機(jī)電傳動(dòng)控制復(fù)習(xí)題

1、機(jī)電傳動(dòng)控制復(fù)習(xí)題1按鈕開關(guān)和行程開關(guān)的作用分別是什么？如何確定按鈕開關(guān)的選用原則？答：按鈕開關(guān)通常用作短時(shí)接通或斷開小電流控制電路的開關(guān)，用于控制電路中發(fā)出起動(dòng)或停止等指令，通過接觸器、繼電器等控制電器接通或斷開主電路。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件位置而切換電路的自動(dòng)控制電器。動(dòng)作時(shí)，由擋塊與行程開關(guān)的滾輪相碰撞，使觸頭接通或斷開用來控制運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)方向、行程大小或位置保護(hù)。按鈕開關(guān)的選用原則根據(jù)用途選擇開關(guān)的形式，如緊急式、鑰匙式、指示燈式等。根據(jù)使用環(huán)境選擇按鈕開關(guān)的種類，如開啟式、防水式、防腐式等。按工作狀態(tài)和工作情況的要求，選擇按鈕開關(guān)的顏色。 2低壓斷路器在電路

2、中的作用是什么？答：低壓斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)，它不但能用于正常工作時(shí)不頻繁接通和斷開電路，而且當(dāng)電路發(fā)生過載、短路或失壓等故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電路，有效地保護(hù)串接在它后面的電氣設(shè)備，因此，低壓斷路器在機(jī)床上使用得越來越廣泛。 3接觸器的用途是什么？它由哪幾部分組成？答：接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路自動(dòng)控制電器。接觸器按其主觸頭通過電流的種類不同，分為交流、直流兩種，機(jī)床上應(yīng)用最多的是交流接觸器。它由電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置及其他部件等四部分組成。 4接近開關(guān)與行程開關(guān)相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？若接近開關(guān)為三線制輸出，一般為哪三根輸出線？答：接近開關(guān)

3、又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。與行程開關(guān)相比，接近開關(guān)具有工作穩(wěn)定可靠、使用壽命長、重復(fù)定位精度高、操作頻率高等優(yōu)點(diǎn)。接近開關(guān)多為三線制。三線制接近開關(guān)有二根電源線（通常為24V）和一根輸出線，輸出有常開、常閉兩種狀態(tài)。 5.中間繼電器的作用是什么？它和交流接觸器有何區(qū)別？答：中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器的一種，其觸點(diǎn)數(shù)量多（多至6對(duì)或更多），觸點(diǎn)電流容量大（額定電流510A）,動(dòng)作時(shí)間不大于0.05s。其主要用途是當(dāng)其他繼電器的觸頭數(shù)量或觸點(diǎn)容量不夠時(shí)，可借助中間繼電器來擴(kuò)大它們的觸點(diǎn)數(shù)或觸點(diǎn)容量，起到中間轉(zhuǎn)換和放大作用。接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載（如電動(dòng)機(jī)）的主電路自動(dòng)控制電

4、器。而繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化，而接通或斷開控制電路，實(shí)現(xiàn)控制目的的電器，中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器的一種。 6電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流很大，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，熱繼電器會(huì)不會(huì)動(dòng)作？為什么？答：熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來切斷電路的保護(hù)電器，主要用于電動(dòng)機(jī)或其他負(fù)載的過載保護(hù)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流很大，但是，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，熱繼電器不會(huì)動(dòng)作。因?yàn)?，熱繼電器由于熱慣性，其雙金屬片在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)彎曲，當(dāng)電路短路時(shí)不能立即動(dòng)作使電路立即斷開，因此不能作短路保護(hù)。 7在下表中填上電器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)。名稱文字符號(hào)圖形符號(hào)線圈（元件）常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)刀開關(guān)  &#

5、160;  接觸器     時(shí)間繼電器延時(shí)閉合     延時(shí)斷開   延時(shí)閉合和延時(shí)斷開  空氣斷路器     按鈕     速度繼電器     熱繼電器     熔斷器     

