機(jī)電傳動試題以及答案

-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考-來源網(wǎng)絡(luò)，僅供個人學(xué)習(xí)參考機(jī)電傳動系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了成組拖動、單電動機(jī)拖動和多電動機(jī)拖動三個階段。生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性指電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系。直流電動機(jī)的結(jié)構(gòu)包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分。直流發(fā)電機(jī)按勵磁方法來分類，分為他勵、并勵、串勵和復(fù)勵四種。直流發(fā)電機(jī)的重要運(yùn)行特性是空載特性和外特性。直流他勵電動機(jī)的制動狀態(tài)分為反饋制動、反接制動和能耗制動三種形式。直流他勵電動機(jī)的反接制動分為電源反接制動和倒拉反接制動兩種。直流電動機(jī)的啟動方法有降壓啟動和電樞電路外串啟動電阻。要有效地縮短過渡過程的時間，應(yīng)設(shè)法減少GD2和加大動態(tài)轉(zhuǎn)矩Td。常用的交流電動機(jī)有三相異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。三相鼠籠式異步電動機(jī)的啟動方式有全壓啟動和降壓啟動。三相鼠籠式異步電動機(jī)常用的調(diào)速方式變極調(diào)速和變頻調(diào)速。直流電動機(jī)常用的調(diào)速方法有改變電樞電路外串電阻、改變電樞電壓和改變主磁通。電氣控制系統(tǒng)中常設(shè)的保護(hù)環(huán)節(jié)是短路保護(hù)、過電流保護(hù)、長期過載保護(hù)、零電壓與欠電壓保護(hù)和弱勵磁保護(hù)。晶閘管的導(dǎo)通條件是陽極加正向電壓與控制極加正向電壓。晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是陽極電壓降到零或反向，阻斷后它所承受的電壓大小決定于電源電壓。我國規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)短時工作制運(yùn)行時間是10min、30min、60min及90min。我國對頂專供重復(fù)短時工作制的標(biāo)準(zhǔn)暫載率為15%、25%40%及60%。交流異步電動機(jī)常用的調(diào)速方法有調(diào)壓、改變極對數(shù)、變頻。異步電動機(jī)，現(xiàn)運(yùn)行在正向電動狀態(tài)，現(xiàn)采用電源反接制動停車，則應(yīng)把電動機(jī)三相電源的相序改變，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近零時，應(yīng)將電源切斷。在脈動磁場作用下的單相異步電動機(jī)是沒有啟動能力，所以為了解決這一問題，經(jīng)常采用電容分相式（或罩極式單相）異步電動機(jī)。自動調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)技術(shù)指標(biāo)為最大超調(diào)量、過渡過程時間、震蕩次數(shù)。伺服電動機(jī)是將電信號轉(zhuǎn)換成軸上的轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速信號的控制電機(jī)。單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，放大器采用比例調(diào)節(jié)器，則該系統(tǒng)是一個有靜差調(diào)速系統(tǒng)。三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速為，定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為，當(dāng)時為電動運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)時為發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)與反向時為電磁制動運(yùn)行狀態(tài)。電氣控制的保護(hù)環(huán)節(jié)一、電流型保護(hù)1．短路保護(hù)；2．過電流保護(hù)；3．過載保護(hù)；4．?dāng)嘞啾Ｗo(hù)；5．欠電流保護(hù)。二、電壓型保護(hù)1．失壓保護(hù)；2．欠電壓保護(hù)；3．過電壓保護(hù)。三、其它保護(hù)1．位置保護(hù)；2．溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速等物理量的保護(hù)請簡述機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件。電動機(jī)的機(jī)械特性曲線n=f（TM）和生產(chǎn)機(jī)械的特性曲線n=f（TL）有交點(diǎn)（即拖動系統(tǒng)的平衡點(diǎn)）；當(dāng)轉(zhuǎn)速大于平衡點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時，TM＜TL，即若干擾使轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有TM－TL＜０。