运动控制系统安装与调试（第2版）习题及答案 项目3

.5.2练习1.选择题10个（1）交流同步电动机是一种恒速驱动电动机，其转子转速与电源频率保持（A）的比例关系A.恒定；B.小于；C.大于；D.随着负载大小变化（2）交流异步电动机的转速（转子转速）（B）旋转磁场的转速，从而叫为异步电机。A.等于；B.小于；C.大于；D.随着负载大小变化（3）三相异步电动机是应用最为广泛的一种交流电动机，其负载时的转速与所接电网频率之间的关系是（D）的。A.恒定；B.大于；C.大于等于；D.随着负载大小变化（4）绕线式的异步电动机能采用转子绕组串电阻起动和调速，因此起动性能和调速性能比鼠笼式异步电机（A）优越。A.优越；B.低下；C.相同；D.不确定（5）对于异步电机，只要电机参数不发生变化，电磁转矩与电源电压平方之间的关系是（A）关系。A.正比；B.反比；C.指数；D.不确定（6）交流变频调速技术的原理是把工频50Hz的交流电转换成（B）可调的交流电。A.频率或电压；B.频率和电压；C.频率；D.电压（7）（B）电动机的转子极数能自动地跟随定子极数的变化。A.绕线式异步；B.鼠笼式异步；C.直流；D.步进（8）三相异步电机的定子绕组三角形联结改接成双星形联结，写作△-YY。这时，定子磁场的极对数（C）A.减少1/4；B.增加1/4；C.减少1/2；D.增加1/2（9）三相异步电机的定子绕组由单星形联结改接成并联的双星形联结，写作Y-YY。这时，定子磁场的极对数（C）A.减少1/4；B.增加1/4；C.减少1/2；D.增加1/2（10）以下设备功率因数最低的一个是（C）A.白炽灯；B.电阻炉；C.交流电机；D.直流电机（11）根据供电电源可分为高压变频器和低压变频器，下列低压变频器表述正确的是（B）。A.额定电压小于480V的变频器；B.额定电压小于1000V的变频器C.额定电压小于3000V的变频器；D.额定电压小于6000V的变频器（12）三菱FR-E740-1.5K-CHT型变频器参数设定时，要设定基波频率，这时应该设置的参数号为（D）A.Pr.0；B.Pr.1；C.Pr.2；D.Pr.32.填空题（共9题，24空，每空1分，共24分）（1）交流电机可分同步电机和异步电机。同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。（2）三相异步电动机的三种起动方法。1）直接起动。2）降压起动。转子串电阻起动。（3）异步电动机在额定电压和额定频率下，用规定的接线方式，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性称为固有（自然）机械特性。机械特性曲线可分为稳定运行区段和非稳定运行区段两部分。（4）三相异步电机的电气制动可分为：回馈制动，反接制动及能耗制动三种制动状态。（5）三相异步电机的三种调速方法：改变电源频率f调速；改变定子极对数p调速；改变转差率s调速。（6）三相异步电动机的三种常用的变转差率调速为：绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速；串级调速；异步电动机的定子调压调速。（7）电机的额定电流：Y/6.73/11.64A表示星形联结下电机的线电流为6.73A；三角形联结下线电流为11.64A。两种接法下相电流均为6.73A。（8）效率是指电动机在额定状态下运行时输出的功率对定子输入功率的比值η。2（9）三菱变频器型号为：FR-E740-1.5K-CHT，其电压级数为3相400伏，变频器容量为1.5KW。3.简答题（共7题，共32分）（1）以机床主轴变频控制系统为例，简述常用交流变频运动控制系统的组成。（5分）①电源部分：电源部分负责给交流电机、变频器、强电控制电路、PLC和控制面板等供电。因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源，本方案采用采用三相380V电源。电路中采用380V/220V变压器得到220VAC电压，并采用开关电源进一步得到24VDC电压。②变频器主轴电机控制电路，冷却电机控制电路。③强电控制电路：主要用于系统急停、冷却电机的起停、主轴电路的上电等。④PLC输入输出电路：采用西门子s7-1200型PLC，用于控制强电电路，进而控制冷却电机起停、控制变频器上电；控制变频器的起停、正转反转及转速；控制指示灯等。⑤控制面板：主要用于强电电路的急停输入；PLC的起动、停止等输入和故障指示、正常指示等输出。（2）绘制三相异步交流电动机的机械特性曲线，并简述四个特殊点。（6分）1）理想空载工作点电动机处于理想空载工作点，此时电动机的转速为理想空载转速。此时：T=0，n=n0，s=0。2）电动机额定工作点电动机额定电压下以额定转速nN运行，输出额定机械功率PN时，电机转轴上对应输出的机械转矩为额定电磁转矩TN。此时额定转矩和额定转差率为：T=TN，n=nN，s=sN。3）电动机起动工作点起动工作点的起动转矩反映了异步电机带负载起动时的性能。此时转矩和转差率为：T=Tst，n=0，s=1。4）电动机临界工作点电机转矩最大值的点称为临界工作点，如图3-29中的B点。此时转矩（最大转矩）和转差率（临界转差率）为：T=Tmax，n=nm，s=sm。（3）阐述变频调速与直流调速系统相比具有的五个优点。（5分）1）变频调速装置具有大容量化。2）变频调速系统调速范围宽，能平滑调速，其调速静态精度及动态品质好。3）变频调速系统可以直接在线起动，起动转矩大，起动电流小，减小了对电网和设备的冲击，并具有转矩提升功能，节省软起动装置。4）变频器内置功能多，可满足不同工艺要求；保护功能完善，能自诊断显示故障所在，维护简便；具有通用的外部接口端子，可同计算机、PLC联机，便于实现自动控制。5）变频调速系统在节约能源方面有着很大的优势，是目前世界公认的交流电动机的最理想、最有前途的调速技术。其中以风机、泵类负载的节能效果最为显著，节电率可达到20%～60％。（4）比较软起动器与变频器的不同。（3分）软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。1）变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；2）软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。3）变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。（5）说明电机型号：Y150L－4的含义。（4分）Y：三相异步电动机；150：机座中心高，单位为mm；L：机座长度（L—长机座）；4：磁极数（极对数p=2）。（6）简述三相异步电机选型时需考虑到五个方面。（5分）1）种类的选择选择电动机的种类是从交流或直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的。如没有特殊要求，一般都应采用交流电动机。只有在不方便采用鼠笼式异步电动机时才采用绕线式电动机。2）结构的选择主要根据使用环境考虑：开启式；防护式；封闭式；防爆式电机的选择。3）安装结构型式的选择主要是选择机座及端盖的形式。主要有三种，应根据安装空间及安装要求选择。机座带底脚，端盖无凸缘；机座不带底脚，端盖有凸缘；机座带底脚，端盖有凸缘。4）电压和转速的选择电动机电压等级的选择，要根据电动机类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼式电动机的额定电压只有380V一个等级。只有大功率异步电动机才采用3000V和6000V。电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。但通常转速不低于500r/min。因为当功率一定时，电动机的转速愈低，则其尺寸愈大，价格愈贵，且效率也较低。购买一台高速电动机，另配减速器方案更合理。5）功率的选择电动机的功率应与负载情况相符，选大了虽然能保证正常运行，但是不经济，电动机的效率和功率因数都不高；选小了就不能保证生产机械正常运行，并使电动机由于过载而过早地损坏。（7）简述选择变频器时要考虑到的问题。（4分）1）变频器类型选择变频器可分为通用型和专用型，一般的机械负载和要求高过载的情况，选择通用型变频器。专用型变频器又可分为风泵专用型、电梯专用型、张力控制专用型等。应根据环境加以选择。2）变频器容量选择变频器的容量选择非常重要。应从实际负荷电流、启动转矩、控制方式来合理选择。如负载是风机、水泵，则选择风泵专用型与电机同功率即可；深井泵应选择风泵专用型比电机功率大一档的变频器。对大惯量负载，要充分考虑起动转矩，变频器要比电机功率加大数档。需要注意的是，变频器的额定容量及参数是针对一定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔1000m以下，温度在40℃或25℃以下。若使用环境超出该规定，则在确定变频器参数、型号时要考虑到环境造成的降容因素。3）变频器性价比选择应按实际的负载特性，以满足使用要求为准，以便做到量才使用，经济实惠。4）变频器售后服务选择变频器的售后服务是选择品牌的关键，进口品牌质量可靠，价格高，售后服务好，但是过了保修期，维修的价格非常高。国产品牌质量良莠不齐，质量好的已和进口品牌不相上下，质量差的就不好说了。售后服务好，即使过了保修期，维修价格也算公道。4.计算题（共7题，共32分）（1）有一台三相异步电动机，电源电压的频率为50HZ，满载时电动机的转差率为0.02，求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。解：①n0=60f/p=60*50/2=1500r/min②因为：S=(n0-n)/n0，可得：0.02=(1500-n)/1500，n=1470r/min。③转子电流频率：f2=S*f1=0.02*50=1HZ（2）有一台三相异步电动机Y132S-6，其技术数据如下表所示。项目PNUN满载时Ist/INTst/TNTmax/TNnNY/ηNcosφ单位kWVr/minA数值3220/3809607.2/12.80.830.756.52.02.0

