機電傳動控制考試試卷及答案

1、如有幫助歡迎下載支持機電傳動控制期末考試試卷及答案一、分析與簡答題1 .請簡述機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的條件。a) 電動機的機械特性曲線n=f(Tm)和生產機械的特性曲線n=f(Tl)有交點(即拖動系統(tǒng)的平衡點)；b) 當轉速大于平衡點所對應的轉速時，TmTl,即若干擾使轉速上升，當干擾消除后應有Tm-TlTl,即若干擾使轉速下降，當干擾消除后應有Tm-Tl0o2 .請解釋機電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運行的含義。a) 是系統(tǒng)應能以一定速度勻速運轉b) 是系統(tǒng)受某種外部干擾作用(如電壓波動、負責轉矩波動等)而使運行速度稍有變化時，應保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復到原來的運行速度。3 .請簡述并勵發(fā)電機電壓能建立的條

2、件。a) 發(fā)電機的磁極要有剩磁；b) 起始勵磁電流所產生的磁場的方向與剩磁磁場的方向相同；c) 勵磁電阻不能過大。4 .請簡述電動機制動的穩(wěn)定制動和過渡制動狀態(tài)的共同點和不同點。a) 兩種制動狀態(tài)的區(qū)別在于轉速是否變化b) 兩種制動狀態(tài)的相同點在于電動機發(fā)出的轉矩與轉速方向相反。5 .請簡述直流他勵電動機的三種制動方式的接線方法。a) 反饋制動為正常接法；b) 反接制動：電源倒拉反接改變電樞電壓的極性；倒拉反接制動在電樞電路內串入附加電阻;1如有幫助歡迎下載支持c) 能耗制動將外部電樞電壓降為零，并將電樞串接一個附加電阻短接。6 .為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大？因電樞加上額定電壓，而

3、電樞電阻很小，故&=匹很大。Ra7 .對電動機的啟動有哪些主要要求？a) 啟動轉矩大，電流小b) 平滑，安全可靠c) 簡單方便，功耗小8 .直流他勵電動機啟動時，若在加上勵磁電流之前就把電樞電壓加上，這時會產生什么后果(從Tl=0和Tl=Tn兩種情況加以說明)？a) Tl=0時飛車b) Tl=Tn時電樞電流很大。9 .有靜差調節(jié)系統(tǒng)和無靜差調節(jié)系統(tǒng)的含義是什么？a) 依靠被調量(如轉速)與給定量之間的偏差來進行調節(jié)，使被調亮接近不變，但又必須具有偏差(即AU#0)的反饋控制系統(tǒng)，即有靜差調節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例調節(jié)器。b) 依靠偏差進行調節(jié)，使被調量等于給定量(即AU=0)的反饋控制系統(tǒng)，即

4、無靜差調節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例積分調節(jié)器。10 .什么叫調速范圍？什么叫靜差度？這兩項靜態(tài)指標之間有何關系？a) 調速范圍是指電動機在額定負載下最高轉速和最低轉速之比，即D-nmax/nmin)b) 靜差率是指負載由理想空載轉速到額定負載所對應的轉速降落于理想空載轉速之比，即S.-n/noc) D與S之間是相互關聯(lián)的，調速范圍是指在最低轉速時還能滿足給定靜差2如有幫助歡迎下載支持率要求的轉速可調范圍；對靜差率要求越小，允許的調速范圍也越小。11 .試說明圖中幾種情況下系統(tǒng)的運行狀態(tài)是加速？減速？還是勻速？（圖中箭頭方向為轉矩的實際作用方向）a)b)Tm=Tld)c)15a）加速b）減速c）減

5、速d）加速12 .在圖中，曲線1和2分別為電動機和負載的機械特性，試判斷哪些是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點？哪些不是?1、2、4穩(wěn)定運行，3不穩(wěn)定運行。計算題1 .有一直流電動機脈寬調速系統(tǒng)(PWM-M),若外加電源電壓U(E)=100V,脈沖頻率f=4000Hz,在脈沖周期內全導通時的理想空載轉速n0i=1000r/min,如要求電動機的理想空載轉速no2=400r/min,問：此系統(tǒng)在一脈沖周期內的導通時間(脈沖寬度)Ti應是多少？因T=1=-s=0.25ms解.f4000.故I=T(n0i，向=0.25(1000*400)ms=0.i75ms2n0i210002 .一臺三相異步電動機，定子繞組接到頻