6、行程開關(guān)      名稱文字符號(hào)圖形符號(hào)線圈（元件）常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)刀開關(guān)QS   接觸器KM 時(shí)間繼電器延時(shí)閉合ST 延時(shí)斷開 延時(shí)閉合和延時(shí)斷開空氣斷路器QF   按鈕SB  速度繼電器KS  熱繼電器FR  熔斷器FU   行程開關(guān)SQ    8 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制采用哪兩種方式？答：三相籠型電動(dòng)機(jī)有直接起

7、動(dòng)（全電壓起動(dòng)）和間接起動(dòng)（降壓起動(dòng)）兩種方式。直接起動(dòng)是一種簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)的起動(dòng)方式，適合小容量電動(dòng)機(jī)。對(duì)于較大容量（大于10KW）的電動(dòng)機(jī)，因起動(dòng)電流大（可達(dá)額定電流的47倍），一般采用減壓起動(dòng)方式來降低起動(dòng)電流。 9.自鎖環(huán)節(jié)怎樣組成？它起什么作用？并具有什么功能？答：一般可用起動(dòng)按鈕和接觸器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，然后再和接觸器的線圈串聯(lián)可得。當(dāng)按下起動(dòng)按鈕后，可實(shí)現(xiàn)長動(dòng)，它又具有失壓保護(hù)功能。10什么是互鎖環(huán)節(jié)，它起到什么作用？答：將兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)到對(duì)方的線圈回路中，即可得到互鎖。它用來防止兩個(gè)接觸器同時(shí)得電。 11這是采用接觸器直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)單向全電壓

8、起動(dòng)控制線路，請(qǐng)說明其主電路由哪些器件組成？并分析該控制方式的工作原理。 a）主電路b）控制電路圖1 接觸器直接起動(dòng)控制線路 答：如圖1所示，主電路由刀開關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點(diǎn)、熱繼電器FR的熱元件與電動(dòng)機(jī)M組成?？刂齐娐酚善饎?dòng)按鈕SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM的線圈及其常開輔助觸點(diǎn)、熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)和熔斷器FU2組成。三相電源由QS引入，按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM的線圈通電，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)與SB2并聯(lián)的輔助觸點(diǎn)KM閉合，將“SB2”短接，其作用是當(dāng)放開起動(dòng)按鈕SB2后，仍可使KM線圈通電，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。這種依靠接觸器

9、自身的輔助觸點(diǎn)來使其線圈保持通電的現(xiàn)象稱為自鎖或自保。帶有自鎖功能控制線路具有失壓保護(hù)作用，起自鎖作用的輔助觸點(diǎn)稱為自鎖觸點(diǎn)。按停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈斷電，其常開主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)KM的自鎖觸點(diǎn)斷開，故松手后SB1雖仍閉合，但KM的線圈不能繼續(xù)得電。 12. 交流異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組在脫離電源后，由于機(jī)械慣性的作用，轉(zhuǎn)子需要一段時(shí)間才能完全停止，而生產(chǎn)中一般都要求機(jī)床能迅速停車和準(zhǔn)確定位，因此可采用能耗制動(dòng)控制線路進(jìn)行電氣制動(dòng)。試分析時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)線路。圖2 時(shí)間原則控制的單向能耗制動(dòng)答：能耗制動(dòng)是在按停止按鈕切斷電動(dòng)機(jī)三相電源的同時(shí)，定子繞組接通

10、直流電源，產(chǎn)生靜止磁場，利用轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流與靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩而制動(dòng)。如圖2所示，是按能耗制動(dòng)時(shí)間控制原則用時(shí)間繼電器進(jìn)行控制的單向能耗制動(dòng)控制線路。停車時(shí)，按下復(fù)合停止按鈕SB1，接觸器KM1斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT同時(shí)通電吸合并自鎖，KM2主觸點(diǎn)閉合，將直流電源接入定子繞組，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近零時(shí)，時(shí)間繼電器延時(shí)斷開常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，KM2線圈斷電釋放，斷開能耗制動(dòng)直流電源。常開輔助觸點(diǎn)KM2復(fù)位，斷開KT線圈電路，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)結(jié)束13數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)由哪幾部分組成?答：數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的基本組成包括輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、