而當(dāng)轉(zhuǎn)速小于平衡點(diǎn)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速時，TM＞TL，即若干擾使轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)干擾消除后應(yīng)有TM－TL＞０。請解釋機(jī)電傳動系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的含義。是系統(tǒng)應(yīng)能以一定速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)是系統(tǒng)受某種外部干擾作用（如電壓波動、負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)矩波動等）而使運(yùn)行速度稍有變化時，應(yīng)保證在干擾消除后系統(tǒng)能恢復(fù)到原來的運(yùn)行速度。請簡述并勵發(fā)電機(jī)電壓能建立的條件。發(fā)電機(jī)的磁極要有剩磁；起始勵磁電流所產(chǎn)生的磁場的方向與剩磁磁場的方向相同；勵磁電阻不能過大。請簡述電動機(jī)制動的穩(wěn)定制動和過渡制動狀態(tài)的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)。兩種制動狀態(tài)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)速是否變化兩種制動狀態(tài)的相同點(diǎn)在于電動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反。請簡述直流他勵電動機(jī)的三種制動方式的接線方法。反饋制動為正常接法；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(nèi)串入附加電阻；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。為什么直流電動機(jī)直接啟動時啟動電流很大？因電樞加上額定電壓很大，而電樞電阻很小，故很大。對電動機(jī)的啟動有哪些主要要求？(1)啟動轉(zhuǎn)矩大，電流小(2)平滑，安全可靠(3)簡單方便，功耗小直流他勵電動機(jī)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(chǎn)生什么后果（從TL=0和TL=TN兩種情況加以說明）？TL=0時飛車(b)TL=TN時電樞電流很大。有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)和無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)的含義是什么？依靠被調(diào)量（如轉(zhuǎn)速）與給定量之間的偏差來進(jìn)行調(diào)節(jié)，使被調(diào)亮接近不變，但又必須具有偏差（即）的反饋控制系統(tǒng)，即有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例調(diào)節(jié)器。依靠偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，使被調(diào)量等于給定量（即）的反饋控制系統(tǒng)，即無靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用比例積分調(diào)節(jié)器。什么是整流器？什么是逆變器？什么是有源逆變器？什么是無源逆變器？交流電變成直流電的裝置稱為整流器，反之稱為逆變器把直流電逆變?yōu)橥l率的交流電反饋到電網(wǎng)去，稱為有源逆變器；把直流電逆變?yōu)槟骋活l率或可變頻率的交流電供給負(fù)載，則成為無源逆變器。對晶閘管觸發(fā)電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖有哪些要求。(a)足夠大的觸發(fā)電壓和電流(b)有一定的脈沖寬度(c)不觸發(fā)時的輸出電壓小，最好為負(fù)，前沿要陡(d)與主電路同步什么叫調(diào)速范圍？什么叫靜差度？這兩項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)之間有何關(guān)系？調(diào)速范圍是指電動機(jī)在額定負(fù)載下最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比，即；靜差率是指負(fù)載由理想空載轉(zhuǎn)速到額定負(fù)載所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落于理想空載轉(zhuǎn)速之比，即D與S之間是相互關(guān)聯(lián)的，調(diào)速范圍是指在最低轉(zhuǎn)速時還能滿足給定靜差率要求的轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍；對靜差率要求越小，允許的調(diào)速范圍也越小。在電動機(jī)控制線路中，已裝有接觸器，為什么還要裝電源開關(guān)？它們的作用有何不同？答：電源開關(guān)如鐵殼開關(guān)、自動空氣開關(guān)一般不適宜用來頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制，而一般的電動機(jī)控制都有這方面的要求。交流接觸器適用于頻繁地遙控接通或斷開交流主電路，它具有一般電源所不能實(shí)現(xiàn)的遙控功能，并具有操作頻率高、工作可靠和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但交流接觸器保護(hù)功能較差，不具備過載、短路等保護(hù)功能，而這些功能又是通常電動機(jī)控制回路所必須的。