的遥测性。电气测量可以借助各种类型的传感器，实现对远距离、人体难以接近的地方进行测量，即所谓遥测。(4)易于实现测量自动化。电气测量无论测量何种形式的物理量，输出的都是电信号，易于与电气控制系统连接，实现测量、记录和数据处理的自动化。例如，对加工过程中的主动测量、对加工后的零件进行自动分选等。2．试述变频器输出侧在电气装接工艺方面采取的抗干扰措施。答：(1)变频系统的供电电源与其他设备的供电电源尽量相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入端安装隔离变压器，对谐波干扰进行屏蔽隔离。(2)为了减少对电源的干扰，可在输入侧安装交流电抗器、输入滤波器(要求高时)或零序电抗器(要求低时)。(3)为了减少电磁噪声，可在输出侧安装输出电抗器。但与输人滤波器不同，不能混用。(4)变频器本身用铁壳屏蔽，电动机与变频器之间的电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，电缆尺寸应保证在输出侧最大电流时电压降为额定电压的2％以下。(5)弱电控制线距离主电路配线至少lOOmm以上，绝对不能与主电路放在同一行线槽内，以避免辐射干扰，相交时要成直角。(6)，控制回路的配线，特别是长距离控制回路的配线．应采用屏蔽双绞线．双绞线的绞合间距应在15mm以下。(7)为防止各路信号的相互干扰，信号线以分别绞合为宜。(8)如果操作指令来自远方，需要的控制线路配线较长时．可采用中间继电器控制。(9)接地必须使用专用接地端子，且用粗短线接地，不能与其他接地端子共用。良好的接地可有效防止干扰。(10)屏蔽线的屏蔽层一端接在变频器的公共端子(如COM)上．另一端不能接。3．试述机电一体化的相关技术。答：机电一体化是多学科领域综合交叉的技术密集型系统工程．它包含了机械技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术。(1)机械技术。机械技术是机电一体化的基础，它把其他高新技术与机电一体化技术相结合，实现结构、材料、性能上的变更，从而满足减小质量和体积、提高精度和刚性、改善功能和性能的要求。(2)计算机与信息处理技术。计算机是实现信息处理的工具：在于二毛一体化系统中，计算机与信息处理部分控制着整个系统的运行，直接影响到系统工作的效率和质量。(3)系统技术。系统技术是从全面的角度和系统的目标出发．以整体的概念组织应用各种相关技术，将总体分解成相互联系的若干功能单元．找出可以实现的技术方案。接口技术是系统技术中的一个重要方面，是实现系统各部分有机联系的保证。它包括了电气接口、机械接口、人一机接口等。(4)自动控制技术。自动控制技术的内容广泛，它包括高精度定位、自适应、自诊断、校正、补偿、再现、检索等控制。(5)传感与检测技术。传感与检测是系统的感受器官，是将被测量的信号变换成系统可以识别的、具有确定对应关系的有用信号。(6)伺服传动技术。伺服传动技术是由计算机通过接口与电动、气动、液压等各类型的传动装置相连接，从而实现各种运动的技术。4．图10—7所示为锯齿波同步信号触发电路。试问：锯齿波是怎样形成的?此电路如何进行移相控制?答：见图10—17。(1)当同步变压器二次侧电压u2的处于正半周，且u2的数值大于电容器上的电压uc1＝uR1时，二极管V4导通并对电容器C1充电。由于充电的时间常数很小，电容器电压很快达到√2u2。当u2由正的最大值下降时，由于电容器电压下降很慢(电容经R1放电，放电时间常数R1C1较大)，二极管V4因承受反向电压而截止。之后，电容经R1缓慢放电，直到下一周期u2超过uR1后，二极管V4重新导通，电容器再次充电。如此周而复始，就在C1、Rl两端形成锯齿波形。(2)锯齿波电压使三极管VT的发射结和二极管V3反向偏置，而控制电压uc使它们正向偏置。