机电控制技术考试试卷(2008A)

1、东南大学考试卷（A卷）课程名称机电控制技术考试学期 07- 08- 3 得分适用专业 机械设计制造及自动化考 试形式 闭卷 考试时间长度 120分钟一、 选择题（每小题1分，共10分）1、吊车在匀速提升重物时，对电机而言，其负载的机械特性属于（C ）A、恒功率B、直线型C、恒转矩D、离心机型2、地铁机车使用的直流电机，启动阶段需要较大的牵引力，当达到一定速度后，牵引力较小，速度能迅速上升, 该电机使用的励磁方法为（B ）A、他励B、串励C、并励D、复励3、电机的反馈制动是指（C ）A、通过测速发电机的反馈信号，控制好制动速度B、通过速度继电器的反馈作用，在电机速度接近零时恰好撤消制动力矩C、电

2、机速度降低的过程中，电机绕组中有电能反馈到电源D、电机制动时，动能转变为电能消耗在外部电阻上4、力矩电机的特点是转速低和力矩大，其原因是（D ）A、相对于普通电机，增大了绕组电压和输入电流B、相对于普通电机，增加了体积C、相对于普通电机，使用更多的导体材料D、相对于普通电机，做成扁平结构，使有效匝数增加5、直流电磁机构线圈因误接入同电压等级的交流电源后，则（B or C ）A.衔铁振动B.衔铁不动（直流电阻大，吸合力小）C.线圈电流过大（交流在铁芯中形成涡流）D.工作正常6、下面四个电力电子器件中，属于全控型电力电子器件的是（D ）A.二极管B.单向晶闸管C.双向晶闸管D. IGBT7、单相全

3、波整流电路存在有源逆变的若干基本条件中，不包括（D ）A、必须是全控桥已负载必须具有较大感性C、控制角a >90°D必须有续流二极管8、直流调速系统中用以补偿电枢电阻压降引起的转速波动的环节是（B ）A、电压负反馈B、电流正反馈C、电流截止负反馈D、电压微分负反馈9、普通三相异步电动机作为变频电机使用，则不宜在很低转速长期运行，因为（A ）A、发热量大，散热条件差B、伴随额定电压下降，输出功率低C、异步电机在低速时功率因数低D、最大转矩降低，易堵转10、两相两拍步进电动机的步距角为1.8。；如改为两相四拍，其步距角为（C ）A、3.6 °B、1.8 °C、0

4、.9 °、填空题（每格1分，共10分）D、1.51、晶闸管维持导通的条件为VA>Vk, I>IH2、三相交流异步电机、单相异步电机及两相交流伺服电机在运行期间，它们内部磁场的变化规律分别为圆形1分2分1分2分2分GD2 = 87.4Nm2, n M=2500r/min ,脉动 和椭圆3、一台四极三相异步电动机，电源频率为60Hz,满载时电动机的转差率为0.02,电动机的异步转速为1764rpm、转子电流频率1.2 Hz。4、他励直流电动机如果励磁电路开路，则轻负载启动会导致 飞车,重负载启动时会导致堵转。5、在步进电机控制系统中，环行分配器的作用是指令脉冲变为通电相序（或

5、转向、步距角） 。6、带速度负反馈的控制系统，若闭环系统的开环增益为K,则与闭环之前的系统相比，其调速范围D扩大为原来的 1+K 倍。 三、简答题（每小题8分，共32分）1、单相异步电机带动离心式负载，有调速要求。（1）试在同一坐标下画出该电机及负载的机械特性曲线示意图,并解释其自动稳速的原理；（2）试解释调压调速并给出一种实现方法。答：（1）画图完全正确2分；故转速能自动稳定,n = TM : TL =' n 乩n、= TmTl = n（2）自耦变压器、双向晶闸管调压电路、串电阻（任一方法均可）2分说明、或直观地在图中标出不同电压对应的不同转速1分2、有一台三相异步电动机，正常启动运

6、行为接法，在额定电压Un下启动时，其启动转矩 Tst=TN（TN为额定转矩）；若采用Y-换接启动，试问当负载转矩Tl=35%Tn时，电动机能否启动？为什么？解：Y -接法，电压为 Un/J3; TST =(!)2Tst=1tn 九 33.33%Tn6 分33因负载Tl =35%Tn >TsT ,不能启动3、说明电容分相式单相交流电动机的工作原理，启动方法及改变转向的方法。答：电容分相式电动机有两相绕组；其中的一相A接交流电源，另一相 B串接电容后接至同一相交流电源；单相电机中有旋转磁场出现，可以启动电机；启动后，如果接电容的绕组脱离电源，电机内部只有脉动磁场，但也能维持运行;反转只要启动