一般電源開關(guān)，特別是自動空氣開關(guān)，它的保護(hù)機(jī)構(gòu)完善齊全，能對電動機(jī)進(jìn)行有效保護(hù)。所以需由兩者配合使用才能做到控制靈活、保護(hù)齊備。16.熱繼電器能否作短路保護(hù)？為什么？答：熱繼電器不能作短路保護(hù)。因?yàn)闊崂^電器主雙金屬片受熱膨脹的熱慣性及操作機(jī)構(gòu)傳遞信號的惰性原因，使熱繼電器從過載開始到觸頭動作需要一定的時間，也就是說，即使電動機(jī)嚴(yán)重過載甚至短路，熱繼電器也不會瞬時動作，因此熱繼電器不能用作短路保護(hù)。18.在變壓變頻的交流調(diào)速系統(tǒng)中，給定積分器的作用是什么？答：給定積分器是一個具有限幅的積分環(huán)節(jié)，它將給定的正、負(fù)階躍信號轉(zhuǎn)換成正、負(fù)斜坡信號。正斜坡信號使啟動過程變得平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)軟啟動；負(fù)斜坡信號使停車過程變得平穩(wěn)。1、直流電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)：導(dǎo)體在磁場內(nèi)作切割磁力線運(yùn)動，導(dǎo)體中便感應(yīng)出電動勢。（電磁感應(yīng)）電勢方程式：電動機(jī)：通電導(dǎo)體在磁場中要受到電磁力（矩）的作用。因此只要電樞繞組里有電流（外電源提供或感應(yīng)電流），在磁場中就會受到電磁力的作用。轉(zhuǎn)矩方程式：2、三相異步電動機(jī)工作原理定子線圈通三相交流電→產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場→相當(dāng)于轉(zhuǎn)子切割磁力線運(yùn)動→在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流(右手定則)→帶電導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場中受到電磁力(左手定則)→產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩→使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(方向與旋轉(zhuǎn)磁場同向)→電動機(jī)轉(zhuǎn)動.3、自耦變壓器降壓啟動特點(diǎn)：相對于Y—△降壓啟動1）K是可以調(diào)節(jié)的，因此啟動電壓、啟動轉(zhuǎn)矩可通過不同的抽頭來調(diào)節(jié)，具有調(diào)整靈活的優(yōu)點(diǎn)。2）啟動設(shè)備體積大，價格貴、維修困難。應(yīng)用場合：通常只用于啟動大型和特殊用途電動機(jī)。4、電流繼電器電流繼電器線圈串聯(lián)在被測電路中，線圈阻抗小。①過電流繼電器：線圈電流高于整定值時動作的繼電器當(dāng)正常工作時，銜鐵是釋放的；當(dāng)電路發(fā)生過載或短路故障時，銜鐵立即吸合，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。②欠電流繼電器：線圈電流低于整定值時動作的繼電器當(dāng)正常工作時，銜鐵是吸合的；當(dāng)電路發(fā)生電流過低現(xiàn)象時，銜鐵立即釋放，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。5、消除自轉(zhuǎn)現(xiàn)象的措施:措施：伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條具有較大電阻，使電動機(jī)在失去控制信號，單相供電時的電磁轉(zhuǎn)矩的方向總是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，是一個制動轉(zhuǎn)矩。由于制動轉(zhuǎn)矩的存在．可使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動，保證了不會存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。6、電器是指：①能根據(jù)特定的信號和要求②自動或手動地接通或斷開電路③斷續(xù)或連續(xù)地改變電路參數(shù)④實(shí)現(xiàn)對電路或非電對象的切換、控制、保護(hù)、檢測、變換、調(diào)節(jié)的電氣設(shè)備。7、常用的滅弧方法有:①雙斷口滅弧；②磁吹滅??；③金屬柵片滅弧。8、接觸器是一種用來頻繁地接通或分?jǐn)鄮в胸?fù)載的主電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動控制的電器元件。接觸器還具有失壓（或欠壓）保護(hù)功能。9、中間繼電器在選用中間繼電器時，主要考慮電壓等級和觸點(diǎn)數(shù)目。10、熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)原理來工作的保護(hù)電器11、逆變器分有源逆變器和無源逆變器：有源逆變——交流側(cè)和電網(wǎng)連結(jié)。有源逆變器主要用于直流電動機(jī)的可12、逆調(diào)速等場合。無源逆變——交流側(cè)不與電網(wǎng)聯(lián)接，而直接接到負(fù)載。產(chǎn)生有源逆變的兩個條件：①有直流電動勢，其極性和晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值大于變流器直流側(cè)平均電壓；②晶閘管的控制角?>?/2，使Ud為負(fù)值。13、逆變和整流的區(qū)別：控制角?不同0<?<?/2時，電路工作在整流狀態(tài)；?/2<?<?時，電路工作在逆變狀態(tài)。