6、率為fi=50Hz的三相對稱電源上，已知它運行在額定轉速nN=960r/min。問：(1) 該電動機的極對數(shù)p是多少？(2) 額定轉差率Sn是多少？(3) 額定轉速運行時，轉子電動勢的頻率f2是多少？解：(1)已知異步電動機額定轉差率較小，現(xiàn)根據(jù)電動機的額定轉速nN=960r/min,便可判斷出它的同步轉速n=1000r/min。于是60f16050p=3n01000(2)額定轉差率ano-nN1000-960Sn二二二0.04n01000(3)轉子電動勢的頻率f2f2=SNf1=0.0450Hz=2Hz3.有一臺三相鼠籠式異步電動機，其額定數(shù)據(jù)為：P2N=10KW,nN=1460r/min,

7、UN=380V,接法,N=0.868,cos平N=0.88,Tst/TN=1.5,1st/In=6.5。試求:(1) 定子磁極數(shù)p；(2) 額定輸入電功率Pin,額定電流In；(3) 采用Y換接啟動時的啟動電流和啟動轉矩。解：(1)現(xiàn)根據(jù)電動機的額定轉速nN=1460r/min,便可判斷出它的同步轉速n0 =1500r/min 。于是p=60f n。60 50二 21500Pn10Rn=KW=11.52KWn0.868TstY3 3) IstY二五1.5Tn33二 Pn.3U N cos1st _6.5In331.5 65.434 .有一直流調速系統(tǒng),11.523 380 0.88A 6.5

8、20A 二A = 20AA=43.3AN m =32.7N mn01 =1450r/minn02 =145r/min , nN=10r/min ,試求：系統(tǒng)的調速范圍和系統(tǒng)允許的靜差度解：系統(tǒng)的調速范圍D 二 nmax nminn=0=3=10.67n02-nN145-10135系統(tǒng)允許的靜差度100.069no21455. 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)為：Pn=17KW,nN=1500r/min,Un=220V,In=91A,Ra=0.22Q。試求：(1) 額定轉矩Tn；(2) 直接啟動時的啟動電流1st；(3) 如果采用降壓啟動，啟動電流仍限制為額定電流的兩倍，電源電壓應為多少？解：(1

9、)額定轉矩P17103Tn-9.55=9.55Nm=108.2NmnN1500(2)直接啟動時的啟動電流,_UnstRa220A=1000A0.22(3)降壓啟動時U1st=2INRa故電源電壓U=2InE=2910.22V=40V6. 一臺直流他勵電動機，其額定數(shù)據(jù)為：Pn=2.2KW,nN=1500r/min,Un=110V,n=0.8,Ra=0.4Co試求：(1) 額定轉矩Tn,額定電樞電流In；Tn=14Ne,In=-Pn-=25AUn(2) 直接啟動時的啟動電流以；Ist=275A(3) 如果要使啟動電流不超過額定電流的2倍，求啟動電阻為多少歐？I st =UnRRadUl-Ra=J

10、10-0.4L=1.8Q,2IN220V,nN=l500r/min.r|=0,8,Ra=0.2Qi試求：額定轉矩TN額定電樞電流laN；額定電樞電流時的反電勢；直接啟動時的啟動電流：若使啟動電流為三倍的額定電流，則電樞應串人多大的啟動電阻?此時啟動轉矩為多少？解：1.1N=9.55PNnN=9.55*5,5*10001500=35Njh2. hN-pN(r|LTN)=3L25A3. E=UN-laNRa=220-31.25*0.2=213.75V4. Ist=UNRa=22002=1100A5. Ist=UN(Ra+Rad)+735+6l2,5)N*m=428735bmar/ min)*/由1

