第五版機電傳動控制復(fù)習(xí)重點

1、一：知識點1 . 加快機電傳動系統(tǒng)過渡過程的方法 要想加快機電傳動系統(tǒng)過渡過程， 即減少過渡時間， 應(yīng)設(shè)法減小系統(tǒng) 的飛輪轉(zhuǎn)矩 GD2和增大動態(tài)轉(zhuǎn)矩 Td.2 . 直流電機的感應(yīng)電勢： E ke nke 與電動機的結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，稱電勢常數(shù)為每一對極的磁通（ WB）n 為電樞轉(zhuǎn)速（ r/min ）E 為電動勢（ V）直流電機的電磁轉(zhuǎn)矩：T kt Ia與電動機的結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)，稱轉(zhuǎn)矩常數(shù) , = 為每一對極的磁通（ WB）Ia 為電樞總電流（ A）3. 直流發(fā)電機的分類 直流發(fā)動機的運行受勵磁繞組連接方法的影響， 因此直流發(fā)電機按歷 次方法來分類，分為他勵，并勵，串勵和復(fù)勵發(fā)電機。他勵調(diào)節(jié)方法中

2、改變電動機電樞供電電壓屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 P384. 三項異步電動機為什么叫做異步？ 定子通三相電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，異步是指磁 場旋轉(zhuǎn)與電動面轉(zhuǎn)子不是同步的，磁場比轉(zhuǎn)子提前一定的角度5. 為什么轉(zhuǎn)子頻率即產(chǎn)生電流的頻率6. 電機直接啟動，反轉(zhuǎn)啟動的優(yōu)缺點，意義，特性直接啟動的優(yōu)點：是所需設(shè)備少，啟動方式簡單，成本低。電動 機直接啟動的電流是正常運行的 5 倍左右， 理論上來說， 只要向電動 機提供電源的線路和變壓器容量大于電動機容量的 5 倍以上的，都可 以直接啟動。 這一要求對于小容量的電動機容易實現(xiàn)， 所以小容量的 電動機絕大部分都是直接啟動的，不需要降壓啟動。缺點：對于

3、大容 量的電動機來說， 一方面是提供電源的線路和變壓器容量很難滿足電 動機直接啟動的條件，另一方面強大的啟動電流沖擊電網(wǎng)和電動機， 影響電動機的使用壽命， 對電網(wǎng)不利， 所以大容量的電動機和不能直 接啟動的電動機都要采用降壓啟動。反接制動常用于位能性負載（如起重機），限制重物下放速度。7. =60f/p同步轉(zhuǎn)速 與電流頻率成正比而與磁極對數(shù)成反比8. S= -n/ 由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速，所以把這種電動機稱為異步電動機， S稱為轉(zhuǎn)差率9. 異步電動機的固有機械特性（ P64） 三相異步電動機的機械特性有固有的機械特性和人為的機械特性之 分。1、固有機械特性：它上面有 4 個特殊點。（1）電

4、動機在沒有任何負載情況下的空轉(zhuǎn)，即 T=0，n= （S=0） 此時 轉(zhuǎn)速最大，此點即電動機的理想空載點。（2）電動機在有負載情況下的正常運轉(zhuǎn)，即 T= n= （S= ） 此時為 電動機的額定工作點。= = - / （ 符號均為額定狀態(tài) ）（3）電動機在剛啟動的時刻，即沒有轉(zhuǎn)起來，所克服轉(zhuǎn)子自重時轉(zhuǎn) 矩的時候，此點為電動機的啟動工作點。（4）電動機在拖動負載最大轉(zhuǎn)矩時，速度也比較適中時，此點位電 動機的臨界工作點。在此時電壓如果過低或有巨大沖擊負載，就會造成電動機停機。2、人為機械特性（1）電壓降低 電動機在運行時， 如電壓降低太多， 會大大降低它的過載能力與啟動 轉(zhuǎn)矩，甚至是電動機發(fā)生帶不動負

5、載或者根本不能啟動的現(xiàn)象。 此外 就是啟動后電機也會被燒壞。（2）定子電路接入電阻，此時最大轉(zhuǎn)矩要比原來的大；轉(zhuǎn)子電路串 電阻或改變定子電源頻率，此時啟動轉(zhuǎn)矩要增大，最大轉(zhuǎn)矩不變。11. 按時間原則控制的異步電動機定子繞組串接電阻啟動電路二：習(xí)題試列出以下幾種情況下系統(tǒng)的運動方程式，并說明系統(tǒng)的運行狀態(tài)是加速、減速還是勻速？（圖中箭頭方向表示轉(zhuǎn)矩的實際作用方向）答： a勻速， b減速， c 減速， d加速， e減速， f 勻速 如圖所示，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？ 答：（d）不是穩(wěn)定運動點，其余都是穩(wěn)定運行點。 有一臺三相異步電動機，