11、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)床電氣邏輯控制裝置、位置檢測裝置。 14. 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的作用是什么?答：伺服驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電氣聯(lián)系環(huán)節(jié)。伺服系統(tǒng)的作用就是將進(jìn)給位移量等信息轉(zhuǎn)換成機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)要求伺服系統(tǒng)正確、快速地跟隨進(jìn)給控制信息，執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向指定的位置運(yùn)動(dòng)。 15. 數(shù)控機(jī)床按被控對(duì)象運(yùn)動(dòng)軌跡分為哪幾類?答：1）點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置只要求能夠精確地控制從一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的定位精度，而不管是按什么軌跡運(yùn)動(dòng)，在移動(dòng)過程中不進(jìn)行任何加工。2）直線控制的數(shù)控機(jī)床直線控制數(shù)控機(jī)床一般要在兩點(diǎn)間移動(dòng)

12、的同時(shí)進(jìn)行加工，所以不僅要求有準(zhǔn)確的定位功能，還要求從一點(diǎn)到另一點(diǎn)之間按直線規(guī)律運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度也要進(jìn)行控制。3）輪廓控制的數(shù)控機(jī)床輪廓控制又稱連續(xù)控制，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床具有輪廓控制功能。其特點(diǎn)是能同時(shí)控制兩個(gè)以上的軸，具有插補(bǔ)功能。它不僅控制起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，而且要控制加工過程中每一點(diǎn)的位置和速度，加工出任意形狀的曲線或曲面組成的復(fù)雜零件。 16 試簡述數(shù)控裝置的組成。答：目前的數(shù)控裝置都是基于微型計(jì)算機(jī)的硬件和軟件來實(shí)現(xiàn)其功能，所以稱之為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置。它一方面具有一般微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，如中央處理單元（CPU）、總線、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口等；另一方面又具有數(shù)控機(jī)

13、床完成特有功能所需要的功能模塊和接口單元，如手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）接口、PLC接口、紙帶閱讀機(jī)接口等。CNC裝置在上述硬件基礎(chǔ)上必須編寫相應(yīng)的系統(tǒng)軟件來指揮和協(xié)調(diào)硬件的工作，兩者缺一不可。CNC裝置的軟件由管理軟件和控制軟件兩部分組成。 17 數(shù)控裝置硬件結(jié)構(gòu)是如何分類的？答：數(shù)控裝置是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心，其硬件結(jié)構(gòu)按CNC裝置中各印刷電路板的插接方式可以分為大板式結(jié)構(gòu)和功能模塊式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結(jié)構(gòu)和個(gè)人計(jì)算機(jī)式結(jié)構(gòu)；按CNC裝置中微處理的個(gè)數(shù)可以分為單微處理器結(jié)構(gòu)和多微處理器結(jié)構(gòu)。 18. 數(shù)控系統(tǒng) I/O接口電路的主要任務(wù)是什么？答：1