因此，当控制电压uc大于锯齿波电压uR1时，三极管VT开始导通，其集电极回路的脉冲变压器二次侧输出脉冲去触发晶闸管；当uR1大于控制电压uc时，VT又截止。只要改变控制电压uc的大小，就能改变三极管开始导通的时刻，也就是输出触发脉冲去触发晶闸管的时刻，从而实现脉冲移相控制。5．什么是逆变颠覆?逆变颠覆的原因有哪些?防止逆变颠覆的措施有哪些?答：变流器逆变工作时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使整流桥的输出平均电压和直流电源变成顺向串联。由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变颠覆。逆变颠覆的原因有以下几种：(1)触发电路不可靠。触发电路不能适时地、准确地给各晶闸管分配脉冲．如脉冲丢失、脉冲延迟等，致使晶闸管工作失常。(2)晶闸管发生故障。在应该阻断期间，元件失去阻断能力，或在应该导通时元件不能导通。(3)交流电源发生异常现象。是指在逆变工作时．交流电源发生突然断电、缺相或电压过低等现象。(4)换相的安全裕量角Q。太小。逆变工作时，必须满，ββmin的关系，并且留有裕量角，以保证所有的脉冲都不会进入βmin范围内。防止逆变颠覆的措施有以下几种：(1)选用可靠的触发器。(2)正确选择晶闸管的参数。(3)采取措施，限制晶闸管的电压上升率和电流上升率．以免发生误导通。(4)逆变角度β不能太小，限制在一个允许的范围内：(5)装设快速熔断器、快速开关，进行过流保护。(6)采用“拉逆变”技术。6．绘图说明收敛型、直线型、扩散型系统结构各适应哪些诊断方法：答：不同的系统结构及其适用的诊断方法(图10—18)：(1)直线型结构。这种类型的结构系统特别适合用分段淘汰法进行故障诊断。维修人员在系统的大致中间位置上选择一个测试点，如图中A点．通过检查确定故障是在这点的前面还是后面。(2)扩散型结构。可用以下方法对这种类型的结构系统进行故障诊断。①推理分析法。假如四个输出功能块有三个工作正常，只有一个不正常，可以推断故障出在这个不能正常工作的功能块里。假如四个输出功能块都不正常，那么故障在功能块F1里的可能性最大。②测量试验法。通过测试A点的输出，可以判断F1功能块是否正常。找出故障功能块后，应在功能块内采用系统试验法来确定有故障的线路或组件。(3)收敛型结构。它的作用如同一个“与”或“或”门逻辑电路，系统工作依赖于功能块F1～F3中任何一个或预定的一个组块的正确输出。A型与B型(A的F4为“与”逻辑，B的F4为“或”逻辑)收敛结构的诊断方法相同。维修人员应当知道，在某种条件下，功能块F1～F3中的哪一个输出应该有效。对于复杂设备的控制系统，极少有符合前面所述的任何一种结构，它们的结构形式非常复杂，而且有相当复杂的反馈和联锁关系。7．配电系统二次回路的故障查找分为哪些阶段?答：一般可分为观察分析、经验查找、仪表检修三个阶段。(1)观察分析。要做到正确、迅速地消除故障，首先应观察清楚故障现象，如信号、光字牌的显示情况。然后再分析其故障原因，并确定查找步骤和方法。(2)为了少走弯路、节省时间，应先检查配电系统二次回路故障概率较大的地方。根据线路与设备现况，从薄弱之处和可能性较大的地方人手，充分利用所积累和归纳的排除故障经验。例如，电源、备件、分段、替换、虚连、查线、击穿、断路、元件、参量、变量等要领和手段，采用“缩小范围法”查找故障点。(3)二次回路故障多数比较隐蔽，常需借助仪器、仪表。例如，用万用表、摇表、试电笔、试验灯、示波器、定点仪等进行查找和检修8．复杂设备电气故障诊断按哪些步骤进行，各环节应注意什么?答：设备电气故障的一般诊断顺序为：症状分析一设备检查一故障部分的确定一线路检查一更换或修理一修后性能检查。(1)症状分析。症状分析是对所有可能存在的有关故障原始状态的信息进行收集和判断的过程。在故障迹象受到干扰以前，对所有信息都应进行仔细分析。(2)设备检查。