试求：①线电压为380V时，三相定子绕组应如何接法？

②求TN,Tst,Tmax和Ist；n0,SN,p,

③额定负载时电动机的输入功率是多少？解：①星形接法线电压是相电压的根号3倍，线电流与相电流相等。线电压为380V时，三相定子绕组应为Y型接法.②TN=9.55PN/nN=9.55*3000/960=29.8Nm；Tst/TN=2，Tst=2*29.8=59.6Nm；Tmax/TN=2.0，Tmax=59.6Nm；Ist/IN=6.5，IN=7.2，Ist=46.8A；

一般nN=(0.94-0.98)n0，n0=nN/0.96=1000r/min；SN=(n0-nN)/n0=(1000-960)/1000=0.04P=60f/n0=60*50/1000=3③η=PN/PIN，PIN=3/0.83=3.615.实训与设计（共2题，共20分）（1）正确连接三相异步电动机与变频器，设定变频器控制的控制参数Pr.79，Pr.4、Pr.5、Pr.6，Pr.7、Pr.8。说明参数意义，并观察现象。变频器不仅可以进行功能参数的设定及修改，而且可以显示报警信息、故障发生时的状态（如故障时的输出电压、频率、电流等）及报警履历等。（1）频率设定与观察1）接通电源时为监视显示画面。2）按PU/EXT键，设定PU操作模式，PU灯亮。3）旋转设定用旋钮来设定频率。4）按SET设定键，频率设定完成。5）按RUN键启动运行。6）按STOP/RESET键停止运行。（2）参数设定的变更1）与频率设定第1）步相同。2）按MODE键，进入参数设定模式，显示以前读出的参数号码。3）拨动设定用旋钮，选择要变更的参数号码。4）按SET键读出参数号码当前的设定值。5）拨动设定用旋钮至希望值。6）按SET键，完成设定。拨动设定用旋钮，可读出其它参数。按SET键，再次显示相应的设定值。按2次SET键，则显示下一