中国计量学院-机电传动控制期末试题真题A(附答案)

中国计量学院2004~2005学年第2学期《机电传动控制》课程考试试卷（A）开课二级学院：机电工程，考试时间：2005年5月26日8时考试形式：闭卷□、开卷□，允许带___入场考生姓名：学号：专业：班级：题序一二三四五六七八九总分得分评卷人一、填空题：（25分，每空1分）1．三相异步电动机的制动方法有：制动、制动、制动。2．直流发电机中的电磁转矩方向与发电机的旋转方向，因此电磁转矩为转矩，与原动机的拖动转矩相平衡。3．改变直流电动机旋转方向的方法有：（1）将反接，使电流方向改变；（2）将反接，使电流方向改变。4．交流伺服电动机消除“自转”所采用的方法是。5．熔断器用于保护，热继电器用于保护，它们都是利用来工作的。6．步进电动机的矩角特性中，当失调角等于______度时，电磁力矩最大。7．三相异步电动机旋转磁场方向是从_____________转至______________。8．在时间继电器中，表示延时____________（闭合、断开）的__________（动合、动断）触点。9.在连续运行时，步进电动机的电磁力矩随着频率的增高而_______（增大、下降）。10.在n＝0，即s＝1(电动机开始启动瞬间)时，转子与旋转磁场间的相对转速_____(最大、最小)，所以这时转子回路电流频率等于______。11.伺服电动机与普通电动机相比具有如下特点：(1)_____________________________________________________；中国计量学院2004~~~2005学年第2学期《机电传动控制》课程试卷第1页共5页(2)_____________________________________________________；(3)_____________________________________________________。12.电动机的电动与制动两种运行状态的根本区别是：_____________________________________________________。二、分析简答题(18分，每题3分)1．为什么三相异步电动机转子电路的功率因数随着转速的增加而增大？2．深槽式异步电动机为什么可以改善启动性能？3．试述电动机容量选择的原则。4．交流电磁铁的铁芯为什么要设置短路环？5．同步电动机为什么要采用异步启动法？6．接触器的主触头、辅助触头和线圈各接在什么电路中？如何连接？三、简单计算题(21分，每题3分)1．一台直线异步电动机，已知电源频率为50Hz，极距为10cm，额定运行时的滑差率为0.04，试求其额定速度。中国计量学院2004~~~2005学年第2学期《机电传动控制》课程试卷第2页共5页2．一台磁阻式电磁减速同步电动机，定子齿数为48，极对数为2，电源频率为50Hz，转子齿数为50，试求电机的转速。3．有一起重机，重复短时工作，P=12kW，工作时间1min，停车时间3min，如果选用连续工作制的普通电动机，试问电动机的容量应选多大？4．一台五相反应式步进电动机，其步距角为1.5o/0.75o，试问该电机的转子齿数是多少？5．如图所示，电动机轴上的转动惯量25.2mkgJM，转速min/900rnM；中间传动轴的转动惯量212mkgJ，转速min/3001rn；生产机械轴的转动惯216mkgJL，转速min/60rnL。试求折算到电动机轴上的等效转动惯量。6．有一台笼形异步电动机，kWPe20，5.6eQII，如果变压器容量为560kVA，问能否直接起动？中国计量学院2004~~~2005学年第2学期《机电传动控制》课程试卷第3页共5页7．一台三相异步电动机的额定电压220V，频率60zH，转速1140r/min,求电动机的极数，转差率和转子电流的频率。四、试述下面三相绕线式异步电动机启动控制电路的工作原理。（8分）五、一台直流他励电动机拖动一台卷扬机构，在电动机拖动重物匀速上升时将电枢电源突然反接，试利用机械特性从机电过程分析：1．从反接开始到系统达到新的稳定平衡状态之间，电动机经历了几种运行状态？2．最后在什么状态下建立系统新的稳定平衡点？3．画出电动机、负载机械特性和系统运行点变化示意图。（6分）中国计量学院2004~~~2005学年第2学期《机电传动控制》课程试卷第4页共5页六、并励电动机的eU=220V，eI=122A，aR=0.15Ω，fR=110Ω，en=960r/min。如保持额定转矩不变，采用在电枢电路中串入电阻调速，使转速下降到750r/min，求需在电枢电路中串入电阻cR的阻值？（6分）七、一台三相异步电动机，额定电压380V，频率50赫兹，额定功率40kW，额定转速1470r/min，额定负载时的功率因数0.88，额定负载时的电机效率为90%，Δ型接法，stI/NI=6.5，stT/NT=1.2；求：1．直接启动时的stI、stT；2．若采用自耦变压器降压启动，设降压比为0.8，求电源线路中通过的启动电流和电动机的启动转矩。（10分）八、怎样改变单相电容电动机的旋转方向？试画出电路。（6分）中国计量学院2004~2005学年第2学期《机电传动控制》课程试卷（A）参考答案及评分标准开课二级学院：机电工程，学生专业：机械，教师：周铭一、填空题：（25分，每空1分）1．反馈反接能耗2．相反阻3．电枢电源电枢励磁电源励磁4．短路保护过载保护电流的热效应5．增大转子回路电阻使Sm16．907．电流超前相电流滞后相8．断开动断9．