有靜差調(diào)速系統(tǒng)（電壓負(fù)反饋）特點(diǎn)：（1）采用電位計(jì)取電壓量，線路簡單；（2）穩(wěn)速效果不好，主要用作防止過壓，改善動態(tài)特性、加快過渡過程；（3）對由于電樞電阻而引起的降壓不能補(bǔ)償（反饋環(huán)外），U=E+IaR。14、有靜差調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例放大器，所以系統(tǒng)總存在靜差。若采用PI放大器則可實(shí)現(xiàn)無靜差系統(tǒng)。15、錯齒是使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的根本原因。16、步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移的機(jī)電執(zhí)行元件。17、由一個通電狀態(tài)改變到下一個通電狀態(tài)時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度稱為步距角。18、穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件是：1）生產(chǎn)機(jī)械的機(jī)械特性曲線與電動機(jī)的機(jī)械特性曲線有交點(diǎn)；2）在平衡點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之上應(yīng)保證TM<TL;在平衡點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速之下應(yīng)保證TM>TL。2.1從運(yùn)動方程式怎樣看出系統(tǒng)是加速的、減速的、穩(wěn)定的和靜止的各種工作狀態(tài)？答：運(yùn)動方程式：Td>0時：系統(tǒng)加速；Td=0時：系統(tǒng)穩(wěn)速；Td<0時，系統(tǒng)減速或反向加速2.3試列出以下幾種情況下（見題2.3圖）系統(tǒng)的運(yùn)動方程式，并說明系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)是加速，減速，還是勻速？（圖中箭頭方向表示轉(zhuǎn)矩的實(shí)際作用方向）2.4多軸拖動系統(tǒng)為什么要折算成單軸拖動系統(tǒng)？轉(zhuǎn)矩折算為什么依據(jù)折算前后功率不變的原則？轉(zhuǎn)動慣量折算為什么依據(jù)折算前后動能不變的原則？答：在多軸拖動系統(tǒng)情況下，為了列出這個系統(tǒng)運(yùn)動方程，必須先把各傳動部分的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動慣量或直線運(yùn)動部分的質(zhì)量都折算到電動機(jī)軸上。由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩是靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，所以可根據(jù)靜態(tài)時功率守恒原則進(jìn)行折算。由于轉(zhuǎn)動慣量和飛輪轉(zhuǎn)矩與運(yùn)動系統(tǒng)動能有關(guān)，所以可根據(jù)動能守恒原則進(jìn)行折算。2.9一般生產(chǎn)機(jī)械按其運(yùn)動受阻力的性質(zhì)來分可有哪幾種類型的負(fù)載？答：恒轉(zhuǎn)矩型、泵類、直線型、恒功率型。2.10反抗靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與位能靜態(tài)轉(zhuǎn)矩有何區(qū)別，各有什么特點(diǎn)？答：反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載恒與運(yùn)動方向相反。位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載作用方向恒定，與運(yùn)動方向無關(guān)。2.11在題2.11圖中，曲線1和2分別為電動機(jī) 和負(fù)載的機(jī)械特性，試判斷哪些是系統(tǒng) 的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？哪些不是？TTMTL21oTn(a)TLTM1Tno2(b)在交點(diǎn)轉(zhuǎn)速以上有：TM<TL在交點(diǎn)轉(zhuǎn)速以下有：TM>TL交點(diǎn)是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)交點(diǎn)是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)TMTLTMTL1Tno2（e）TMTLTMTL1Tno2（d）1Tno2（c）在交點(diǎn)轉(zhuǎn)速以上有：TM<TL在交點(diǎn)轉(zhuǎn)速以下有：TM<TL在交點(diǎn)轉(zhuǎn)速以上有：TM<TL交點(diǎn)是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)交點(diǎn)不是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)交點(diǎn)是系統(tǒng)的穩(wěn)定平衡點(diǎn)3.3一臺他勵直流電動機(jī)所拖動的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，當(dāng)電樞電壓或附加電阻改變時，能否改變其穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下電樞電流的大?。繛槭裁?？這時拖動系統(tǒng)中哪些量要發(fā)生變化？