机电传动控制考试题库河南理工大学.doc

WORD格式一、 问答题（回答要点，并简明扼要作解释。每小题 4 分，共 20 分）1 有一台三相异步电动机，正常运行时为接法，在额定电压UN 下启动时，其启动转矩 Tst=1.2T N (TN 为额定转矩 )，若采用 Y-换接启动， 试问当负载转矩 TL=35%T N时，电动机能否启动？为什么？采用 Y-换接启动时， 启动转矩够启动。1 1TstY T 1 .2T 0.4T 0 .35T Tst N N N L3 3故能2 试说明下图中几种情况下系统的运行状态是加速？减速？还是匀速？ （图中箭头方向为转矩的实际作用方向）图（ a）所示为加速 图（ b）所示为减速 图（ c）所示为减速 图（ d）所示为减速3 对电动机的启动转矩有哪些主要要求？启动转矩大，电流小，平滑，安全可靠，简单方便，功耗小4 直流他励电动机启动时， 若加上励磁电流前就把电枢电压加上， 这时会产生什么后果（试从T L =0 和 TL =TN 两种情况加以说明）？TL=0 时飞车， TL=TN 时电枢电流很大。5 单相异步电动机为什么没有启动转矩？常采用哪些方法启动？因为单相交流电产生脉动磁场，不产生旋转磁场，所以 T 0，常采用电容分相式和st罩极式两种启动方法。6 电流截止负反馈的作用是什么？试画出其转速特性 n=f (Ia)，并加以说明；转折点电流 I 0，堵转电流 Ia0，比较电压Ub 如何选？作用是当电动机严重过载时，人为地造成“堵转” ，防止电枢电流过大而烧坏电动机。转速特性如图所示。 I0 以前为稳定运行的硬特性区； I0 以后为软特性， n 迅速下降，而Ia 确增加不多， 起到了 “限流” 作用。其中：I0=KI aN=1.35IaN,Ia0=(22.5)I aN,Ub KI aNR-Ub0专业资料7 如下图所示，曲线 1 和 2 分别为为电动机和负载的机械特性。试问：电动机能否在 A 点稳定运行？为什么？能，因为当 nnA 时，TMT L;反之当 nTL8 有静差调节系统和无静差调节系统的含义是什么？依靠被调量 （如转速）与给定量之间的偏差来进行调节， 使被调量接近不变，但又必须具有偏差（即 U0）的反馈控制系统，即有静差调节系。该系统中采用比例调节器。依靠偏差进行调节，使被调量等于给定量（即 U=0）的反馈控制系统，即无静差调节系统。该系统中采用比例积分调节器。9 何谓恒转矩调速和恒功率调速？在调速过程中维持转矩不变的调速， 叫恒转矩调速； 在调速过程中维持功率不变的调速，叫恒功率调速。10如下图所示， 图中各物理量的方向均是实际方向， 试在圆内标明哪些作发电机 （标G）运行？哪些作电动机（标 M ）运行？图（a）所示为 G 图（b）所示为 G 图（c）所示为 M 图（d）所示为 M12何谓整流器？何谓逆变器？何谓有源逆变器？何谓无源逆变器：试用简单电路图说明无源逆变器的工作原理。将交流电变成直流电的装置， 称为整流器， 反之称为逆变器； 把直流电逆变为同频率的交流电反馈到电网去， 称为有源逆变器； 把直流电逆变为某一频率或可变频率的交流电供给负载，则称为无源逆变器，无源逆变器的工作原理如下图所示。13为什么直流电动机直接启动电流很大？因 U=E+IR ，启动时 E=0，电枢加上额定电压，而电枢电阻很小，故UNI 很大。st Ra14积分调节器为什么能消除静态误差？只要系统受到干扰时出现偏差， U0，积分器就开始积分，它的输出使被调量变化，力图恢复受干扰前的数值， 当完全恢复后， U=0 时，积分调节器能维持此过程中积分的数值，所以可消除静差。15什么叫调速范围？什么叫静差度？这两项静态指之间有何关系？调速范围是指电动机在额定负载下最高转速和最低转速之比，即 D=nmax/nmin ；静差率是指负载由理想空载转速到额定负载甩对应的转速降落与理想空载转速之比，即 S=n/n0。D 与 S 之间是相互关联的， 调速范围是指在最低转速时还能满足给定静差率的转速可调范围；对静差率要求越小，允许的调速范围也越小。16有一台三相异步电动机，正常运行时为接法，在额定电压 UN 下启动时，其Tst=1.2T N,若采用 Y-换接启动， 试问当负载转矩 T L=45%T N 时，电动机能否启动？