机电传动与控制试卷

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1、2010-2011 学年第1学期复习题 1机电传动与控制一、填空题1. 直流发电机按励磁方式可分为他励发电机 和 自励发电机 两类。自励发电机又分为并励发电机 、 串励发电机 和复励发电机 等三种2. 三相异步电动机的调速方法有 调压调速 、转子电路串接电阻调速 、 改变极对数调速和变频调速 等四种。3. 通常使用的步讲电动机有 反应式、 永磁式 和 永磁感应子式 等旋转 型步进电动机。4. 步讲电动机的主要技术指标和运行特性有步距角、静态步距误差、最大静转矩、 矩频特性 、起动频率和。5. 直线感应电动机在结构上主要有次级和 初级两部分组成。二、简答题1.负载的机械特性又哪几种主要类型？各有

2、什么特点？ 答：负载的机械特性有：恒转矩负载特性、风机、泵类负载特性以及恒功率负载特性，其中 恒转矩负载特性又有反抗性恒转矩负载与位能性恒转矩负载，反抗性负载转矩的特点是它的 绝对值大小不变，但作用方向总是与旋转方向相反，是阻碍运动的制动性转矩，而位能性转 矩的特点是转矩绝对值大小恒定不变，而作用方向也保持不变。风机、泵类、负载特性的特点是其转矩与转速的二次方成正比即T厌n2，这类生产机械只能单方向旋转。恒功率负载特L性的特点是在不同速度下负载转矩T与转速n差不多成反比即T - n -常数。LL2. 为什么同步电动机只能运行在同步转速，而异步电动机不能在同步转速下运行？ 答：同步电动机转子转速

3、与旋转磁场的转速必须相等，不能有转速差，因为一有转速差，定 转子磁极的相对位置就不断变化，在一段时间内磁极异性相吸，转子受磁拉力，过180后同 性相排斥，转子受推力，这样交替进行，转子所受平均力矩为零，电动机不能运动。而异步 电动机在电动状态下运行时，转子转速总要比旋转磁场转速低一些，这是因为假如转子转速 赶上理旋转磁场的转速，转子和旋转磁场就不再有相对运动，导体不再切割磁场，就没有感 应电动势产生，也就没有了转子电流和电磁转矩，无法维持电动机继续运行。3. 什么叫平衡运转状态？什么叫稳定平衡运转状态？答：对于机电一体的系统最起码的要求是能稳定平衡运行。所谓平衡运行，是指系统能匀 速运行；所谓

4、稳定运行，是指系统受到外部干扰的作用后，离开平衡位置，但在新的条件下 可达到新的平衡，或是干扰消除后系统能恢复到原来的速度运行。所以说，既能平衡运行， 又能稳定运行的运转状态即是稳定平衡运转状态。4. 什么是机电传动系统稳定运行的充分必要条件？答：机电传动系统稳定运行的充分必要条件是：在t 八必要条件）时，辽 气（充Ldn dn分条件）；对于恒转矩负载，因为叫=o。因此，稳定运行的充分必要条件是辽 0。dndn5. 直流他励式电动机一般为什么不允许直接起动？如果直接起动会发生什么问题？答：直流电动机在起动时，不能在静止的电枢绕组上直接加上额定电压。因为起动瞬间，电枢机械惯性较大，转速瞬间不可能

5、建立，反电动势Ea=O,根据电枢电路电压平衡方程式可 知，这时的电枢电流为I = un，由于Ra很小，这样在合闸瞬间在电枢电路产生的电流值为aRa额定电流的1020倍。过大的起动电流，将导致电动机转向困难，并会产生过大的加速度而 对传动装置及电动机本省造成强烈的冲击，同时也会瞬间引起电网电压的波动，从而影响同 电网其他电气设备的正常运行。因此，直流电动不允许直接起动。6、交流伺服电动机的控制方法有哪些？ 答：交流伺服电动机运行时，若改变控制电压的大小或改变它与激励电压的相位角，则旋转磁场将发生变化，从而影响到电磁转矩。当负载转矩一定时，可以通过调节控制电压的大 小或相位来达到改变转速的目的。因