下降10．最大f111．(1)调速范围宽广，伺服电动机的转速随着控制电压改变，能在宽广的范围内连续调节；(2)转子的惯性小，即能实现迅速启动、停转；(3)控制功率小，过载能力强，可靠性好。12．电动状态电磁转矩方向与旋转方向相同，制动时相反。二、分析简答题(18分，每题3分)1．2202222)(cossXRR随着转速增加，s减小，转子电路的功率因数增大。2．深槽式电动机的启动性能得以改善的原理，是基于电流的集肤效应。启动时，s＝1，电流的分布主要决定于电抗，所以导体中电流密度的分布深层电抗最大，电流密度最小；上层电抗最小，电流密度最大，集肤效应使电流集中于导体上部、结果是相当于导体有效截面减小，转子有效电阻增加，使启动电流减小，而启动转矩增大。但在正常运行时，s极小，转子电流频率甚小，转于电抗变得很小，集肤效应就不显著，电流在导体中差不多均匀分布，使转于绕组的电阻自动减小，此时的情况与普通鼠笼式电动机几乎无差别。3．(1)发热：电动机在运行时，必须保证电动机的实际最高工作温度等于或小于电动机绝缘的允许最高工作温度。(2)过载能力：电动机在运行时，必须具有一定的过载能力。(3)启动能力。4．交流电磁铁铁心如果没有短路环，电磁吸力就有过零点，吸合时会发生颤抖；设置短路环，阻碍磁通变化，使二部分磁通有一定相位差，电磁力的变化减小。5．同步电动机如果直接启动，旋转磁场与转子的相对速度大，旋转磁场对转子产生的电磁转矩方向时刻交变，转子启动困难。应采用异步启动法，先启动电动机，等到速度接近同步转速，再将转子拉入同步。6．接触器的主触头串联在主电路中，辅助触头接在控制电路中，一般用于自锁和互锁，线圈串联在控制线路中。三、简单计算题(21分，每题3分)1．)/(6.9)04.01(1.0*50*2)1(2smsfv2．min)/(6025/150025485050rnZZZKsrrR3．25.03110tttpp等效负载功率)(6125.012kWPPss4．电机的转子齿数4855.13603600KmZ5．根据动能守恒进行折算：)(79.2)60/900/(16)300/900/(25.2)//()//(2222211mkgJJJJLMLMMZ6．判断电机能否直接起动的依据是满足公式：eHeQPPII443《机电传动控制》课程试卷参考答案及评分标准第1页共4页5.6eQII，75.720456043443eHPP所以满足上面的公式，此电动机可以直接起动。7．ppfn36006011当p=1时，1n=3600r/min当p=2时，1n=1800r/min当p=3时，1n=1200r/min而2n=1140r/min，所以，应选p=3，此时1n=1200r/min。05.0120011401200121nnns，ZHsff36005.012．四、按下启动按钮1SB，KM得电并自锁，KM之动合主触点闭合，使电动机带有全部启动电阻接入电源开始启动，KM之动合辅助触点使时间继电器1KT得电，经过一段延时后，电动机的转速已升到一定值，此时1KT的延时闭合的动合触点才闭合，使1KMa得电，其动合触点闭合，一则切除一段启动电阻1R，使电动机加速启动，二则接通2KT。再经过一段延时后，电动机的转速已进一步上升，2KT的延时闭合的动合触点才闭合，使2KMa得电，其动合触点将全部启动电阻切除，而使转子绕组短接，电动机再一次加速启动，直到正常运行。2KMa的动断触点使1KT、1KMa失电，从而延长了这两个电器的寿命和节约了电能。（整个动作顺序、功能叙述正确得8分）五、1．反接开始电磁转矩方向相反，因为转速不能突变，运行点由a到b，进入反接制动状态；合成转矩方向相下，拖动系统上升的速度下降，直至速度为0，到达c点，再进入第三象限，为电动状态；下降速度越来越大，至d点达到同步转速，再进入第四象限，为反馈制动状态。（2分）2．最后在反馈制动状态下，运行到e点，建立系统新的稳定平衡点。（2分）3．电动机机械特性、负载机械特性和系统运行点变化示意图。《机电传动控制》课程试卷参考答案及评分标准第2页共4页（2分）六、串入电阻前：ARUIfef2110220AIIIfea1102122VRIUEaaea5.20315.0110220（2分）串入电阻调速后：960750'''eeEEaannnCnCEE因此VEa159'由于额定转矩不变，aTeICT，所以aI保持不变。（2分）''aaeaRIUE所以51.0120159220''aaeaIEUR36.015.051.0'aacRRR（2分）七、1．直接启动时的8.49888.090.0380732.11000405.6cos35.65.6NeNstUPII(A)（3分）stT=1.2NT=1.2)(31260/147021000402.16022.1NMnPPee；（3分）2．采用自耦变压器降压启动，降压比为0.8，电源线路中通过的启动电流)(2.3198.4988.02AIst（2分）电动机的启动转矩)(7.1992.318.02NMTst。（2分）《机电传动控制》课程试卷参考答案及评分标准第3页共4页八、（3分）欲使单相电动机反转，不能像三相异步电动机那样掉换两根电源线来实现，必须以掉换电容器c的串联位置来实现，如图所示，改变QB的接通位置，就可改变两个线圈的电流超前、滞后关系，改变旋转磁场的方向，从而实现电动机的反转。（3分）《机电传动控制》课程试卷参考答案及评分标准第4页共4页中国计量学院2004~~~2005学年第2学期《机电传动控制》课程试卷第5页共5页