答：不能。因?yàn)?，常?shù)=TL=T=KtφIa。但I(xiàn)a并不是始終不變。因U=E+Ia（Ra+Rad），Rad↑，Ia↓，T↓，n↓，Ia↑，T↑，T=KtφIa=TL=常數(shù)。轉(zhuǎn)速n與電動機(jī)的電動勢都發(fā)生改變。3.4一臺他勵直流電動機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行時，電樞反電勢E=E1，如負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=常數(shù)，外加電壓和電樞電路中的電阻均不變，問減弱勵磁使轉(zhuǎn)速上升到新的穩(wěn)定值后，電樞反電勢將如何變化？是大于、小于還是等于E1？答：因?yàn)楫?dāng)Φ↓時，→Ia↑由U=E+IaRa，E＝U－IaRa，當(dāng)Ia↑時，→E↓，所以：E<E13.13直流他勵電動機(jī)啟動時，為什么一定要先把勵磁電流加上，若忘了先合勵磁繞組的電源開關(guān)就把電樞電源接通，這時會產(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(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下，若突然將勵磁繞組斷開，此時又將出現(xiàn)什么情況？答：當(dāng)TL=0啟動時：因?yàn)閯畲爬@組有一定剩磁，使Φ≈0；啟動時，n＝0，E＝0，根據(jù)UN=E+IaRa知，UN全加在電阻Ra上，產(chǎn)生很大的Ia（(10~20)IN），但因?yàn)棣怠?，所以T＝KtΦIa并不大，因?yàn)門L≈0，所以動轉(zhuǎn)矩大于0，系統(tǒng)會加速啟動；啟動后，雖有n，使E變大點(diǎn)，但因?yàn)棣怠?，所以E仍不大，UN大部分仍要加在電阻Ra上，產(chǎn)生很大Ia和不大的T，使系統(tǒng)不斷加速；當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到“飛車”時，在相當(dāng)大的某一n穩(wěn)速運(yùn)行時，T＝KtΦIa=TL≈0，所以Ia≈0，此時，E相當(dāng)大，UN幾乎和E平衡。當(dāng)TL=TN啟動時：n＝0，E＝0，根據(jù)UN=E+IaRa知，UN全加在電阻Ra上，產(chǎn)生很大的Ia（(10~20)IN），但因?yàn)棣怠?，所以T＝KtΦIa并不大，因?yàn)門L=TN，所以系統(tǒng)無法啟動。當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速下，T＝KtΦNIaN=TL＝TN，n＝nN，此時斷開勵磁，Φ≈0，雖然仍有n＝nN，但E≈0，根據(jù)UN=E+IaRa知，UN全加在電阻Ra上，產(chǎn)生很大的Ia，但因?yàn)棣怠?，所以T＝KtΦIa并不大，因?yàn)門L=TN，所以T＜TL，系統(tǒng)逐漸減速到停車。3.15一臺直流他勵電動機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下：PN=2.2KW,UN=Uf=110V,nN=1500r/min,ηN=0.8,Ra=0.4Ω,Rf=82.7Ω。試求：①額定電樞電流IaN;PN=UNIaNηN2200=110×IaN×0.8IaN=25A②額定勵磁電流IfN;Uf=RfIfNIfN=110/82.7=1.33A③勵磁功率Pf;Pf=UfIfN=146.3W④額定轉(zhuǎn)矩TN;TN=9.55PN/nN=14Nm⑤額定電流時的反電勢；EN=UN-INRa=110-0.4×25=100V⑥直接啟動時的啟動電流；Ist=UN/Ra=110/0.4=275A⑦如果要是啟動電流不超過額定電流的2倍，求啟動電阻為多少歐？此時啟動轉(zhuǎn)矩又為多少？啟動電阻：2IN=UN/(Ra+Rst)Rst=1.8Ω啟動轉(zhuǎn)矩：Keφ=(UN-INRa)/nN=0.0667T=KtφIa=9.55×0.0667×50=31.8Nm3.16直流電機(jī)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？切除太快，會帶來什么后果？答：見書上圖3.23。如果只一段啟動電阻，當(dāng)啟動后，把電阻一下切除，則電流會超過2IN，沖擊大。所以應(yīng)采用逐級切除電阻辦法，切除太快，也會產(chǎn)生電流沖擊大，見書上圖3.24。3.17轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)（調(diào)速）與固有的速度變化在概念上有什么區(qū)別？答：調(diào)速：在一定負(fù)載條件下，人為地改變電動機(jī)的電路參數(shù)，以改變電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。速度變化：由于電動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化而引起的電動機(jī)轉(zhuǎn)速變化。3.19直流電動機(jī)的電動與制動兩種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的根本區(qū)別何在？答：電動：電動機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n方向相同；制動：T與n相反。3.20他勵直流電動機(jī)有哪幾種制動方法？它們的機(jī)械特性如何？試比較各種制動方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：反饋制動：運(yùn)行在二、四象限，轉(zhuǎn)速大于理想空載轉(zhuǎn)速。