6、其技術(shù)參數(shù)如圖所示1）線電壓為 380v時，三相繞組如何接法？2）求 ，p, , , 和 ;3）額定負載時電動機輸入功率是多少？型號/KW/V滿載時(r/min)滿載時/A滿載時%滿載時Y132s-63220/38096083解 線電壓為 380V時，三相定子繞組應(yīng)為 Y型接法. TN=nN=*3000/960=Tst/ TN=2 Tst=2*= Nm Tmax/ TN= Tmax= Nm Ist/IN= Ist=般 nN= n0=nN/=1000 r/min SN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000=P=60f/ n0=60*50/1000=3 =PN/P輸入 P 輸入

7、 =3/=有一臺三相異步電動機，其技術(shù)參數(shù)如圖所示/KW/V(r/min)%40380147090三角形1）當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為 250N*m時，在 U= 和 U= 兩種情況下，電機能 否啟動？TN= PN/ nN =*40000/1470 =260NmTst/TN= Tst=312NmTst=KR2U2/( R22+X202) =312 Nm312 Nm>250 Nm所 以 U=UN時 電動機能啟動。當(dāng) U=時 Tst= () KR2U2(/ R22+X202) =*312 =199 Nm Tst<TL 所以 電動機不能啟動。2）欲采用 Y/ 換接啟動，當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為兩種情況時，電機能否啟

8、動？TstY=Tst /3=* TN /3 = TN當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為 TN時電動機不能啟動 當(dāng)負載轉(zhuǎn)矩為 TN 時電動機能 啟動3）若采用子偶變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為，求電源線路中通過的 啟動電流和電機的啟動轉(zhuǎn)矩IN= PN/ UNN cosN3 =40000/* 380* =75A Ist/IN= Ist=降壓比為時電流 =K2 Ist=*=200A電動機的啟動轉(zhuǎn)矩 T= K2 Tst= Nm機電傳動課后重點習(xí)題及參考答案一臺他勵直流電動機所拖動的負載轉(zhuǎn)矩 TL= 常數(shù)，當(dāng)電樞電壓附加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運行狀態(tài)下電樞電流的大小？為什么？這是拖動系統(tǒng)中那些要發(fā)生變 化？答： T=KtIa

9、 u=E+IaRa當(dāng)電樞電壓或電樞附加電阻改變時 ,電樞電流大小不變 .轉(zhuǎn)速 n與電 動機的電動勢都發(fā)生改變 .一臺他勵直流電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)如下： PN=,U N=220V, I N=, n N=1500r/min, Ra = , 試計算出此電動機的如下特性： 固有機械特 性；答： n0=UNnN/(UN-INRa) =220*1500/* = 1559r/min TN=nN =*6500/1500 =為什么直流電動機直接啟動時啟動電流很大？答： 因為 Tst =UN/R a，Ra很小，所以 Tst 很大，會產(chǎn)生控制火花，電動 應(yīng)力，機械動態(tài)轉(zhuǎn)矩沖擊， 使電網(wǎng)保護裝置動作， 切斷電源造成事故，

10、 或電網(wǎng)電壓下降等。故不能直接啟動。他勵直流電動機直接啟動過程中有哪些要求？如何實現(xiàn)？答：他勵直流電動機直接啟動過程中的要求是 1 啟動電流不要過大 ,2 不要有過大的轉(zhuǎn)矩 . 可以通過兩種方法來實現(xiàn)電動機的啟動一 是降 壓啟動，要求電流 I st(2)I N . 二是在電樞回路內(nèi)串接外加電阻啟 動.直流他勵電動機啟動時，為什么一定要先把勵磁電流加上？若忘了 先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源接通，這是會產(chǎn)生什么現(xiàn)象 （試從 TL=0 和 TL=TN兩種情況加以分析）？當(dāng)電動機運行在額定轉(zhuǎn) 速下，若突然將勵磁繞阻斷開，此時又將出現(xiàn)什么情況？ 答：直流他勵電動機啟動時 , 一定要先把勵磁電流加上