6、此，交流伺服电动机的控制方法有三种。（1）幅值控制，在保证控制电压与励磁电压相差 90的条件下，改变控制电压的幅值；（2）相位控制，即在保持控制电压幅值不变的条件下，改变控制电压与励磁电压之间的相位 差；（3）幅相控制，即同时改变控制电压的幅值和相位。7. 永磁同步电动机为什么要采用异步起动？ 答：永磁式同步电动机刚起动时，虽然接通电源，其定子产生旋转磁场，但转子具有惯性跟不上旋转磁场的转动，定子旋转磁场时而吸引转子，时而又推斥转子，作用在转子上的平 均转矩为零，转子也就转不起来。为了使永磁式同步电动机能自行起动，在转子上装有起动 用的鼠笼式绕组。启动时，鼠笼式绕组的作用于鼠笼式异步电动机中鼠

7、笼式绕组的作用相同， 可使永磁式同步电动机像异步电动机一样起动，起动后电动机就可以被旋转磁场拉入同步运 行。8. 使用步进电动机时应注意哪些问题？答：（1）若所带负载转动惯量较大，则应在低频下起动，然后再上升到工作频率，停车时也应 从工作频率下降到适当频率再停车。（2）在工作过程中，应尽量使负载匀称，避免负载突变引起误差。（3）若在工作中发生失步现象，首先应检查负载是否过大，电源电压是否正常，再捡查驱 动电源输出波形是否正常。在处理问题时，不应随意变换元件。（4）驱动电源的选择，应根据运行的具体要求，尽量选用先进的驱动电源。三、分析题1当工作频率为f（Hz），极距为t （m）时，试证明直线感应

8、电动机的同步速度为v 0 = 2 t f ( m / s )。证明：(教材P133，例3-1题) 2有一台要求经常起动的鼠笼式异步电动机，其PN=20kW，Ist/In=6.5，如果变压器的容量为 560kVA，且有照明负载。试分析：（1）是否可直接起动；（2）同样的Ist/In比值，功率多大的 电动机则不允许直接起动。分析：（教材P60，例2-1题）3. 有一台异步电动机带动恒转矩负载和通风机型负载，电动机的机械特性和负载的机械特性 如下图所示。试分析图中那些平衡点是稳定平衡点。异步电动机的机械特性与负载的机械特性分析：（教材P28,例1-4）四、计算题1.有一台他励直流电动机 P = 29

9、 kW , U = 440 V , I = 76 A , n = 1000 r /min ,N N N NR = 0.376 0 ,采用降低电源电压及弱磁调速，要求最低理想空载转速n= 250 r / min ,a0 m in最高理想空载转速n= 1500 r /min，试求：（1）T = T时的最低转速及此时的静差率。（2）0 m axN拖动恒功率负载 P = P 时的最高转速。（3）调速范围。 2N解：采用降低电源电压调速时对应于基速以下，基速以上采用弱磁调速。(1) A n = n n ， C N 0 Ne N= N Na =1000nminU N C eN440=1070.60.411

10、r / m in ，= n An = 250 70.6 =179.40 min NA n = 1070.6 1000NA nr / min ， 5 = nn0 m in= 70.6 r / min ，70.6=28.24%。U IR 440 76 X 0-376 = 0.411,拖动恒功率负载 P = P 时应采用弱磁调速。2Nn0 m ax= 1500 r /min ， n = 1070.6 r /min ，0U / nN 0max -CU / nN0=CeNnL = 0.411n0 maxx 皿=0.293，15000.713 C eN=T 0NNnm axnN0.7131000=1402

11、.5 r / min。0.7133)调速范围应将两种方法合并考虑。max =皿=7.82。nmin179.42.三相异步电动机 P =28kW，NU =380V， nN=950r/min, cos Q =0.88, f =50Hz,额定运行NNN时，p + p = 2.2 kW , p cu 1Fe=1.1 kW,忽略p。试求(1)额定转差率S ；总机械功率P、N电磁功率 PM和转子铜损耗 pcu 2(3)输入功率P及效率耳；(4)定子额定电流I 。 1N解： (1)/mi.rn11 r0 0 0 / m i n2)(3)10 0 01000竺 0).05+ p = 28 x 10 3 + 1.1 x 10 3 = 29.1 kW29.1=30.63 kW p1 一 0.05c u2pcu 1-x 100%1NS lP1 SN亠二尽kW1一 0 . 0 5+ p = 30.63 + 2.2 = 32.83kWFe2832.83P1cos Q1NNx 100% = 85%32.83 x10 3x 380 x 0.88=56.68 A