用于起重機(jī)調(diào)速下放重物，電網(wǎng)吸收電能，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。電源反接制動：制動迅速，能量靠電阻吸收，但容易反向啟動。倒拉反接制動：可得較低下降速度，對TL大小估計(jì)不準(zhǔn)，本應(yīng)下降，也許會上升，特性硬度小，穩(wěn)定性差，電阻消耗全部能量。能耗制動：用于迅速準(zhǔn)確停車及恒速下放重物，電阻消耗全部能量。3.21一臺直流他勵電動機(jī)拖動一臺卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)，在電動機(jī)拖動重物勻速上升時將電樞電源突然反接，試?yán)脵C(jī)械特性從機(jī)電過程上說明：（1）從反接開始到系統(tǒng)達(dá)到新的穩(wěn)定平衡狀態(tài)之間，電動機(jī)經(jīng)歷了幾種運(yùn)行狀態(tài)？最后在什么狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)？（2）各種狀態(tài)下轉(zhuǎn)速變化的機(jī)電過程怎樣？答：（1）經(jīng)歷反接制動、反向電動、反向回饋制動，最后在反向回饋制動運(yùn)行狀態(tài)下建立系統(tǒng)新的穩(wěn)定平衡點(diǎn)。（2）當(dāng)電壓反向時，n不變，電壓平衡方程式：－U＝E＋I(xiàn)a(Ra+Rad)，Ia=(-U-E)/(Ra+Rad)<0所以T反向，與n方向相反，制動；T與TL一起使n↓，→E↓→反向Ia↓→反向T↓，最后到c點(diǎn)，n=0；此時，TL和T使電動機(jī)n反向，重物下降。處于反向電動狀態(tài)。因?yàn)閚反向，所以E也反向，Ia=(-U＋E)/(Ra+Rad)，即反向電流Ia↓→反向T↓；在T和TL作用下，反向n↑→反向E↑，在某一時刻，－U＋E＝0，→Ia=0，T＝0，即達(dá)到d點(diǎn)。但此時仍有TL→反向n↑→反向E↑→－U＋E＞0→Ia>0，T＞0，產(chǎn)生制動。當(dāng)T＜TL時，還會→反向n↑→E↑→Ia↑→T↑，達(dá)到T＝TL，達(dá)到e點(diǎn)，穩(wěn)速運(yùn)行。5.1有一臺四極三相異步電動機(jī)，電源電壓的頻率為50Hz，滿載時電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率為0.02，求電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子電流頻率。答：5.4當(dāng)三相異步電動機(jī)的負(fù)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：當(dāng)負(fù)載增加時，轉(zhuǎn)子電流增加；因?yàn)檗D(zhuǎn)子相當(dāng)于變壓器的副邊，而定子相當(dāng)于變壓器的原邊，所以當(dāng)轉(zhuǎn)子電流增加時，定子電流也會增加。a三相異步電動機(jī)帶動一定的負(fù)載運(yùn)行時，若電源電壓降低了，此時電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩、電流及轉(zhuǎn)速有無變化？如何變化？acb答：原來運(yùn)行在a點(diǎn)，當(dāng)電壓減小時，運(yùn)行在b點(diǎn)，因?yàn)閚不變，cbs不變，所以cosφ2不變因?yàn)閁≈E1=4.44Kf1N1Φ，所以當(dāng)U↓→Φ↓→I2↓時，根據(jù)T=KmΦI2cosφ2知：T↓，此后：→n↓→s↑→I2↑→T↑直到c點(diǎn)。c點(diǎn)和a點(diǎn)比，因?yàn)閁↓→Φ↓，而且s↑→cosφ2↓,TN根據(jù)T=KmΦI2cosφ2＝TL＝常數(shù)，知：I2TN5.6有一臺三相異步電動機(jī)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。型號PN/kWUN/V滿載時Ist/INTst/TNTmax/TNnN/r·min-1IN/AηN×100cosφY132S-63220/38096012.8/7.2830.756.52.02.0試求：①線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)如何接法？②求n0,p,SN,TN,Tst,Tmax和Ist；③額定負(fù)載時電動機(jī)的輸入功率是多少？線電壓為380V時，三相定子繞組應(yīng)為Y型接法.TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8NmTst/TN=2Tst=2*29.8=59.6NmTmax/TN=2.0Tmax=59.6NmIst/IN=6.5Ist=46.8A一般nN=(0.94-0.98)n0n0=nN/0.96=1000r/minSN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3η=PN/P輸入P輸入=3/0.83=3.615.11有一臺三相異步電動機(jī)，其銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r·min-1UN/VηN×100cosφNIst/INTst/TNTmax/TN接法401470380900.96.51.22.0△①當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為250N·m時，試問在U=UN和U`=0.8UN兩種情況下電動機(jī)能否啟動？TN=9.55PN/nN=9.55×40000/1470=260NmTst/TN=1.2Tst=TN×1.2=312Nm312Nm>250Nm，所以U=UN時電動機(jī)能啟動。