11、,TI、T1323-鈍4287.5375=r-u(rniLn)-s1=出G%375Jfr/mrnj*s1-Xr/min)*s)1.43即滿足了加速度的要求.例24有機電傳動系統(tǒng)加圖工6所示,匕知直物G=10000M上升速度v-0.6m陽卷筒直徑。二伍加足年對齒輪轉速比力=/廣6+相對齒輪效率4產依=0%；2.6例2Y09甘筒被率帶二095:滑輪效率4k08前試求:(0電動機軸上的轉速工(2)負載重物折算到電動機軸上的轉短.解(1)電動機軸上的轉速.因卷面轉速%=60衛(wèi)仃而口二】0r/min=2S.51nimnD314x05放電動機軸的轉速n期=mxJ,xy:=25.56x6r/min=918r

12、/min(2)折算到電動機軸上的轉矩.因卷藺上的轉矩GU)0000MM一晶-XF；=2L=2_12N*m=242INm培%0.95x096故折算到電動機軸上的轉矩為丁K2470.1ME/八TiU-二-N,m=77,56N*itJ/-6x6x0.95x0.96例3-2工廣22理并勘電動機,額定功率P%=2.2kWi薪定電壓L%=220V,St定電通九工22A.檢定轉速人二3000r，min,最大勵越功率=682W.城求：(I)最大勵磁電流八；2)額定運行時的電樞電前小(3)就定轉矩7m(4)額定運行時時效率為.解“)銀大勵搬電流A-03IA(2)斷定運行時的電樞電流/卅二/n一，帆=(12,2-

13、0J)A=lL39A0)額定轉矩p22父IrK=9.55-9.55-一一Nm=7Nni卜強3000(4)額定運行時的效率出功率(軸卜飾出的機械功率)門一頷定輸入功率很電源輸入的電功率0紅乂1。0%x100%=100%=82%七220x12.2例3-3-理型他勵電動機已知粳定功率A=5.5kW,額定電壓=220V,繳定電流小=30,額定轉遞嗎=1500/向即若忽略損耗卜認為額定運行時的電假好矩近微等于旗定輸出轉姮試繪出這臺電動機近似的固有機械特性.解因他勵宜和11動機的機械特性以二是條直線故只要求出理想空載點值坳）利額定運行點（,?。﹥牲c即可給出.而/=去，又.所以首先要Kny求出電嶇電阻鳥,其

14、計算貨喉如下：”）估算出電樞目阻兄由教材式（3.153選r=oq=（4a型口=0加4九幾220他川求工窕由教材式0】6）知3吐仁嗎口叫1500=0ll32V=9JS0J3NftfA=L24Nm/AKKM：=K.K咸=0J3xl,4NmQ/r*mtn=0.：6Nnii.Jr*tninCltnU凡T門SOL7，八，.人隊K/WViL-6j-W9x14r/min=1962min此時U=%=220%電框回路總電阻R=&+%=(L7+2)fl=3,7Q二工叫=(M37r*mi口人3=K,K1出:=OdGm0*min“220工7x14r/min0J3(1.16，-)36Br；min例&1有一臺二相四極的異

15、步也就雙，Y連接，其毅定技術數(shù)據(jù)為%=9詠%1k3000V；4=2Z9A,電源頻瑙b50Hz,額定轉差率“=2.85%定子每相縷4田數(shù)為：=320,轉子每相繞線匝數(shù)尾=20,旋轉債場的每根磁通。-O,O23Wb,試求：(I)定子每樞統(tǒng)組感應電動勢瓦：(2)轉子每相繞組開路電樂用(3)族定快速忖轉子每帶繞組感應電動勢瓦叱(2)轉下繞組開整時，轉子電潞電流，L0,轉子轉速津=0i轉子繞組電動勢肺率/產力=50Hz,故轉子每和繞境的感應電動淤(陣開路電正)%=M4/!Vi-4.44/|yjtf=4.44*50x20*0.023V102V(3)賴定轉速時的轉差率即鮑定轉差送為人時，其轉子電動勢的頻率h