11、使因為主磁極 靠外電源產(chǎn)生磁場 . 如果忘了先合勵磁繞阻的電源開關(guān)就把電樞電源 接通， TL=0時理論上電動機轉(zhuǎn)速將趨近于無限大 ,引起飛車 , TL=TN 時將使電動機電流大大增加而嚴(yán)重過載 .直流電動機用電樞電路串電阻的辦法啟動時，為什么要逐漸切除啟 動電阻？如切出太快，會帶來什么后果？ 答：如果啟動電阻一下全部切除 , 在切除瞬間 , 由于機械慣性的作用 使電動機的轉(zhuǎn)速不能突變 , 在此瞬間轉(zhuǎn)速維持不變 , 機械特性會轉(zhuǎn)到 其他特性曲線上 ,此時沖擊電流會很大 , 所以采用逐漸切除啟動電阻 的方法.如切除太快 ,會有可能燒毀電機 .直流電動機的電動與制動兩種運轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在？ 答：

12、電動機的電動狀態(tài)特點是電動機所發(fā)出的轉(zhuǎn)矩 T 的方向與轉(zhuǎn)速 n 的方向相同 . 制動狀態(tài)特點使電動機所發(fā)的轉(zhuǎn)矩 T的方向與轉(zhuǎn)速 n 的 方向相反當(dāng)三相異步電動機的負載增加時，為什么定子電流會隨轉(zhuǎn)子電流的 增加而增加？答：因為負載增加 n減小, 轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間的相對轉(zhuǎn)速 ( n0-n) 增加,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁感線切割的速度提高 , 于是轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動勢增 加,轉(zhuǎn)子電流特增加 ,. 定子的感應(yīng)電動使因為轉(zhuǎn)子的電流增加而變大 所以定子的電流也隨之提高 .有一臺三相異步電動機，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。試求：線電壓為 380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？ 求 n0,p,SN,TN,Tst,Tmax 和 Is

13、t ； 額定負載時電動機的輸入功率是多少？答： 線電壓為 380V時，三相定子繞組應(yīng)為 Y型接法. TN=nN=*3000/960=Tst/ TN=2 Tst=2*= Nm Tmax/ TN= Tmax= Nm Ist/IN= Ist=一般 nN= n0=nN/=1000 r/min SN= (n0-nN)/ n0=(1000-960)/1000= P=60f/ n0=60*50/1000=3 =PN/P輸入 P 輸入=3/=異步電動機有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點？ 答： 調(diào)壓調(diào)速這種辦法能夠無級調(diào)速，但調(diào)速范圍不大 轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速 這種方法簡單可靠， 但它是有機調(diào)速， 隨著

14、轉(zhuǎn)速降低特性變軟， 轉(zhuǎn)子電路電阻損耗與轉(zhuǎn)差率成正比， 低速時損耗 大。 改變極對數(shù)調(diào)速 這種方法可以獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩， 雖然體積稍 大，價格稍高，只能有機調(diào)速，但是結(jié)構(gòu)簡單，效率高特性高，且調(diào) 速時所需附加設(shè)備少。 變頻調(diào)速 可以實現(xiàn)連續(xù)的改變電動機的轉(zhuǎn)矩， 是一種很好的調(diào)速 方法。異步電動機有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點？答:異步電動機有三種反饋制動 , 反接制動和能耗制動 反饋制動當(dāng)電動機的運行速度高于它的同步轉(zhuǎn)速 ,即 n1.>n0 時一部 電動機處于發(fā)電狀態(tài) . 這時轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動機狀 態(tài)時的方向相反 .電流改變了方向 , 電磁轉(zhuǎn)矩也隨之改變方向 . 反接制動

15、電源反接改變電動機的三相電源的相序 , 這就改變了旋轉(zhuǎn) 磁場的方向 , 電磁轉(zhuǎn)矩由正變到負 , 這種方法容易造成反轉(zhuǎn) . 倒拉制 動出現(xiàn)在位能負載轉(zhuǎn)矩超過電磁轉(zhuǎn)矩時候 , 例如起重機放下重物時 , 機械特性曲線如下圖 ,特性曲線由 a到 b,在降速最后電動機反轉(zhuǎn)當(dāng)?shù)?達 d 時 ,T=TL 系統(tǒng)到達穩(wěn)定狀態(tài) ,能耗制動 首先將三項交流電源斷開 , 接著立即將一個低壓直流電圓 通入定子繞組 .直流通過定子繞組后 , 在電動機內(nèi)部建立了一個固定 的磁場,由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)就產(chǎn)生感應(yīng)電勢和電流 , 該電流域恒 定磁場相互作用產(chǎn)生作用方向與轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩 , 所以 電動機轉(zhuǎn)速迅速下降 ,