當(dāng)U=0.8U時，由于T∝U2，所以Tst’=0.82×Tst=0.64×312=199Nm，Tst’<TL所以電動機(jī)不能啟動。②欲采用Y-△換接啟動,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45TN和0.35TN兩種情況下,電動機(jī)能否啟動？TstY=Tst△/3=1.2×TN/3=0.4TN當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.45TN時電動機(jī)不能啟動當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.35TN時電動機(jī)能啟動③若采用自耦變壓器降壓啟動，設(shè)降壓比為0.64，求電源線路中通過的啟動電流和電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩。IN=PN/√3UNηNcosφN=40000/（1.732×380×0.9×0.9）=75AIst/IN=6.5Ist=IN×6.5=487.5A降壓比為0.64時，電流Ist’=K2Ist=0.642×487.5=200A電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩T=K2Tst=0.642×312=127.8Nm5.15異步電動機(jī)有哪幾種調(diào)速方法？各種調(diào)速方法有何優(yōu)缺點(diǎn)？答：調(diào)壓調(diào)速：可無級調(diào)速，但減小U時，T按U2減少，所以調(diào)速范圍不大。轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速：只適于線繞式。啟動電阻可兼作調(diào)速電阻，簡單、可靠，但屬有級調(diào)速。隨轉(zhuǎn)速降低，特性變軟，低速損耗大，用在重復(fù)短期運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械，如起重機(jī)。變極對數(shù)調(diào)速：多速電動機(jī)，體積大，價貴，有級調(diào)速。結(jié)構(gòu)簡單，效率高，調(diào)速附加設(shè)備少。用于機(jī)電聯(lián)合調(diào)速。變頻調(diào)速：用于一般鼠籠式異步電動機(jī)，采用晶閘管變頻裝置。5.16什么叫恒功率調(diào)速？什么叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速？答：在調(diào)速過程中，無論速度高低，當(dāng)電動機(jī)電流保持不變時，電磁轉(zhuǎn)矩也不變，這種調(diào)速叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。在調(diào)速過程中，無論速度高低，當(dāng)電動機(jī)電流保持不變時，功率也不變，叫恒功率調(diào)速。5.17異步電動機(jī)變極調(diào)速的可能性和原理是什么？其接線圖是怎樣的？假設(shè)將一個線圈組集中起來用一個線圈表示，但繞組雙速電動機(jī)的定子每組繞組由兩各項(xiàng)等閑圈的半繞組組成。半繞組串聯(lián)電流相同，當(dāng)兩個半繞組并聯(lián)時電流相反。他們分別代表兩中極對數(shù)?？梢姼淖儤O對數(shù)的關(guān)鍵在于使每相定子繞組中一般繞組內(nèi)的電流改變方向。即改變定子繞組的接線方式來實(shí)現(xiàn)。AXAX改變即對數(shù)調(diào)速的原理5.25異步電動機(jī)有哪幾種制動狀態(tài)？各有何特點(diǎn)？答：反饋制動：用于起重機(jī)高速下放重物，反饋制動時，動能變?yōu)殡娔芑仞伣o電網(wǎng)，較經(jīng)濟(jì)，只能在高于同步轉(zhuǎn)速下使用。反接制動：電源反接時，制動電流大，定子或轉(zhuǎn)子需串接電阻，制動速度快容易造成反轉(zhuǎn)，準(zhǔn)確停車有一定困難，電能損耗大。當(dāng)?shù)估苿訒r，用于低速下放重物，機(jī)械功率、電功率都消耗在電阻上。能耗制動：比較常用的準(zhǔn)確停車方法，制動效果比反接制動差。5.30同步電動機(jī)的工作原理與異步電動機(jī)的有何不同？答：定子繞組通三相交流電后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子繞組通直流電，產(chǎn)生固定的磁場，極對數(shù)和旋轉(zhuǎn)磁場極對數(shù)一樣，旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子磁極異性相吸，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。而異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場被轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，電流在磁場中產(chǎn)生電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩，由此產(chǎn)生轉(zhuǎn)速。5.31一般情況下，同步電動機(jī)為什么要采用異步啟動法？答：定子通三相電后，立即產(chǎn)生n0，很快，而轉(zhuǎn)子n=0，有慣性，當(dāng)S0吸引N，N0吸引S時，轉(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動趨勢，但還沒等轉(zhuǎn)起來，S0對S，N0對N又排斥，這樣一吸一斥，轉(zhuǎn)子始終轉(zhuǎn)不起來，所以要用異步啟動法。6.2何謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象？