16、-S附；=O.D285x50Hz-1.43Hz故箭定轉速時轉子每相繞址感應電動勢%之4.44f、N2=4,44L43x20x0.023=0.29V例52一臺四槌的三用*步電動機，電源頻索力=50H。額定轉遞附l440r加而,轉了,電電用=。2d轉子股抗小。.08口.轉子電動勢E鋁=20%試求：(I)電動機的同步轉速明(2)電動機行動忖的轉于電流4：(3)電明機在縫定轉速時的轉子電動勢的題率工會(4)電動機在顫定轉速時的轉子電流解(I)電動機的同步轉速60力60x50t.nc=r?min=!500r/(jiiiiP2(2)電動機肩動時的轉子也流二t=?A-242.5A +0-08 ,SISOO-

17、I3。 1500(4)電動機在額定轉速時的轉子設更，0,022 +(0.04 x 0,琬尸0.04x20-=A -40A(3)電動機在M定轉速時轉子電動勢的震率危閃在頻定轉速下，電動機的轉差率二0.04=SJ=0.04x50Hz=2Hz可!L電動機肩動時的電流是額定轉速下電流的6倍多.例57有臺三相線繞式異步電浙機，其額定技術數(shù)據(jù)為:PH=lOOkW,為二38QV,AT95A,cosp=0,85.nH-950r/m5n,在慢定轉速F運行時tl械隕失功率A。=1kW,忽略際加損耗.求在領定至行時的；(1)機械總功率P4(2)電磁功鑾4；(3)轉子銅損耗A/m(4)電動機的效率中(5)電磁轉短T；

18、(6)輸出轉矩。(7)空載轉柜”解根據(jù)教材用521的能流圖對以匕符髭分桁計算如下:(I)額定運行時的機械總罰率匕匕上&寸刈=(100I)kW=101kW(2)額定運行時的電磁功率心二4匕M-記立二匕-%=冗。-5)而籟定轉壽率/fn_網950,=*,故戴定運行時的電秘功建Z=-10kW=106.3kW)-5n1-0.05(3)期定運行時的轉手銅ftl耗A/%A%=S/4=0.05xl06.3kW=5.3kW(4)領走運行時的題定效率外國電動機的埔人功率l-SU、%cos=1.73x30xl95xO.H5kW=1096kW4100九二上二二馴.7%小4108-96(5)震定運行時的電磁轉矩T生二

19、106.3x10N*m=10)5.2Nm100060(6)數(shù)定運仃時的輸出轉矩7?三人八不區(qū)=-=9.55生=9551N巾二】005,3N,巾叫2切可外95。60(額定運行時的空載轉也ToMAPAP1xl0ar=上J=9至=9.55N，m=10.05N,m%2叫09506(r例5七一臺JOQ2H三相異步電動機，其技術數(shù)據(jù)如下我所示.清載時%NLlLeuK2t*mui1VA知xlOO322(X3801430ILI&54783.50.347aLB2.0成求二(1)該電動機的同步轉速融為多少？(2)該電動機有；L對磁飯？(3)電源線電壓為38OV:此電流機三相定子繞組應如何正確連接?(4)滿載時轉差

20、率為多大？(5)滿載時電動機的額定轉矩為多少？(6)直接啟動時啟動轉知為多少(7)最大稗矩為多少？(8)直接自動肘詹動電流為多少？滿載時電動鞏輸入垢率為多少捌在胃率為多少。(10)滿載時電動機總損耗為多少？解因為=繼，電源顆有，=50Hz,磁極對數(shù)p是整數(shù)L，3、4，放為只P6自是3000.1500.1000.750r/min等,義額定轉速如很接近加且為；(3)從已給的技術數(shù)據(jù)比，為笈口小加丫知，定干蹺紐的頓定相電因為22RV,當電源線電壓為相0V時，定子繞組應接成星形.(4)滿載時額定轉差率Sn打二月也15W-143O1500:0.0467(5)額定轉矩尸，37L=9550955()N,m=

21、20.04NmN心1430(6)直接啟動歸庫白才轉矩用n“N=1孔故兀=184上1,8H2(W4Nm=3607Nm(7)最大轉矩於Ta*x=2,故皿=27N=2x20.04N-m=4O.08Nni直斌啟動時的啟動電流癡/,且是星形連接,故。=7/l7，M7A=4529A(9)滿載時，輸人功電_P廣同山cos=0x380x647x0.84kW=3.58kW也可從乃=島/,求R=殳=幺=kB=359KW1盯no.5視在功率5二同JI=GyISOM6.47kVA-4.26kVA(10)滿載時電動機總損耗(3,58-3)kW-0.58kW也可從q二冬=上一=1-求Pi心+父人+A?M4、=，hL5；k