16、 此時運動系統(tǒng)儲存的機械能被電動機轉(zhuǎn)換成電 能消耗在轉(zhuǎn)子電路的電阻中 .4 24 同步電動機的工作原理與異步電機的有何不同？ 異步電動機的轉(zhuǎn)子沒有直流電流勵磁 , 它所需要的全部磁動勢均由定 子電流產(chǎn)生 , 所以一部電動機必須從三相交流電源吸取滯后電流來建 立電動機運 行時所需要的旋轉(zhuǎn)磁場 ,它的功率因數(shù)總是小于 1 的,同 步電動機所需要的磁動勢由定子和轉(zhuǎn)子共同產(chǎn)生的當(dāng)外加三相交流 電源的電壓一定時總的磁通不變 , 在轉(zhuǎn)子 勵磁繞組中通以直流電流 后,同一空氣隙中 , 又出現(xiàn)一個大小和極性固定 ,極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁 場相同的直流勵磁磁場 ,這兩個磁場的相互作用 , 使轉(zhuǎn)子北電樞旋轉(zhuǎn) 磁場拖動

17、著一同步轉(zhuǎn)速一起轉(zhuǎn)動 .一般情況下，同步電動機為什么要采用異步啟動法？ 答：因為轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時 ,加以直流勵磁,產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場 ,并以同步 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動, 兩者相吸, 定子旋轉(zhuǎn)磁場欲吸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動 ,但由于轉(zhuǎn)子的慣性 它還沒有來得及轉(zhuǎn)動時旋轉(zhuǎn)又到了極性相反的方向 ,兩者又相斥 ,所 以平均轉(zhuǎn)矩為零 , 不能啟動 .為什么可以利用同步電動機來提高電網(wǎng)的功率因數(shù)？答：當(dāng)直流勵磁電流大于正常勵磁電流時 , 電流勵磁過剩 , 在交流 方面不僅無需電源供電 , 而且還可以向電網(wǎng)發(fā)出感性電流與電感性無 功功率,正好補償了電網(wǎng)附近電感性負載 , 的需要.使整個電網(wǎng)的功率 因數(shù)提高 .通過分析步進電動機的工作原理和通

18、電方式，可得出哪幾點結(jié)論？答：步進電動機的位移和輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比 , 這就不會引起 誤差的積累 .其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率和步矩角有關(guān) , 控制輸入脈沖數(shù)量 ,頻 率即電動機各組的接通次序 , 可以得到各種需要的運行特征 .步進電動機的步距角之含義是什么？一臺步進電動機可以有兩個步 距角，例如， 3o/ ，這是什么意思？什么是單三拍、單雙六拍和雙六 拍？答：每當(dāng)輸入一個電脈沖時 , 電動機轉(zhuǎn)過的一個固定的角度 , 這個 角度稱之為步矩角 .一臺步進電動機有兩個步矩角 , 說明它有兩種通 電方式 , 3o 得意思是單拍時的步矩角 . 得意思是單雙拍或雙拍似的 步矩角 單三拍:每次只有一相繞阻通電 ,

19、 而每個循環(huán)只有三次通電單雙六拍 :第一次通電有一相繞阻通電 ,然后下一次又兩相通電 ,這樣 交替循環(huán)運行 ,而每次循環(huán)只有六次通電 雙三拍: 每次又兩相繞阻通 電, 每個循環(huán)由六次通電一臺五相反應(yīng)式步進電動機， 采用五相十拍運行方式時， 步距角為， 若脈沖電源的頻率為 3000Hz，試問轉(zhuǎn)速是多少？（此題答案我覺得 有點小問題，要么把 換算成弧度制，要么將 2 換成 360，最后 結(jié)果 750 r/min ）答： n=f*60/2 =*3000*60/2* =min 轉(zhuǎn)速是 min步距角小、最大靜轉(zhuǎn)距大的步進電動機，為什么啟動頻率和運行頻 率高？答： n=f*60/2 f=n/ *30 越小運行 f 就越高電磁繼電器與接觸器的區(qū)別主要是什么？答：接觸器是在外界輸入信號下能夠自動接通斷開負載主回路 . 繼電 器主要是傳遞信號 , 根據(jù)輸入的信號到達不同的控制目的 .電動機中的短路保護、 過電流保護和長期過載 （熱）保護有何區(qū)別？ 答：電動機中的短路保護是指電源線的電線發(fā)生短路 , 防止電動機過 大的電樞電路而損壞 . 自動切斷電源的保護動作 .過電流保護是指當(dāng)電動機發(fā)生嚴(yán)重過載時 , 保護電動機不超過最大許 可電流.長期過載保護是指電動機的短時過載保護是可以的 , 但長期 過載時電動機就要