交流伺服電動機(jī)是怎樣克服這一現(xiàn)象，使其當(dāng)控制信號消失時，能迅速停止。答：工作原理同單相異步電動機(jī)。WC上加Uc，WF上加Uf時，兩相繞組便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。當(dāng)WC上的Uc去掉后，轉(zhuǎn)子仍轉(zhuǎn)，叫自轉(zhuǎn)。消除自轉(zhuǎn)的措施：使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條有較大電阻，出現(xiàn)Sm>1，此時，交流伺服電動機(jī)當(dāng)Uc＝0時，T總是制動性的。這樣便消除自轉(zhuǎn)且能迅速停止。8.12時間繼電器的四個延時觸點(diǎn)符號各代表什么意思？8.16要求三臺電動機(jī)1M、2M、3M按一定順序啟動：即 1M啟動后，2M才能啟動；2M啟動后3M才能啟動； 停車時則同時停。試設(shè)計(jì)此控制線路。8.25試設(shè)計(jì)一條自動運(yùn)輸線，有兩臺電動機(jī)，1M拖動運(yùn)輸機(jī)， 2M拖動卸料。要求：

①1M先啟動后，才允許2M啟動；

②2M先停止，經(jīng)一段時間后1M才自動停止，且2M可以單 獨(dú)停止；

③兩臺電動機(jī)均有短路、長期過載保護(hù)。如圖為機(jī)床自動間歇潤滑的控制線路圖，其中接觸器KM為潤滑油泵電動機(jī)啟停用接觸器（主電路未畫出），控制線路可使?jié)櫥幸?guī)律地間歇工作。試分析此線路的工作原理，并說明開關(guān)S和按鈕SB的作用。1.開關(guān)S實(shí)現(xiàn)自動的間歇潤滑，關(guān)閉后KM得電，電動機(jī)工作，1KT得電，經(jīng)過一段時間后，動合觸點(diǎn)閉合，K得電，同時KM失電，電動機(jī)停止工作，2KT得電一段時間后，動斷觸點(diǎn)斷開，K的常閉點(diǎn)閉合，電動機(jī)重新工作。2.SB按鈕為人工的點(diǎn)動控制.8.27試設(shè)計(jì)1M和2M兩臺電動機(jī)順序啟，停的控制線路。要求：

（1）1M啟動后，2M立即自動啟動；

（2）1M停止后，延時一段時間，2M才自動停止；

（3）2M能點(diǎn)動調(diào)整工作；

（4）兩臺電動機(jī)均有短路，長期過載保護(hù)。8.28試設(shè)計(jì)某機(jī)床主軸電動機(jī)控制線路圖。要求：1、可正反轉(zhuǎn)，且可反接制動；2、正轉(zhuǎn)可點(diǎn)動，可在兩處控制啟、停；3、有短路和長期過載保護(hù)；4、有安全工作照明及電源信號燈。8.29試設(shè)計(jì)一個工作臺前進(jìn)——退回的控制線路。工作臺有電動機(jī)M拖動，行程開關(guān)1ST,2ST分別裝在工作臺的原位和終點(diǎn)。要求：能自動實(shí)現(xiàn)前進(jìn)——后退——停止到原位；工作臺前進(jìn)到達(dá)終點(diǎn)后停一下在后退；工作臺在前進(jìn)中可以人為地立即后退到原位；有終端保護(hù).10.1晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？導(dǎo)通后流過晶閘管的電流決定于什么？晶閘管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄嗟臈l件是什么？阻斷后它所承受的電壓大小決定于什么？答：導(dǎo)通條件：陽極、控制極同時加控制電壓。導(dǎo)通后，電流決定于主電壓和負(fù)載。阻斷：陽極電壓變0或變負(fù)。阻斷后：承受電壓大小決定于主電壓。10.5如題10.5圖所示，若在t1時刻合上開關(guān)S，在t2時刻斷開S，試畫出負(fù)載電阻R上的電壓波形和晶閘管上的電壓波形。10.8晶閘管的控制角和導(dǎo)通角是何含義？答：控制角：晶閘管元件承受正向電壓起始點(diǎn)到觸發(fā)脈沖的作用點(diǎn)之間的電角度。導(dǎo)通角：晶閘管在一周期內(nèi)導(dǎo)通的電角度。10.10續(xù)流二極管有何作用？為什么？若不注意把它的極性接反了會產(chǎn)生什么后果？答：當(dāng)電源電壓變負(fù)時，V導(dǎo)通，負(fù)載上由電感維持的電流流經(jīng)二極管。VS關(guān)斷，電源負(fù)電壓不加于負(fù)載上。作用：可提高大電感負(fù)載時的單相半波可控整流電路整流輸出平均電壓。極性若接反：造成短路。10.20有一單相半波可控整流電路，其交流電源電壓U2=220V,負(fù)載電阻RL=10Ω,試求輸出電壓平均值Ud的調(diào)節(jié)范圍,當(dāng)α=π/3，輸出電壓平均值Ud和電流平均值Id為多少？Ud=1/2π∫απ√2U2sin(wt)d(wt)=0.45U2(1+cosα)/2α的變化范圍：0～π，α=0時，Ud=0.45×220(1+1)/2=99Vα=π時，Ud=0.45×220(1-1)/2=0V所以，輸出電壓平均值Ud的調(diào)節(jié)范圍0-99V當(dāng)α=π/3時Ud=0.45U2(1+cosα)/2=0.45×220×（1+0.5）/2=74.25V輸出電壓平均值Ud=74.25V電流平均值Id=Ud/Rl74.25/10=7.425A10.22試畫出單相半波可控整流電路帶不同性質(zhì)負(fù)荷時，晶閘管的電流波形與電壓波形。10.23有一電阻型負(fù)載，需要直流電壓Ud=60V,電流Id=30A供電，若采用單相半波可控整流電路，直接接在220V的交流電網(wǎng)上，試計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角θUd=0.45U2(1+cosα)/260=0.45×220×（1+cosα）/2α=77.8α+θ=πθ=π-α=102.211.2什么叫調(diào)速范圍、靜差度？