14、）實(shí)現(xiàn)和不同外設(shè)的速度匹配。2）改變數(shù)據(jù)傳送方式。3）進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大。4) 防止干擾 20. 數(shù)控裝置軟件結(jié)構(gòu)類型有哪幾種？并對(duì)每種結(jié)構(gòu)類型簡要進(jìn)行說明。答：1)前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)前后臺(tái)型軟件結(jié)構(gòu)適合于采用集中控制的單微處理器CNC裝置，在這種軟件結(jié)構(gòu)中，CNC系統(tǒng)軟件由前臺(tái)和后臺(tái)程序組成，前臺(tái)程序?yàn)閷?shí)時(shí)中斷程序，承擔(dān)了幾乎全部的實(shí)時(shí)功能，這些功能都與機(jī)床動(dòng)作直接相關(guān)，如位置控制、插補(bǔ)、輔助功能處理、監(jiān)控、面板掃描及輸出等。后臺(tái)程序主要用來完成準(zhǔn)備工作和管理工作，包括輸入、譯碼、插補(bǔ)準(zhǔn)備及管理等，通常稱為背景程序。2)中斷型軟件結(jié)構(gòu)中斷型軟件結(jié)構(gòu)沒有前后臺(tái)之分，除了初始化程序外

15、，根據(jù)各控制模塊實(shí)時(shí)的要求不同，把控制程序安排成不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序，整個(gè)軟件是一個(gè)大的多重中斷系統(tǒng)，系統(tǒng)的管理功能主要通過各級(jí)中斷服務(wù)程序之間的通信來實(shí)現(xiàn)。3)模塊型軟件結(jié)構(gòu)在數(shù)控系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性和并行性的控制任務(wù)，多微處理器結(jié)構(gòu)越來越多地被使用，從而使數(shù)控裝置功能進(jìn)一步增強(qiáng)，處理速度更快，結(jié)構(gòu)更加緊湊。它更適合于多軸控制、高進(jìn)給速度、高精度和高效率的數(shù)控系統(tǒng)要求。多微處理器CNC裝置一般采用模塊化結(jié)構(gòu)，每個(gè)微處理器分擔(dān)各自的任務(wù)，形成特定的功能模塊，相應(yīng)的軟件也模塊化，形成功能模塊型軟件結(jié)構(gòu)，固化在對(duì)應(yīng)的硬件功能模塊中，各功能模塊之間有明確的硬、軟件接口。 21. 什么是數(shù)

16、控系統(tǒng)的干擾？答：數(shù)控系統(tǒng)的干擾一般是指那些與信號(hào)無關(guān)的，在信號(hào)輸入、傳輸和輸出過程中出現(xiàn)的一些不確定的有害的電氣瞬變現(xiàn)象。這些瞬變現(xiàn)象會(huì)使數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在傳輸過程中發(fā)生變化，增大誤差，使局部裝置或整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，引起故障。 22. 影響數(shù)控系統(tǒng)的干擾源來自哪幾個(gè)方面？答：1)電磁波干擾2)供電線路的干擾3)信號(hào)傳輸干擾 23. 如圖所示，說明變頻器中的控制電路接線與主電路相交時(shí)，如何才能避免主電路對(duì)控制電路的干擾？ 答：變頻器中的控制電路（其它電器控制電路亦如此）接線要距離電源線至少100rnm以上，兩者絕對(duì)不可放在同一個(gè)導(dǎo)線槽內(nèi)。另外，控制電路配線與主

17、電路配線相交時(shí)要成直角相交，控制電路的配線應(yīng)采用屏蔽雙絞線。 24. 數(shù)控機(jī)床常用的抗干擾措施有哪些？答：1）減少供電線路干擾2）減少機(jī)床控制中的干擾3）屏蔽4）保證“接地”良好 25. 數(shù)控機(jī)床為什么要保證“接地”良好？其地線系統(tǒng)有哪三種？數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng)答：“接地”是數(shù)控機(jī)床安裝中一項(xiàng)關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)措施。電網(wǎng)的許多干擾都是通過“接地”這條途徑對(duì)機(jī)床起作用的，所以，數(shù)控機(jī)床一定要保證“接地”良好。數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng)有這樣三種：1)信號(hào)地用來提供電信號(hào)的基準(zhǔn)電位（0V）。2)框架地是以安全性及防止外來噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的地線系統(tǒng)，它是裝置的面板、單元的外殼、操作盤及各