为什么？采用 Y-换接启动时， 启动转矩以不能启动。1 1TstY T 1 .2T 0. 4T 0 .45T Tst N N N L3 3，所17一般同步电动机为什么要采用异步启动法？由于一般同步电动机的电源频率高（ f=50Hz ）,转子有惯性，来不及被定子的旋转磁场所吸引，所以没有启动转矩。故要采用异步启动法。二、 计算题1 有一直流电动机脉宽调速系统（ PWM-M ），若外加电压 U（E）=100V ，脉冲频率f=4000Hz ，在脉冲周期内全导通时的理想空载转速 n01=1000r/min, 如果要求电动机的理想空载转速 n02=400r/min, 问：此系统在一脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度）T1 应是多少？T1因 av U (2 1)U ，且 T fs 1TU nav 02 T f即 2 1 2 11U ns 01n n 1000 400 100001 02故T ms 0.175ms12 fn01 2 4000 10002有一电炉，其电阻 R=14.85，为了调节加热温度，用一只晶闸管控制，供电电路为单相半波可控整流电路，接在电压 u 2 220sin tV2 的交流电源上，试求： 绘出可控整流电路图； 当控制角 60 时，求加在电炉上的电压平均值 Ud； 1 cos 1 cos 60U d 0.45U 2 0.45 220 V 74. 25V 2 2 当控制角 60 时，求通过电炉的电流平均值 Id。IUdd 74.25 / 14. 85A 5 RA3有台直流他励电动机，其铭牌数据为：PN 5.5kW ,U N U f 220V , nN 1500r / min, 0. 8, Ra 0.2 。试求： 额定转矩 TN；3P 5.5 10NTN 9.55 9.55 N m 35Nn 1500Nm 额定电枢电流 IaN；I3P 5.5 10NaN A 31.25 AU 0.8 220N 额定电枢电流时的反电势；E U N I aN Ra 220 31.25 0.2 V 213.75V 直接启动时的启动电流；IU 220Nst A 1100AR 0.2a 若使启动电流为三倍的额定电流， 则电枢应串入多大的启动电阻？此时的启动转矩为多少？因U NI st 3IR Ra adaNU 220N故 Rad R 0.2 2. 15a3I 3 31.25aNE 则Tst K t I st 9. 55K e I st 9.55 3I aNn9.55213.751500331.25N m 1 2 7.6Nm4某一调速成系统在高速时的理想空载转速 n01=1450r/min, 低速时的理想空载转速n02=100r/min, 额定负载时转速降 nN =50r/min 。 画出该系统的静特性； 求出调速范围 D 和低速时系统的静差度 S2；Dnmaxnminn01n02nNnN1450100505028nNS2 n02501009.56 nmax 与 S2 一定时，扩大调速范围的方法是什么？调速系统中应采取什么措施保证转速的稳定性？由DnSmax2nN1 S2可知，在 nmax 与S2 一定时，扩大调速范围的方法是减少 nN ，调速系统应采用由转速负反馈组成的闭环系统。5有一直流电动机脉宽调速系统（ PWM-M ），若外加电源电压 U（E）=110V，脉冲频率f=5000Hz, 在脉冲周期内全导通时的理想空载转速 n01=1600r/min, 如要电动机的理想空载转速 n02=800r/min, 问：此系统在一脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度） T1 应是多少？T1因 (2 1)U av U ，且 T fs 1TU nav02 T f即 2 1 2 11U ns 01n n 1600 800 100001 02故T ms 0.15ms12 fn01 2 5000 16006 某 一调速 系统在 高速时的 理想空 载转速 n01=1850r/min, 低速时 的理想 空载转 速n02=150r/min, 额定负载时的转速降 nN =50r/min. 