机电传动控制试卷及答案

12012--2013课程名称：机电传动控制（A）课程所在学院：工学院考试班级机械10-学号姓名成绩试卷说明：1.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；2.考试时间为120分钟，请掌握好答题时间；3.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；4.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；5.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；6.考试中心提示：请你遵守考场纪律，诚信考试、公平竞争！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D3，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)1.由直流电动机电压平衡方程式U=E+IaRa得，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=+aaaaIUIEIR23.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)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；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nnN,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TL2.2TN,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；第5小题图第10小题图3⑵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)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1小题第五题第2小题42012--2013课程名称：机电传动控制（A）课程所在学院：工学院考试班级机械10-学号姓名成绩一、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：①，5.答：②二、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)(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)7.答：把实际变化负载折算成一等效的恒定负载，折算条件是：使两者温升相同。(2分)8.答：可变损耗：定子绕组铜损，转子绕组铜损；不变损耗：定子铁心铁损，机械功率损耗。其效率是随输出功率P2变化的，最大效率η发生在可变损耗等于不变损耗时，即电动机输出功率P2为额定功率PN时。(4分)9.答：一般用比例积分调节器。只要系统受干扰时出现偏差，ΔU≠0，比例积分调节器就开始调节。由于比例部分和积分部分的输出，使被调量变化，力图恢复受干扰前的数值。当完全恢复后，ΔU=0，调节结束。此时虽然比例部分没有输出，但积分部2aaaaIUIRIE１.答：为输入给电动机的电功率；为电动机电枢绕组的铜损；为电动机吸收的电磁功率，转化为：60=9.559.552aetTTTIEKnnTK，即电磁功率转变为机械功率输出。11.Y1.2330.40.35stYstNNNLTTTTTT6解：采用-换接启动时，启动转矩，故能够启动。(2分)第5小题解5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ΔU=Ug-Uf维持系统电压Ud的。所以ΔU不能为0。当TL增大时，n和Uf变小，而Ug一定，所以ΔU、Ud变大，从而使n变大。如果放大器的放大倍数较大，则可使ΔU微小变化就能得到Ud较大的变化，使ΔU增量很少，大约为常量，使Uf=Ug-ΔU≈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）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nnN,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TL2.2TN,此时将会出现什么现象？(12分)1=9.559.55220910.229.55=9.5591=115.861500222010000.22NtNNNNatNeNNNNaNNNNstaTKIUIRKKnUIRTINmnUIAR1.答：额定转矩：其中直接启动时的启动电流：32202=0.22=0.992291=2=2=2115.86=231.724=2=2=2910.22=40(9)adNNstNadaaadNsttNstNtNNNNststNNNNstNaNaRUUIIRRRRITKITKITTTIITNmIIUIIRUIRV电枢串入启动电阻后的启动电流：，故此时启动转矩：，因为降压启动时：故电源电压　　　分6Y1V220VYVY2Y/3=6.511/3=23.83AststII2.解：从额定数据知，定子绕组额定相电压为220，当电源电压为时，电动机正常运行时定子绕组应接成形，所以，可采用-降压启动。但如果电源电压为380时，此电动机是不能采用-降压启动。用-降压启动时的启动电流，此时的启动转矩maxmaxmax3/31.8/31.8955036.01286034=2.22.2stYstNstLLNNLNLTTTNmTTTNmnnTTTTTT因启动必需，故能启动的最大负载转矩为6.01因，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。因，若，即，电动机带不动负载而停转，即处于堵转，电流剧增。　　　　(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；⑵电源电压需降的最低值。(12分)0002minmax020202maxmin02maxmax12209801034.05/2201150.1==1034.05980=54.05/==,1==11=54.0510.3NNaeNNNNNeNNNaNUIRKnUUnnrnimKUIRnnnrnimnnnnSnnnSnnnnnnSS３.解：由得，最低转速：maxminminminminmin126.12/980D=7.77126.1222201150.1126.121150.138.33(12)980NNNaeNNaNaNrnimnnnnUIRUKnIRnIRnV调速范围：　　分7五、分析题（两小题，共16分）1.答：按下1SB,电磁铁KM带电，自锁动合触点闭合，另一路动断触点断开，主触点闭合，电动机启动运行；当转速n达300rpm时，转速继电器触点KS闭合，为下一支路通电作好准备；当按下2SB，电磁铁KM失电，自锁动合触点打开，主触点打开，电动机由于惯性运转，动断触点闭合，使电磁铁KMB带电，使辅助动断触点打开，使上支路不带电，同时使主触点闭合，电动机串入电阻反接制动；当转速低于100rpm时，转速继电器触点KS打开，使电磁铁KMB失电，电动机自由转动，迅速停转。(6分)2.答：该系统是采用转速负反馈和电流截止负反馈进行连续控制的直流电动机拖动系统。组成：速度给定环节给定Ug，与速度负反馈电压Uf进行比较后，得到偏差电压ΔU输入给放大器；放大器输出的控制电压Uk输入给触发器；触发器输出带有控制角α的触发脉冲送到整流器；整流器把交流电变为直流；直流电动机用于拖动负载；平波电抗器用于平滑直流电流；测速发电机为电动机的测速元件，向输入端反馈代表速度n的电压Uf；由R和V等组成电流截止负反馈。电流负反馈信号由R上取出，IaR∝Ia；正常负载时，IaRUb时，二极管V不导通，电流负反馈不起作用，此时，只有转速负反馈，得到较硬的静特性；当负载增大，使IaRUb时，V导通，IaR经过V与Ub比较后的偏差电压