22、W=0.59kW)0335j例例臺直流他激電機的額定數(shù)據(jù)為;P、=2.2kM,l?N=22(rV、=12.4A,u、=1500WmimRa=L7歐;如果電動機在額定轉矩下運行，求(1)電動機的電樞電壓降到180V時，電動機的轉速是多少？ = 9.55X = 9.55x0.13 =1.24= 0,13x1,24 = 0.16“上-工(電一HX4=1236(0.130.16)例:一臺直流他激電機的額定數(shù)據(jù)為;PN=22kW,U%=220V12.4A,iiN=1500iniii.Ra=L7歐:如果電動機在額定轉矩下運行.求勵磁電流上如（即磁通為額定值的0.8時）時，電動機的轉速是多少？解；化）0=0

23、.8匕0V=0.1A%=9.55A/=0.99瑪凡一二0.099rYRaT二Tx例臺直流他激電機的額定數(shù)據(jù)為;Px=2.2kV,L=220%二1、=12.44.口丫=1500r/miiUU=L7歐;如果電動機在額定轉矩下運行，求電樞電路串入2歐的附加電阻時,電動機的轉速是多少?解*.hut*(3)電樞電路總電阻R=R速冗-1.7+2=37=0.13.=L24=0.16UxR十七(2203.7&網K.K/yoA3OA6舉例,例1：有一臺Y型接線的三相異步電動機,其額定參數(shù)為:功率90KW,1孑3000,I.=22.9A,電源頻率f=50Hz,額定轉差率S/2.曬定子每相繞組匝數(shù)N320,轉子每相

24、繞組匝數(shù)電二20,旋轉磁場每極磁通0.023膽求：1)定子每相繞組感應電動勢Ej;2)轉子每相開路電壓E如；3)額定轉速時轉子每相繞組感應電動勢G.解：1)由電勢計算公式得：耳=4.44/N也幻轉子繞組開路時,f=fv得6。=4.44工漢服3)額定轉速吐轉子電動勢的頻率L=心工%=SnE2.=2.9V13例2:一臺JZR-63-10三相線繞式異步電動機的額定數(shù)為:P60h兄n1f=577r/min,理想空載轉速600的lin,轉子不動時滑環(huán)間的開路線電壓7皿二253,轉子每相繞組的電阻Rr0.0344歐,轉子不動時每相繞組的漏抗。)=0.163歐，求：(1)電動機直接起動時的EqI的轉子功率因

25、數(shù)；(2)電動機運行在額定轉速時的壇I,轉子功率因數(shù)；(3)電動機運行在n=528r/ndn時的E方為保證轉子電流等于額定轉速時的電流，求轉子電路每相應串的電IfiR及轉子功率因數(shù).解：電動機直接起動時,nR,轉子電路每相的電動勢(1)七式七皿函=146Vj、產。4姆+X；記+小M0尸Z20=/=-1=8760H轉子導體切割磁力線的速度很快.電流很大.對鼠籠式電動機常在定子電環(huán)中串接電阻：對統(tǒng)線式則在轉子電路中串接電阻.9 .答t特性較軟，穩(wěn)定度低：輕載時，堿速范圍不大：實現(xiàn)無級調速困難：電亂消耗能量大.用途：低速運轉時間不長的傳動系統(tǒng)，如起重機卷揚機等.10 .答：由U0E-4.44KfNOh當If時，必須同時IU,即保持U/4常數(shù)，才能使必不變.=Rl足 RraA-I JO口“rn=30N血=T故該電動機能采用A法啟動,五、分析題（20分）L答：電動機在運行時的損耗有不變損耗（鐵損、機械損耗卜可變損耗（銅損卜這些損耗轉變成熱能，使電動機發(fā)熱，從而使電動機溫度增高.如果溫度超過電動機絕緣允許溫度.電動機會被燒壞，因為電動機的熱慣性，電動機的溫升不但取決于負載大小.而且還取決于負載持續(xù)時間（運行方式，或工作制）要避免電動機被燒壞