。 求出调速范围 D 和低速时系统的静差度 S2；Dnmaxnminn01n02nNnN1850150505018nNS2 n025015013 写出系统的调范围 D、静差度 S2，最高转速 nmax 和转速降 nN 四者之间的关系；DnSmax2nN1 S2 画出该系统的静特性； 在 nmax 与 S2 一定时，扩大调速范围的方法是什么？在n 与 S2 一定时，扩大调速范围的方法是减少 nNmax9.57 有一电阻炉，其电阻 R=29.7 ，为了调节加热温度，用晶闸管组成单相半控桥式可控整流电路控制，接在电压 u 2 220sin tV2 的交流电源上，试求： 绘出可控整流电路图； 当控制角 60 时，求加在电炉上的电压平均值 Ud； 1 cos 1 cos 60U d 0.9U 2 0.9 220 V 148 .5V 2 2 当控制角 60 时，求通过电炉的电流平均值 Id。IU 148. 5dd A 5AR 29.78有台直流他励电动机，如图所示，其铭牌数据为： PN 5.5kW,U N U f 220V ，nN 1500r / min, 0.8, Ra 0.2 , Rf 110 试求： 额定励磁电流 IfN ；IU220ffN A 2AR 110f 励磁功率 Pf；Pf U f I fN 220 2 W 440W 额定转矩 TN；P 5.5 1000NTN 9.55 9.55 N m 35Nn 1500Nm 额定电枢电流 IaN；IP 5.5 1000NaN A 31.25 AU 0.8 220N 额定电枢电流时的反电势；E U N I aN Ra 220 31.25 0.2 V 213. 75 直接启动时的启动电流；IU 220Nst A 1100AR 0.2a 若使启动电流为三倍的额定电流，则电枢应串入多大的启动电阻？I 3I aN 3 31.25A 93.75 AU 220VN 93.75 因 I AR R 0.2 Ra ad ad故 R 2.15ad9有一直流电动机脉宽调速系统（ PWM-M ），若外加电源电压 U（E）=220V ，脉冲频率f=2000Hz, 在脉冲周期内全导通时的理想空载转速 n01=900r/min, 如要电动机的理想空载转速n02=225r/min, 问：此系统在一个脉冲周期内的导通时间（脉冲宽度） T1 应是多少？10有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：PN 10kW, nN 1460r / min ,U N 380V , 接法， N 0.868, coa N 0.88 ，Tst / TN 1.5, I st / I N 6.5 试求：额定输入电功率 PIN ；额定转差率 SN；额定电流 IN；输出的额定转矩 TN ；采用 Y-换接启动时的启动电流和启动转矩。11电炉的电阻 R=18.5,为调节加热温度， 用晶闸管组成单相半控桥式可控整注电路控制，接在电压 u 2 220 sin tV2 r 的交流电源上，试求：绘出可控整流电路图；当控制角 30 时，求加在电炉上的电压平均值 Ud；当控制角 30 时，求通过电炉的电流平均值 Id。绘出 u2、ud、id 、uvs 的波形图。12有一台三相鼠笼式异步步电动机，其额定数据为：P2N 10kW, nN 1460r / min ,U 380V ,接法， N 0.868, coa N 0.88，Tst /TN 1.5, Ist / I N 6.5试求： 6 定子极对数 p;p60fn060 50 15002 额定输入电功率 PIN ；P 10NPIN kW 11.52kW0.868 N 额定转差率 SN ；SNn0n0nN150014601500213.76 额定电流 IN；IP 11.52INN A 20A3U cos 3 380 0.88N 输出的额定转矩 TN；3P 10 10NTN 9.55 9. 55 N m 65.4Nn 1460Nm 采用 Y-换接启动时的启动电流和启动转矩。II 6.5I 6.5