7、时 A、B绕组对调，启动时的磁场旋转方向相反，可以反向启动 上述要点在叙述中基本完整即可满分；如果有欠缺，但有接线图示意，按对学生有利的原则给分。4、直流调速系统中一般设置哪些反馈环节？作用是什么？答：电流（截止）负反馈一一满足转矩特性时，保证电机和电源的安全；速度负反馈一一转速的自动调节和稳定：有两种实现方法：1利用测速发电机的电压反馈2 （电枢）电压负反馈、电流正反馈的结合电压微分负反馈一一抑制调速过程中的剧烈波动；电流微分负反馈一一避免电流的波动产生超调。每答到一个2分，答4个或以上者给满分。四、设计、计算题（每题12分，共48分）1、有一机电传动系统如图所 示，已知 每根轴的飞轮 惯量

8、和转 速分别 为GD2=245Nm,n i=1000r/min , GD2=735Nm,n L=500r/min ,负载转矩 Tl = 98Nm , 电动机拖动转矩 Tm= 29. 4Nm 电动机拖动生产机械运动时的传动效率y c = 0.9 。试求：(1 )生产机械轴的加速度是多少？(2)生产机械轴上加装飞轮惯量GD= 612.5 Nm2的飞轮，此时生产机械轴加速度是多少？解法一：传动比j1 =2500/1000=2.5j2 =2500/500 =54负载转矩向电机轴简化：Tl =Tlcj98 一 一98 =21.78 Nm0.9 5共5页第7页(1)飞轮转矩向电机轴简化:22GDZ = G

9、DmGD； GD2-22 ' -22 j245 = 87.4 2 2.5735522= 87.4 39.2 29.4 = 156 Nm2由运动方程Tm -Tl = GDdndnTm -Tl375dt2_GDZ /37537陋口3I?156根据传动比，折算到生产机械轴就是dnLdtdn 1118.32 dt=3.66 (rpm/s)(2)机械轴加装飞轮惯量后:GDZ2 =GDZ +612.5:2j2二 156612.552_2= 180.5 NmdndtGDz2/3759438)=15.83180.5同理:dnLdn 1dtdt j21=15.83 =3.166 (rpm/s)5解法二：

10、将飞轮惯量向生产机械简化，则j1 = 2500/500 = 5 j2 = 1000/500 = 2222222GDz = jGDM j2GDGDldnTm -Tl375(132.3-98)2dtGDZ/3753900=3.30(rpm/s)2 _2 _ 2=5 87.4 2 245 735 = 3900 Nm电机拖动转矩向负载轴等效Tm = cTm j1 =0.9 29.4 5=132.3 Nm(2)加装飞轮惯量后 GDZ2 =GD2 +612.5 = 3900+612.5 =4512.5 Nm2dndtt.一P 10解：(1)pN =3=11.52 kWIN n 0.868(2) Sinn0

11、 - nn。1500-1460 二 0.02671500(3)1 N11.52 1031.732 380 0.88= 19.89 A=2.85(rpm/s)Tm -Tl _ 375(132.3 98)GDz2/375 4512.5（两种方法存在一定的误差，这是由于折算目标轴不同。按任一种给分）2、有一台三相鼠笼式异步电动机，其额定数据为：P2N=10kW, nN=1460r/min, un=380V, 接法，刈N =0 . 868,COS 中N=0. 88, Tst /Tn=1 . 5, I st / I N =6 . 5。试求:额定输人电功率 Pin；额定转差率Sn；额定电流In；输出的额定

12、转矩 Tn ；采用Y 换接启动时的启动电流和启动转矩。(4)TnPn10 103= 9.55=9.5565.41 NmnN1460(5) Tst；： =65.41 1.5 =98.1 Nm丁 1.1TsTy =TsT. = 98.1 =32.71 Nm331st,：. =6.5In =6.5 19.89 -129.28 A,1 ,1I sTy = I sT = - 129.28 = 43.08 A33但根据沈浴康等的电机与电器北京理工大学出版社1994的147-148页的结论:1 sty1ST ： 一 1.732129.28 =74.64 A本题（1） - （4）每个得1.5分，（5）中4个结

13、果每个1.5分2、传动系统用到一台三相交流异步电动机，需要正反转控制、短路保护和过载保护等，正反转之间切换需要延时3秒；控制电路用 PLC为核心。试画出该电机的主电路、PLC控制电路和继电器梯形图（时间继电器使用T40,接通延时型，分辨率 100ms）。解：主电路、控制电路如下，各 4分PLC梯形图（下页）说明：（4分）M0.0,M0.1分别是正、反转的辅助继电器；Q0QQ0.1实际控制正反转。T40为正反转延时共用如果热继电器为常闭触点（通常是如此），则图中I0.3用常开符号M0.04、有一单相半波可控整流电路，其交流电源电压U2= 220V,负载电阻Rl= 10 ，试求输出电压平均值 Ud的调节范围，当a =兀/3时，输出电压平均值 Ud、电流平均值Id为多少？并选择晶闸管（确定反向耐压、通态平均 电流两项指标，不考虑安全系数）。解：1 co