根据症状分析中得到的初步结论和疑问，对设备进行更详细的检查，特别是那些被认为最有可能存在故障的区域。要注意在这个阶段应尽量避免对设备做不必要的拆卸，同时应防止引起更多的故障。(3)故障部位的确定。维修人员必须全面掌握系统的控制原理和结构。如果缺少系统的诊断资料，就需要维修人员正确地将整个设备或控制系统划分成若干功能块，然后检查这些功能块的输入和输出是否正常。(4)线路检查和更换或修理。这两步骤是密切相关的，线路检查可以采用与故障部位确定相似的方法进行，首先找出有故障的组件或可更换的元件，然后进行有效的修理。(5)修后性能检查。修理完成后，维修人员应进行进一步的检查，以证实故障确实已经排除，设备能够运行良好。再由操作人员来考查设备，确认设备运转正常。9．复杂设备的电气故障常用的诊断方法有哪些?答：(1)控制装置自诊断法。大型的CNC、PLC以及计算机装置都配有故障诊断系统，由开关、传感器把油位、油压、温度、电流等状态信息设置成数百个报警提示，用以诊断故障的部位和地点。(2)常规检查法。依靠人的感觉器官并借助于一些简单的仪器来寻找故障的原因。(3)机、电、液综合分析法。因为复杂设备往往是机、电、液一体化的产品．所以对其故障的分析也要从机、电、液不同的角度对同一故障进行分析．可避免片面性，少走弯路。(4)备件替换法。将具有相同功能的两块板(一块好的，一块怀疑是坏的)互相交换，通过观察故障现象已经转移还是依旧来判断被怀疑板有无故障。(5)电路板参数测试对比法。系统发生故障后，采用常规电工检测{义器、仪表，按系统电路图及设备电路图，甚至在没有电路图的情况下，对可疑部分的电压、电流、脉冲信号、电阻等进行实际测量，并与正常值和正常波形进行比较。(6)更新建立法。当控制系统由于电网干扰或其他偶然原因发生异常或死机时，可先关机然后重新启动。必要时，需要消除有关内存区的数据。待重新启动后对控制参数重新设置，可排除故障。(7)升温试验法。因设备运行时间较长或环境温度较高出现的故障，可通过人为升温，加速温度性能差的元器件性能恶化，使故障现象明显化，有利于查找。(8)拉偏电源法，也称为“拉偏压源法”。有些软故障与外界电网电压波动有关，人为调高或调低电源电压，模拟恶劣的条件，会让故障容易暴露。(9)分段淘汰法。有时系统的故障链很长，可以从故障链的中部开始分段查，查到故障在哪一半中，然后继续用分段淘汰法查，可加快故障的排查速度：(10)隔离法。将某部分控制电路断开或切断某些部件的电源，缩小范围排查。但是许多复杂设备的电气控制系统反馈复杂，采用隔离法时应充分考虑其后果，采取必要的防范措施。(11)原理分析法。根据控制系统的组成原理，通过追踪与故障相关联的信号进行分析判断，直至找出故障原因。(12)功能分析法。根据系统、复杂设备的方框图(方块图)，分析方块的功能、现象和相互关联，辩证思考，利用排除法查找故障。10．波形分析题。图10—8所示为三相半控桥式以电阻为负载的整流电路，分析并绘出当α＝45°时的波形：(1)在相电压图上分析并绘制负载ud的波形关系。(2)在线电压图上分析并绘出负载ud的波形。(3)分析并绘制晶闸管VTl上电压uT1的波形。答：见图10—19，首先绘出α=45°的ug波形，根据晶闸管的导通条件，抓住K端为晶闸管共阴极、D端为二极管共阳极的特点，导出ud电压与K、D两点电位及A、B、C三相电源的关系，并在相电压图上表现出来。在线电压图上，负载波形和晶闸管VT1的波形，都是电位相减的关系：ud＝uK-ud，而uT1=uA-UK。12．试从二次回路的故障类别：①开路；②短路；③回路参数变值这三个方面来阐明二次回路故障的查找方法。答：(1)回路开路的检查，可采用以下四种方法：①验电法。使用低压验电笔，电源只投入一个极，如跳闸监视电路图中“十”极，先将验电笔触“01点，氖管发光，正极完好。再将验电笔接“33”、“35”、“37”等线端，发现氖管不够亮时，表明断点