18、裝置間接口的屏蔽線。3)系統(tǒng)地是將框架地與大地相連接。 26簡述伺服系統(tǒng)的組成。答：數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)一般由位置檢測裝置、位置控制、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)及機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成。27步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向是如何控制的？答：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受脈沖的控制，其轉(zhuǎn)子的角位移量和轉(zhuǎn)速嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比，改變通電順序可改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向；改變通電頻率可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。28步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的環(huán)形脈沖分配器有何作用？它有哪些實(shí)現(xiàn)方式？答：環(huán)形脈沖分配器是用于控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電方式的，其作用是將CNC裝置送來的一系列指令脈沖按照一定的循環(huán)規(guī)律依次分配給電動(dòng)機(jī)的各相繞組，控制各相繞組的通電和斷電

19、。環(huán)形脈沖分配可采用硬件和軟件兩種方法實(shí)現(xiàn)。29簡述直流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理及其換向裝置的作用。答：直流電動(dòng)機(jī)工作原理是建立在電磁力和電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，是由于帶電導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用。如圖題4所示直流電動(dòng)機(jī)模型，它包括三個(gè)部分：固定的磁極、電樞、換向片與電刷。當(dāng)將直流電壓加到A、B兩電刷之間，電流從A刷流人，從B刷流出，載流導(dǎo)體ab在磁場中受的作用力F按左手定則指向逆時(shí)針方向。同理，載流導(dǎo)體cd受到的作用力也是逆時(shí)針方向的。因此，轉(zhuǎn)子在電磁轉(zhuǎn)矩的作用下逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。當(dāng)電樞恰好轉(zhuǎn)過90°時(shí)，電樞線圈處于中性面(此時(shí)線圈不切割磁力線)，電磁轉(zhuǎn)矩為零。但由于慣性的作用，電樞將

20、繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電刷與換向片再次接觸時(shí)，導(dǎo)體ab和cd交換了位置。因此，導(dǎo)體ab和cd中的電流方向改變了，這就保證了電樞可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。從上面分析可知，要電磁轉(zhuǎn)矩方向不變，導(dǎo)體從N極轉(zhuǎn)到S極時(shí)，導(dǎo)體中的電流方向必須相應(yīng)地改變，換向片與電刷即實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的機(jī)械式“換向裝置”。 圖題4直流電動(dòng)機(jī)模型 30變頻器分為哪兩大類？各有什么特點(diǎn)?答：變頻器有交一交變頻器、交一直一交變頻器兩大類，如圖4.23所示。交一交變頻器沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)提供的交流電被直接變成可調(diào)頻率與電壓的交流電，又稱直接變頻器。交一直一交變頻器是先把電網(wǎng)提供的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，經(jīng)中間濾波后，再進(jìn)行逆變，而

21、轉(zhuǎn)變?yōu)樽冾l變壓的交流電，故稱為間接變頻器。直接變頻器只需進(jìn)行一次能量的變換，所以變換的效率高，工作可靠，但頻率的變化范圍有限，多用于低頻大容量的調(diào)速。間接變頻器需進(jìn)行兩次電能的變換，所以變換效率低，但頻率變換范圍大。目前一般采用間接變頻器。  a)交一交變頻器b)交一直一交變頻器圖題5兩種類型的變頻器 31.正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器有什么特點(diǎn)？簡述其工作原理。答：正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器結(jié)構(gòu)簡單，電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且不受逆變器負(fù)載大小的影響，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，輸出波形好，使電機(jī)可在近似于正弦波的交變電壓下運(yùn)行，脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，擴(kuò)展了調(diào)速范圍，提高了調(diào)速性能，因此，在數(shù)控機(jī)床的交流驅(qū)動(dòng)中廣泛使用?；竟ぷ髟硎窍葘?0Hz交流電經(jīng)整流變壓器變壓得到所需電壓，經(jīng)二極管不可控整流和電容濾波，形成恒定直流電壓，而后送入由大功率晶體管構(gòu)成的逆變器主電路，輸出三相電壓和頻率